据消防部门的统计，国内大火灾案例中电气火灾约占 ，其中每年发生的电气火灾中因电线电缆引发的火灾占 以上，居各类火灾之首，给企业和社会造成了巨大的经济损失和人身伤亡。电线电缆引起火灾，大多数是由于电缆过负荷、短路、接触电阻过大及外部热源作用引起的。电线电缆的接头触点表面易氧化、松动和接触不良，造成电阻增大，产生过热，在短路、局部过热等故障状态及外热作用下，绝缘材料绝缘电阻下降、失去绝缘能力，甚至燃烧，进而引发火灾。

　　大部分聚合物材料为可燃材料，燃烧时火焰会蔓延。尽管聚氯乙烯塑料（PVC）和一些含卤的电线电缆材料有阻燃自熄性，但一旦燃烧，会释放出大量腐蚀性气体、毒性气体和浓烟，这些腐蚀性气体、毒性气体和浓烟不仅危及到生命安全，而且还严重腐蚀设备和建筑物，同时给消防救生、财产撤离工作造成很大的困难。

　　一、防火电线电缆的燃烧特性分析

　　防火电线电缆是具有防火性能电线电缆的总称，按GB/T 19666-2005 《阻燃和耐火电线电缆通则》的规定，现行防火电线电缆产品根据其本身具有的燃烧特性，可分为（有卤）阻燃系列、无卤低烟阻燃系列、（有卤）耐火系列、无卤低烟耐火系列四类。各种防火电线电缆产品的燃烧特性要求各不相同，需符合阻燃性能、耐火性能、无卤性能、低烟性能、低毒性能中的一项或多项的要求。为了满足防火性能的要求，需要利用不同的机理对制造电线电缆的材料进行一定的处理或者对电线电缆的结构作防火设计。

　　1、阻燃性能及机理

　　所谓的阻燃，就是在规定的试验条件下，试样被燃烧，在撤去火源后，火焰在试样上的蔓延仅在限定范围内并且自行熄灭的特性，即具有阻止或延缓火焰发生或蔓延的能力。电线电缆除了作为导体、屏蔽和铠装的金属材料外，其他结构材料（例如绝缘层、护套层和填充层）大多是塑料、橡胶和纤维等聚合物材料，由于金属材料是不会燃烧的，因此电线电缆的阻燃主要是实现电缆结构材料中的聚合物材料的阻燃。有些聚合物材料本身就具有良好的阻燃性能，如电线电缆中用量 的聚氯乙烯塑料（PVC）在没有添加其它助剂时的氧指数高达47％，是典型的高阻燃聚合物材料。但是，在加工PVC时，需要加入一定量的增塑剂，特别是电线电缆的绝缘材料和护套材料加工时需要加入大量的增塑剂，这就使材料的阻燃性能显著下降。一般阻燃电缆料的氧指数需要在30％以上。为了达到阻燃的目的，其处理方法主要是添加阻燃剂：一种是添加卤系阻燃剂，即将含氟、氯、溴等元素的阻燃剂添加到塑料、橡胶电缆料中，这是应用 普遍的阻燃处理方法；另一种是添加无卤阻燃剂，如硼酸锌、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂添加到塑料、橡胶电缆料中，用以提高其阻燃性能，这种方法在无卤电线电缆中应用较为普遍。

　　不同的阻燃剂在实现电线电缆的阻燃时遵循不同的阻燃机理，常见的聚合物阻燃机理有三种：(1)气相阻燃机理，即抑制在燃烧反应中起链增长作用的自由基，而发挥阻燃的作用。在聚合物中添加含卤阻燃剂，或采用本身含卤的聚合物材料就是利用气相阻燃机理的一种阻燃措施。因为含卤化合物可将活性较大的HO？自由基置换成活性较小的 等自由基，从而降低活性自由基 的浓度，减缓连锁氧化反应，达到阻燃目的。（2）凝聚相阻燃机理，即在固相中阻止聚合物的热分解和阻止聚合物释放出可燃气体。在聚合物材料中添加磷化合物就是这种阻燃机理实施的例证。磷化合物受热后，由于脱水反应，会按照磷化合物磷酸 偏磷酸 聚偏磷酸的顺序，在聚合物表面形成一层玻璃状保护膜，把可燃物与氧气隔离，从而阻止聚合物的燃烧。另外，磷化合物受热后，能使聚合物表面脱水炭化，形成一个不可燃的炭化层，同样能起隔氧的效果，达到阻燃的目的。某些水合金属化合物受热后，会产生分解反应，这种分解反应是吸热反应，反应产生结晶水汽化，吸收大量热量，从而降低聚合物表面的温度，阻止聚合物延燃。（3）中断热交换机理，即将聚合物产生的热量带走而不反馈到聚合物上，使聚合物不再不断分解。如液体或低分子量液化石蜡，或其与Sb2O3协效的阻燃体系，由于能促进聚合物解聚或分解，有利于聚合物受热熔解；当燃烧的聚合物融滴或本体聚合物滴落时，能将大部分燃烧热带走，从而中断了热反馈到聚合物上的过程， 终终止了燃烧。阻燃机理使人们对燃烧和阻燃有了更深刻的认识，实际意义上的燃烧和阻燃是一个很复杂的过程，某种阻燃体系的阻燃实现往往是几种阻燃机理协同作用的结果。电线电缆的阻燃措施除利用阻燃机理外，还可以有其他方法，如利用电缆的截面结构设计，隔氧层电缆、铠装电缆、成缆包带采用涂覆阻燃剂的玻璃纤维编织带等设计也可以达到阻止燃烧的目的。

　　2.耐火性能及机理

　　所谓耐火，即在规定的火源和时间下燃烧时能持续地在指定状态下运行的能力，即保持线路完整性的能力。在一些重要场合，如消防设备、救生逃生设施、重要通讯设施的电力输送等，要求在火灾条件下保证正常输送电力或信号。耐火电缆就是在规定火焰燃烧条件下能够保持一定时间正常输送电力或信号的电缆。耐火电缆之不同于普通电缆， 主要的是它增加了一个耐火层。该耐火层通常设置在导体与绝缘之间。电缆一旦被燃烧，构成电缆的所有有机材料将被烧尽，而要保持电缆的线路完整性，就要保证耐火层不被烧掉和击穿。

　　耐火电缆的耐火层几乎都是用耐火云母带来制作，目前市场上供应的耐火云母带品种有三种：白云母带、金云母带和氟金合成云母带。而制作耐火云母带的材料是云母纸、粘合剂和玻璃丝布，其中，由天然云母或合成云母制成的云母纸是真正起着电绝缘及耐火作用的材料。天然云母分白云母和金云母两种，它是一种具有片状结构的铝硅酸盐矿物质，可经过特殊的热处理、化学处理和机械加工将云母浆化，并制成云母纸；合成云母是指以氟离子替代羟基人工合成而制得的云母。由于云母具有出色的介电性能、热稳定性、辐射稳定性和化学稳定性，云母一直被认为电气领域 的绝缘材料之一。但是，单独的云母纸不能用来制作耐火电缆的耐火层，因为它几乎没有强度。这就要求采用补强材料与云母纸复合制成云母带，而要使云母纸和玻璃丝布成为一体就要使用粘合剂。

　　3.无卤、低毒性能及机理

　　众所周知，含卤阻燃材料具有优良的阻燃性能。但是，当它们与火焰接触，在热分解和燃烧过程中，会产生大量烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体。因此，为了提高防火电线电缆的安全性，目前不仅要求电线电缆阻燃、耐火，而且要求尽可能的减少电线电缆燃烧时的烟雾和有害气体的发生量。

　　无卤电线电缆就是在制作电线电缆的电缆料中使用无卤聚合物材料并添加无卤阻燃剂。聚烯烃是无卤材料，分子链上只有碳和氢两种元素，燃烧时分解出水和二氧化碳，不产生明显的烟雾和有毒的腐蚀性气体，如聚乙烯、交联聚乙烯、乙丙橡胶、乙烯－醋酸乙烯共聚物等。聚烯烃本身是可燃的，在聚烯烃里添加无卤阻燃剂作为电线电缆的绝缘材料和护套材料，可得到燃烧时不产生有毒的腐蚀性气体的无卤电线电缆。

　　4.低烟性能及机理

　　电缆燃烧发烟的问题，很早就被人们提出来了。电线电缆燃烧发烟在火灾中的危害主要体现在：⑴迅速扩散的浓密烟雾使火灾中的人们迷失方向，找不到逃生的出口；⑵毒性烟雾是火灾中的人们过早地丧失自救的能力；⑶浓密的烟雾使救灾工作无法正常实施，往往还要造成二次灾害。

　　某些制造电线电缆的聚合物材料，如PVC具有高阻燃性能和高电绝缘性能，但低烟性能较差，因此，对于此类材料来说“抑烟”比“阻燃”更为重要。通过添加各种助剂可以提高聚合物材料阻燃、低烟性能。无机阻燃剂如 Al(OH)3、Mg(OH)2 、红磷、三氧化二锑、硼化合物等在聚合物材料中使用时，除了有阻燃效果外，还有抑制发烟和氯化氢生成的作用，而得到广泛的应用。采用阻燃剂与抑烟剂复配使用，可以同时达到阻燃和抑烟的效果。目前发现 的抑烟剂是钼类化合物，常用的有三氧化钼和钼酸铵。将钼化合物与锌化合物混合用于PVC中，可使PVC能在电线电缆绝缘层和护套层中的应用与含氟聚合物竞争，特别是要求低烟的领域。

　　三、防火电线电缆燃烧特性检测

　　按GB/T19666-2005《阻燃和耐火电线电缆通则》的规定，防火电线电缆的燃烧特性检测有阻燃性能、耐火性能、无卤性能、低烟性能和低毒性能（在考虑中）五个方面的检测。而根据GA306-2001《阻燃及耐火电缆：塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级和要求》的规定，防火电线电缆的燃烧特性检测有阻燃性能、耐火性能、烟气毒性和烟密度四个方面的检测。另外，有些企业标准中也用塑料燃烧性能测试的氧指数法和水平垂直法来评价防火电线电缆的燃烧特性。

　　1.阻燃性能检测

　　常用的阻燃性能检测试验方法有单根垂直燃烧、成束燃烧、氧指数法等。试验仪器，我们为大家推荐上海千实的燃烧试验机。单根绝缘电线或电缆垂直燃烧试验机的方法主要评价单根电线电缆的阻燃性能，是目前使用比较多的一种试验方法，很多电线电缆产品标准中都引用它。该试验方法的国家标准为GB/T 18380.1-2001，等同于 IEC60332-1:1993 。单根铜芯绝缘细电线或电缆垂直燃烧试验方法也是评价单根电线电缆的阻燃性能的一种试验方法。当采用GB/T 18380.1-2001规定试验方法时，有些小规格导体可能在供火期间被熔化，此时应采用单根铜芯绝缘细电线或电缆垂直燃烧试验方法。一般指直径为(0.4～0.8)mm  实心铜导体和截面积为(0.1～0.5)mm2绞合铜导体电线电缆。该试验方法的国家标准为GB/T18380.2-2001，等同于IEC60332-2:1989。

　　电线电缆在实际使用场合经常是成束敷设的，因此评价成束敷设电缆的阻燃性能更具有实际意义，成束电线或电缆燃烧试验方法是一种模拟实际使用状况的大型的试验方法，用来评价成束敷设电缆在规定条件下抑制火焰蔓延的能力。该试验方法的国家标准为GB/T 18380.3-2001， 等 同 于IEC60332-3:1992。

　　塑料燃烧性能氧指数试验方法是模拟塑料在空气中燃烧的过程，通过氮气和氧气间浓度的改变而得出使物质持续燃烧所需的 限氧浓度。一般电线电缆生产厂用它评价绝缘材料和护套材料的阻燃性能，该试验方法的国家标准为GB/T 2406-93。

　　按国家标准GB/T19666-2005的规定，电线电缆的阻燃性能要求如表1：

　　2.耐火性能检测

　　在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验就是评价在火灾条件下电缆也能在一段时间内保持线路的正常运行。该试验方法是在规定的火焰温度和供火时间下进行耐火试验，如果电缆或光缆具备在指定的供电状态下输送电力或信号的能力，即耐火性能符合要求。该试验方法的国家标准为GB/T19216-2003，等同于IEC 60331:1999 。

　　为了更好地评价耐火电缆的耐火性能，除了火焰条件之外，有些新的试验方法采用更严格的检测条件来考核耐火电缆的耐火性能，如模拟火灾现场的火焰加冲击和火焰加喷水等更严酷的试验条件。 新的IEC标准已增加了火焰加冲击的试验条件。按国家标准GB/T 19666-2005的规定，电线电缆的耐火性能要求如表2：

　　3.低卤无卤性能检测

　　电缆或光缆的绝缘层和护套层很多是以卤化聚合物为基础或含卤添加剂的制成的，其卤酸气体的释出量往往要超过5mg/g。卤酸气体总量的测定是评价电缆的低卤性能的试验方法，它是测定取自电缆或光缆结构的以卤化聚合物为基础的混合物和含卤添加剂混合物，在燃烧时释出的除氢氟酸外的卤酸气体总量。该试验方法的国家标准为GB/T17650.1-1998 ，等同于IEC 60754-1:1994。

　　目前，由于材料制造技术的提高，无卤电缆使用的越来越多。由于化学滴定的方法比较精度不高，不能满足卤酸气体总量小于5mg/g的情况，所以用测量PH值和电导率来测定气体的酸度来评价电缆的无卤性能，它适用于所有卤酸的相当含量小于0.5mg/g时混合物或材料。该试验方法的国家标准为GB/T 17650.2-1998等同于IEC60754-2:1991 （ 1997年 次修订）。

　　按国家标准 的规定，电线电缆的无卤性能要求如表3：

　　4.低烟性能的检测

　　电缆燃烧发烟性是一个相当重要的技术指标，评价电缆燃烧发烟也成为非常有意义的工作。电缆或光缆在特定条件下燃烧的烟密度测定方法就是评价电缆低烟性能的有效方法。该方法的国家标准为GB/T17651-1998 ，等同于IEC 61034:1997。

　　按国家标准GB/T19666-2005的规定，电线电缆的低烟性能要求如表4：

　　5.低毒性能检测

　　评价电线电缆的低毒性能主要有两种方法，一类是动物试验方法，另一类为化学分析方法。我国公共安全行业标准GA 132-1996《材料产烟毒性分级》是一种动物试验分级方法。该分级方法的烟气制取采用GA/T505-2004 《材料的火灾场景烟气制取方法》，烟气毒性的评价采用在规定条件下实验小鼠动态吸入烟气染毒试验方法和烟气毒性评价方法，标准名称为GA/T 505-2004《火灾烟气毒性危险评价方法——动物试验方法》。

　　化学分析方法中 具代表性的方法为电线电缆行业普遍使用的“毒性指数测定法”，采用英国海军工程标准NES713:1985(第三版)《小样材料燃烧产物毒性指数测定》，其原理是基于某种气体的实际浓度同此气体30min致死浓度的比值作为该气体的毒性因子，由于该方法可比性强，所以被广泛使用。

　　按公共安全行业标准GA306-2001的规定，阻燃一级、阻燃二级、耐火一级和耐火二级的电缆的烟气毒性 (浓度 )要求≥12.4mg/L ，阻燃三级和耐火三级的电缆的烟气毒性 (浓度 )要求≥ 6.15mg/L。