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B1級電纜中，0.6/1kV電力電纜和450/750V控制電纜為常用產(chǎn)品，使用面比較廣。450/750V控制電纜與0.6/1kV電力電纜相比，其非金屬材料占比較高，因此450/750V控制電纜的B1級燃燒試驗難度一般高于0.6/1kV電力電纜，基于此，本工作以控制電纜常用規(guī)格WDZB1-KYJY-450/750 4x1.5為例進行驗證，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 控制電纜結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)B1級燃燒性能判據(jù)及電纜垂直燃燒時由外向內(nèi)、向上延燃的特點，電纜結(jié)構(gòu)中最外層的護套料在B1級電纜燃燒性能中起著至關(guān)重要的作用，為使對比有意義，本次試驗對兩組相同結(jié)構(gòu)、型號、規(guī)格的WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5電纜進行B1級燃燒性能測試。第1組電纜由內(nèi)到外依次是銅導(dǎo)體、交聯(lián)聚乙烯絕緣、兩層高阻燃包帶和常規(guī)低煙無鹵阻燃聚烯烴護套，第2組電纜唯一區(qū)別是護套為燃燒結(jié)殼性低煙無鹵阻燃聚烯烴護套。試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同護套料電纜的B1級燃燒性能試驗結(jié)果對比

結(jié)果表明，當(dāng)電纜采用燃燒結(jié)殼性低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料時，其火焰蔓延長度、熱釋放速率峰值、受火1200s內(nèi)的熱釋放總量、燃燒增長速率指數(shù)、產(chǎn)煙速率峰值、受火1200s內(nèi)的產(chǎn)煙總量、透光率及垂直火焰蔓延等指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料。

通過上一節(jié)的試驗分析，當(dāng)護套料具有燃燒結(jié)殼特性時，可顯著提高電纜的B1級燃燒性能指標(biāo)，但由于標(biāo)準(zhǔn)GB 31247—2014和GB/T 32129—2015中均未明確該項指標(biāo)的技術(shù)要求，導(dǎo)致缺少從源頭進行B1級燃燒性能控制的手段。

為解決此問題，本工作在原材料基礎(chǔ)性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32129—2015的前提下，借鑒電纜單根垂直燃燒原理，設(shè)計B1級護套料“燃燒結(jié)殼性試驗裝置”，對上一節(jié)中兩種不同護套料進行多次燃燒試驗，得出一種B1級護套料選型與控制方法，具體如下：

1）試樣制備。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32129—2015中5.2模壓法進行壓片，將電纜料顆粒在煉塑機上塑化、出片，放在液壓機中，在不加壓情況下，預(yù)熱10min，然后加壓并保持5min，煉塑機及液壓機的加工溫度根據(jù)材料的塑化特征進行設(shè)定，確保材料在加工過程中能充分塑化并未分解，液壓機的加壓壓力不應(yīng)小于15MPa，然后加壓冷卻至室溫。樣片參考長×寬×厚為160mm×160mm×3mm，然后采用模壓刀壓制出長×寬×厚為140mm×6mm×3mm的長方體試樣。

2）試驗條件。試驗應(yīng)在（23±2）℃的環(huán)境中進行。

3）試驗裝置。試驗裝置由BDP-220-A卡式純丁烷噴燈和固定支架組成，見圖2。

圖2 燃燒結(jié)殼性能試驗裝置

4）試驗步驟。將試樣垂直固定在支架上，調(diào)整試樣高度，使試樣底端與噴燈嘴下沿基本位于同一水平線上，然后調(diào)整噴燈距離，使噴燈口與試樣水平距離為120mm，點燃噴燈，調(diào)整噴燈閥至藍色火焰長度為100mm后開始計時，保持3min。

5）結(jié)果判定。試驗過程中應(yīng)無燃燒滴落物，停止供火后5s內(nèi)火焰應(yīng)自動熄滅，燃燒結(jié)殼性結(jié)果判定見圖3。

圖3 燃燒結(jié)殼性結(jié)果判定

為驗證B1級護套料選型與控制方法是否有效，本工作選取了某供應(yīng)商的B1級護套料和常規(guī)護套料，分別對原材料和成品進行了對比。

原材料基礎(chǔ)性能試驗依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32129—2015進行，某供應(yīng)商的B1級護套料與常規(guī)護套料的性能對比見表2。

表2 護套料基礎(chǔ)性能對比

護套料燃燒結(jié)殼性試驗對比見表3。

表3 護套料燃燒結(jié)殼性試驗對比

采用常規(guī)護套料和某供應(yīng)商的B1級護套料兩種護套料對應(yīng)的成品電纜WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5 B1級燃燒試驗對比結(jié)果見表4。

表4  WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5成品電纜B1級燃燒試驗對比

由表2、表3和表4結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

1）具有燃燒結(jié)殼性功能的B1級護套料在抗張強度、斷裂伸長率、抗開裂性能、低溫性能、高溫性能和氧指數(shù)等方面和常規(guī)護套料均可滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 32129—2015的要求。

2）按照本工作中設(shè)計的B1級護套料選型與控制方法篩選出的護套料對應(yīng)的成品電纜，通過了國家標(biāo)準(zhǔn)GB 31247—2014中規(guī)定的B1級燃燒試驗。

試驗經(jīng)大量燃燒后發(fā)現(xiàn)，WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5鎧裝型電纜在B1級燃燒試驗中容易出現(xiàn)燃燒滴落物情況，觀察B1級燃燒試驗過程發(fā)現(xiàn)，電纜護套在燃燒時會結(jié)殼膨脹，形成一層防火保護層，但由于該類電纜設(shè)置了金屬鎧裝層，表面比較光滑，導(dǎo)致護套料在燃燒時中不易附著在纜芯上而脫落。

為了改善此問題，在符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的前提下，在金屬鎧裝層外增加兩層高阻燃包帶，以驗證繞包結(jié)構(gòu)對鎧裝電纜B1級燃燒性能的影響。

本次驗證以WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5鎧裝型控制電纜為例，設(shè)置兩組電纜樣品，其中第1組電纜樣品鎧裝層外無包帶結(jié)構(gòu)；第2組電纜樣品鎧裝層外有兩層高阻燃包帶結(jié)構(gòu)，除此之外兩組樣品無差異。

WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5 電纜燃燒測試結(jié)果見圖4。

圖4 不同繞包結(jié)構(gòu)電纜燃燒測試結(jié)果

由圖4可知，鎧裝層外無包帶結(jié)構(gòu)的電纜B1級燃燒試驗后護套脫落明顯，露出了金屬鎧裝層，試驗箱體底部有燃燒滴落物，而鎧裝層外有包帶結(jié)構(gòu)的電纜B1級燃燒試驗后無燃燒滴落物。由此可知，鎧裝層外設(shè)置高阻燃包帶可以明顯改善B1級鎧裝電纜燃燒滴落物問題。