張秩 滕成龍

（1.揚(yáng)中市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 2.國家中低壓配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心）

0 引言

耐火型電纜橋架是由電纜橋架的直線段、彎通、附件和支吊架等組成，用以支撐電纜具有連續(xù)的剛性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，該系統(tǒng)維持工作時(shí)能達(dá)到規(guī)定的耐火要求（有些場合可簡稱耐火槽盒）[1]。耐火型電纜橋架廣泛應(yīng)用于消防線路，以滿足火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備和應(yīng)急照明連續(xù)供電的要求。

耐火型電纜橋架在通過規(guī)定的機(jī)械、電氣和材料性能相關(guān)試驗(yàn)的同時(shí)，還需通過耐火等級試驗(yàn)。本文針對耐火型電纜橋架的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)展開研究，介紹了耐火型電纜橋架的標(biāo)準(zhǔn)體系，指出了耐火等級、防護(hù)等級等試驗(yàn)項(xiàng)目的參數(shù)選擇和試驗(yàn)要求，進(jìn)行了不合格項(xiàng)目的缺陷分析，展望了耐火型電纜橋架的未來發(fā)展方向。

1 耐火型電纜橋架標(biāo)準(zhǔn)

目前國內(nèi)耐火型電纜橋架相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾項(xiàng)：

1）JB/T 10216—2013《電控配電用電纜橋架》[1]是對電纜橋架提出綜合性要求的標(biāo)準(zhǔn)，除規(guī)定了對產(chǎn)品的電氣、機(jī)械和材料要求外，還在5.8條款規(guī)定了耐火型電纜橋架的耐火等級試驗(yàn)：耐火試驗(yàn)爐和試驗(yàn)條件滿足GB/T 9978.1—2008[2]標(biāo)準(zhǔn)，對受火條件、試品要求、試件安裝、試驗(yàn)程序和判定條件作出了詳細(xì)規(guī)定。

2）GB 29415—2013《耐火電纜槽盒》[3]是專門針對耐火電纜橋架的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)第5條對外觀、材料及表面處理、承載能力、防護(hù)等級、耐火性能提出具體要求，基中承載能力試驗(yàn)方法按CECS 31:2006[4]標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)6.5條款規(guī)定了耐火性能試驗(yàn)方法，耐火試驗(yàn)爐和試驗(yàn)條件滿足GB/T 9978.1-2008[2]標(biāo)準(zhǔn)要求，對試件要求、安裝、試驗(yàn)程序和判定條件作出了詳細(xì)規(guī)定。

3）GA 479—2004《耐火電纜槽盒》[5]是專門針對耐火電纜橋架的早期產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)第5條對外觀要求、材料、涂覆要求、承載能力、耐火性能、防護(hù)等級提出具體要求，標(biāo)準(zhǔn)6.6條款規(guī)定了耐火性能試驗(yàn)方法，耐火試驗(yàn)爐和試驗(yàn)條件滿足GB/T 9978—1999[6]標(biāo)準(zhǔn)要求，對試件要求、安裝、試驗(yàn)程序和判定條件作出了詳細(xì)規(guī)定。

對上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析可以看出，JB/T 10216—2013[1]是關(guān)于電纜橋架的大類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，GB 29415—2013[3]是關(guān)于耐火型電纜橋架的小類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均引用的GB/T 9978.1—2008[2]的標(biāo)準(zhǔn)條款，耐火性能試驗(yàn)方法基本相同，但在耐火性能分級、載荷試驗(yàn)和防護(hù)等級方面的規(guī)定略有差異。作為早期產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，GA 479—2004[5]中引用的GB/T 9978—1999[6]標(biāo)準(zhǔn)已被GB/T 9978.1—2008[2]代替。

2 關(guān)鍵試驗(yàn)參數(shù)選擇

目前國內(nèi)耐火型電纜橋架按結(jié)構(gòu)型式劃分，主要有以下幾類：

1）復(fù)合耐火型電纜橋架，外層為鋼制鍍鋅后涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，內(nèi)層為非金屬防火層。

2）普通耐火型電纜橋架，鋼制鍍鋅后內(nèi)外層涂履鋼結(jié)構(gòu)防火涂料或用非金屬耐火材料制造。

3）其他結(jié)構(gòu)型式耐火型電纜橋架，由用戶和制造商確定，但應(yīng)滿足耐火等級試驗(yàn)規(guī)定。

耐火等級是耐火型電纜橋架關(guān)鍵試驗(yàn)參數(shù)之一，耐火等級按照高溫火焰條件下的耐火維持工作時(shí)間進(jìn)行劃分，即：在標(biāo)準(zhǔn)溫升條件下進(jìn)行耐火性能試驗(yàn)，自試驗(yàn)開始試品內(nèi)電纜所連接3A熔絲熔斷的時(shí)間。JB/T 10216—2013[1]標(biāo)準(zhǔn)將耐火等級分為NI、NII、NIII共3級，對應(yīng)維持工作時(shí)間分別為≥60min、≥45min、≥30min。GA 479—2004[5]標(biāo)準(zhǔn)的耐火等級劃分與JB/T 10216-2013[1]相同。GB 29415—2013[3]將耐火等級分為F1、F2、F3、F4共4級，對應(yīng)維持工作時(shí)間分別為≥90min、≥60min、≥45min、≥30min，多了一個(gè)≥90min的耐火等級。

耐火等級要滿足使用耐火型電纜橋架的場所需求，GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[7]中10.1.10條款規(guī)定：消防配電線路應(yīng)滿足火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電的需要。JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》[8]中13.9.13條款規(guī)定：各類消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間，應(yīng)滿足最少持續(xù)供電時(shí)間，火災(zāi)時(shí)繼續(xù)工作的備用照明、消火栓、消防泵、水幕泵、排煙設(shè)備、消防電梯的最少持續(xù)供電時(shí)間要大于180min，自動(dòng)噴水系統(tǒng)、避難層備用照明的最少持續(xù)供電時(shí)間要大于60min，水噴霧和泡沫滅火系統(tǒng)、二氧化碳滅火和干粉滅火系統(tǒng)、火災(zāi)疏散標(biāo)志照明的最少持續(xù)供電時(shí)間要大于30min。

耐火等級最終取決于耐火型電纜橋架的材料工藝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料材料工藝為例：滿足GB 14907—2002《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》[9]標(biāo)準(zhǔn)要求的超薄型和薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料能達(dá)到1h的耐火極限，厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料能達(dá)到2h的耐火極限。所以，要綜合耐火型電纜橋架的材料工藝和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及使用場所需求，選取合理的耐火等級。

防護(hù)等級是耐火型電纜橋架的另一個(gè)關(guān)鍵試驗(yàn)參數(shù)。JB/T 10216—2013[1]的4.3.1.2條款規(guī)定：耐火電纜橋架防護(hù)等級應(yīng)符合GB 4208—2008[10]中IP44規(guī)定。GB 29415—2013[3]的5.4條款規(guī)定：槽盒作為鋪設(shè)電纜及相關(guān)連接件的外殼，其防護(hù)等級不應(yīng)低于GB 4208—2008[10]規(guī)定的IP40。GA 479—2004[5]的5.6條款規(guī)定：槽盒的防護(hù)等級室內(nèi)使用時(shí)為IP40，室外為IP44。試驗(yàn)表明，低防護(hù)等級容易導(dǎo)致耐火性能試驗(yàn)失敗，原因是密封性不好時(shí)，試驗(yàn)時(shí)高溫?zé)煔鈺M(jìn)橋架內(nèi)部，點(diǎn)燃或熔化試驗(yàn)用電纜的絕緣層，造成試驗(yàn)失敗。建議耐火型電纜橋架防護(hù)等級至少達(dá)IP44的要求。

3 關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目要求

耐火等級試驗(yàn)是耐火型電纜橋架的首要關(guān)鍵項(xiàng)目，這是一個(gè)破壞性的綜合性能考核試驗(yàn)項(xiàng)目，JB/T 10216—2013[1]和GB 29415—2013[3]兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均引用的GB/T 9978.1—2008[2]標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)條款，耐火性能試驗(yàn)方法基本相同，具體要求如下：

升溫條件應(yīng)符合GB/T 9978.1—2008[2]中6.1的要求，采用規(guī)定的熱電偶測得爐內(nèi)平均溫度，按以下關(guān)系式對其進(jìn)行監(jiān)測和控制：

式中，T為爐內(nèi)的平均溫度，℃；t為時(shí)間， min。

壓力條件應(yīng)符合GB/T 9978.1—2008[2]中6.2的要求，沿爐內(nèi)高度方向存在著線性壓力梯度，盡管壓力梯度隨爐內(nèi)溫度的改變會有輕微的變化，仍要保證沿爐內(nèi)高度處每米的壓力梯度值為8Pa。爐內(nèi)指定高度處的壓力值應(yīng)是平均值，不考慮湍流等所引起的壓力波動(dòng)，且與爐外相同高度處的壓力相關(guān)聯(lián)。依照規(guī)定對爐內(nèi)的平均壓力進(jìn)行監(jiān)測，并控制爐內(nèi)壓力的變化，使其在試驗(yàn)開始5min后壓力值為（15±5）Pa，10min后壓力值為（17±3）Pa。試驗(yàn)爐運(yùn)行時(shí)，應(yīng)控制試件底面以下100mm處的水平面上的爐內(nèi)壓力為20Pa。

試品為四面受火，應(yīng)包括以下幾個(gè)部分：至少應(yīng)有兩直線段耐火型電纜橋架，其受火總長度不應(yīng)小于4m，總長度為5.4～6m；有足夠的與實(shí)際使用情況相符的連接件；支撐方式可采用柱或吊架，但柱子的截面積尺寸要由柱子實(shí)際承受的額定載額計(jì)算而得，柱子高度應(yīng)使橋架滿足四面受火的要求，并保證橋架頂面與爐頂距離不小于150mm；2根規(guī)定型號規(guī)格的動(dòng)力電纜和2根規(guī)定型號規(guī)格的控制電纜。按要求安裝橋架并加載后，用快速熔斷器將試驗(yàn)電纜連接并通電至電纜額定電壓，啟動(dòng)耐火試驗(yàn)爐，當(dāng)接近試件中心熱電偶的溫度達(dá)到50℃時(shí)，所有測量儀表開始工作，試驗(yàn)開始，隨時(shí)觀察3A熔斷器情況，當(dāng)橋架內(nèi)電纜泄漏電流達(dá)到3A時(shí)，即表明該橋架已不能維持其內(nèi)部電纜繼續(xù)工作，喪失耐火能力，此時(shí)即為橋架的維持工作時(shí)間。

防護(hù)等級和材料工藝方面的要求也是重要的關(guān)鍵項(xiàng)目。防護(hù)等級IP44的第一位特征數(shù)字4要求直徑mm的試具在1N±0.1N的試驗(yàn)用力下不得進(jìn)入殼內(nèi)，第二位特征數(shù)字4要求對應(yīng)的擺管或淋水噴頭試驗(yàn)過程中，不進(jìn)水或進(jìn)水量不足以影響正常操作或破壞安全性。在材料工藝方面，耐火橋架中防火層的非金屬耐火材料應(yīng)符合GB 8624—2012[11]中燃燒性能不低于B級的規(guī)定。耐火型電纜橋架表面涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料時(shí)，涂料性能應(yīng)符合GB 14907—2002[9]中5.2的要求。

4 不合格缺陷分析

耐火等級試驗(yàn)是最容易發(fā)生不合格的關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)驗(yàn)證了橋架的防護(hù)等級、材料性能和結(jié)構(gòu)特征構(gòu)成的綜合耐火耐熱能力。根據(jù)耐火等級試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間-溫度曲線可知，爐內(nèi)溫度在30min時(shí)達(dá)到800℃以上，在60min時(shí)達(dá)到900℃以上，在90min時(shí)超過1000℃，在如此的高溫下，如果防護(hù)等級達(dá)到較高的密封要求，在試驗(yàn)開始后約60min以內(nèi)，橋架殼體內(nèi)外層的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料起到關(guān)鍵的耐溫隔熱保護(hù)作用，此段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的不合格大多數(shù)是因?yàn)榉阑鹜苛虾穸冗_(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求或涂覆工藝不過關(guān)導(dǎo)致。試驗(yàn)開始約60min后，非金屬耐火材料將起到關(guān)鍵的耐溫隔熱保護(hù)作用，此時(shí)發(fā)生的不合格多是由非金屬耐火材料質(zhì)量、厚度、強(qiáng)度不過關(guān)導(dǎo)致。

耐火型電纜橋架的中間接頭部位是一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，此處為結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的地方，一般也是強(qiáng)度最薄弱的節(jié)點(diǎn)，如果不采取特別的加固措施，將大大影響橋架的機(jī)械載荷能力。

5 未來發(fā)展方向

隨著耐火型電纜橋架廣泛地應(yīng)用于消防配電線路，根據(jù)實(shí)際使用場所和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有多種特殊性能的外層涂覆材料和殼體材料的相關(guān)研究將得到足夠重視，例如：具有優(yōu)良的耐熱等級和耐老化性能，常溫下無毒害無異味，具有良好的散熱性能，在高溫時(shí)具有良好的阻燃耐火和隔熱性能，在高溫火焰中不散發(fā)有毒有害氣體。兼具耐火、耐潮、耐酸、耐堿等多種特征。

耐火型電纜橋架的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系中，耐火等級試驗(yàn)中使用的電纜是常規(guī)的動(dòng)力電纜和控制電纜，但是現(xiàn)在的工程設(shè)計(jì)，有的采用耐火型電纜橋架和阻燃耐火電纜的組合，此時(shí)耐火等級如何確定，需要進(jìn)一步的深入試驗(yàn)和研究。另外，由于耐火型電纜橋架應(yīng)用于消防配電線路，有的要滿足火災(zāi)時(shí)消火栓、消防泵、水幕泵、排煙設(shè)備、消防電梯等載荷的持續(xù)供電，如何考核線路的大電流持續(xù)供電能力，是值得思考和改進(jìn)的地方。