民用建筑线缆选择简析

民用建筑的电缆选型要求与其他类工程项目相比,还需要考虑民用建筑使用人员的构成和建筑使用性质,以及电缆的安全性尤其是阻燃、烟毒、耐火等方面的要求。本文主要介绍民用建筑电缆的选择要点,可能不够全面,不当之出,欢迎批评指正。一、民用建筑电缆选择及敷设的相关标准1.1通用标准通用标准有《民用建筑电气设计本标准》GB51348—2019(以下简称《民标》)、《电力电缆工程设计规范》GB50217—2018、《建筑设计防火规范》GB50016—2014(2018版)(以下简称《建规》)、《火灾自动报警系统设计规范》GB50116—2014,这部分标准、规范规定了民用建筑电缆选择及敷设的要求。1.2民用建筑电气专业规范专业规范有《住宅建筑电气设计规范》JGJ242—2011、《交通建筑电气设计规范》JGJ243—2011、《金融建筑电气设计规范》JGJ284—2012、《教育建筑电气设计规范》JGJ310—2013、《医疗建筑电气设计规范》JGJ312—2013、《会展建筑电气设计规范》JGJ313—2013、《体育建筑电气设计规范》JGJ354—2014、《商店建筑电气设计规范》JGJ392—2016,主要是对除消防外电缆选择及敷设的要求(如低烟无卤阻燃要求等)。二、民用建筑线路敷设、导体及绝缘护套的选择2.1《民标》中相关修编条款《民标》是民用建筑电气设计的主规范,2019版升级为国标。与原行标的《民用建筑电气设计规范》JGJ16—2008相比,其在线缆选型及敷设方面做了较大的修改。相关修编主要集中在第7、8、13章。第7章第7.4.1条第1款明确“低压配电线路导体材质(排除了铝、增加了铝合金)”;第4款明确“非消防负荷线缆的绝缘类型和燃烧性能按13.9选择”(要求按燃烧性能选择线缆,没有再对无卤低烟等提出要求。燃烧性能+附加分级已包含了无卤低烟低毒等信息);第6款提出“不宜更换的电线电缆的场所宜采用寿命较长的电线电缆”(也就是所谓与建筑等寿命的电缆)。第8章第8.9节由原来的“矿物绝缘(MI)电缆布线”,修改为“耐火电缆和矿物绝缘电缆布线”,增加了“耐火电缆”,取消了MI(MI专指“氧化镁矿物绝缘电缆”);第8.9.1条明确“耐火电缆和矿物绝缘电缆应具有不低于B1级的燃烧性能”;第8.9.2条提出“耐火电缆和矿物绝缘电缆在电缆桥架内不宜有接头”;在条文说明里说明“可采用符合企业标准的电缆,但企业标准的性能指标不应低于国家标准并应通过相关认证机构检验”。增加了8.12节“铝合金电缆布线”;增加了8.13节“照明母线槽布线”;取消了原《民规》第8.5节“金属线槽布线”。第13章增加第13.9节“非消防负荷线缆与通信电缆的选择”,明确非消防负荷线缆应按燃烧性能等级选择的要求。2.2《民标》采用GB31247标准按燃烧性能选择电缆(1)《电缆及光缆燃烧性能分级》GB31247—2014(以下简称

GB31247)体系参考了欧洲电缆燃烧性能分级体系的技术内容,是我国第一部国家强制性电缆及光缆燃烧性能分级标准,主要是根据我国目前电缆及光缆燃烧性能的实际发展水平制定。(2)该体系规定的判据和相关附加等级要求,综合考虑了电缆燃烧热释放速率、燃烧热释放总量、产烟速率、产烟总量、产烟毒性、燃烧滴落物和火焰蔓延程度等燃烧特性参数,这些参数的测定可以更真实地反应电缆在实际火灾条件下的燃烧情况,对电缆燃烧性能等级的评价更加科学合理,其评价结论有更强的实际指导意义。该标准的制定使我国阻燃电缆及光缆的分级标准同国际最新的分级标准接轨。(3)国标《阻燃和耐火电线电缆通则》GB/T19666—2019(以下简称

GB/T19666)与GB31247都是对电缆性能的分级要求,一个是燃烧特性、一个是燃烧性能,试验方法也基本相同,都是对电缆外绝缘的阻燃、烟、毒等性能的考量,而且基本都采用了相同的试验装置或标准,其中GB31247的试验标准是《电缆或光缆在受火条件下火焰蔓延、热释放和产烟特性的试验方法》GB/T31248—2014(以下简称GB/T31248),只是没有耐火要求。(4)阻燃性能(A、B、C、D)与燃烧性能(A、B1、B2、B3)级试验方式的对比。GB/T31248的成束电缆燃烧性能试验装置与GB/T19666对成束电缆阻燃性能试验装置,都采用了同样基于《电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验第31部分》GB/T18380.31—2008(以下简称GB/T18380)(IEC60332—3—10:2000)标准的试验装置,同时GB/T31248增加了热释放和产烟特性测试设备、综合性更强,对燃烧性能等级评价更科学。两者的差异点如图1所示。表1和表2是两者在做试验时的比较,加粗部分是两者试验时的差异点。(5)由于两本标准在电缆性能试验时有差异,不能完全相互覆盖,成束电缆的燃烧性能B1级不一定能符合阻燃A类,而阻燃A类也不一定能通过B1级,因此造成燃烧性能也不能完全覆盖阻燃性能,燃烧性能也不能完全替代阻燃性能。

两个标准不完全一致。(6)一些地方标准将两个标准并列,要求成束敷设的电缆既要满足GB/T19666的阻燃分类,又要满足GB31247燃烧性能要求。实际上燃烧性能+附加分级已经涵盖了电缆的阻燃、低烟、无卤、低毒等电缆燃烧特性。这也是《民标》采纳GB31247的主要原因,符合燃烧性能分级的电缆已能满足民用建筑对电缆阻燃、低烟、无卤、低毒等的要求。三、消防用电缆的选择与敷设3.1不同类消防用电缆的敷设要求《建规》GB50016—2014(2018版)明确了不同类消防用电缆的敷设要求,尤其对敷设条件下应采用矿物绝缘类不燃性电缆的要求,在设计时很难回避。因此,消防配电线路应满足火灾时连续供电的需要,其敷设应符合下列规定。(1)明敷时(包括敷设在吊顶内),应穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护,金属导管或封闭式金属槽盒应采取防火保护措施;当采用阻燃或耐火电缆并敷设在电缆井、沟内时,可不穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护;当采用矿物绝缘类不燃性电缆时,可直接明敷。(2)消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内;确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时,应分别布置在电缆井、沟的两侧,且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。3.2消防用电缆试验指标比较相关标准中消防用电缆试验指标比较情况见表3。民用建筑用电缆就使用性能要求上,耐火+(指定:耐火+喷淋+机械冲击)性能必须满足:电缆经受燃烧、机械撞击与水火冲击的情况仍保持线路的完整性;耐火C试验时火焰温度为950~1000℃,燃烧时间为180min;同时应符合BS6387、BS8491耐火性能规定耐火+水(W试验)、耐火+机械振动(Z试验)。BS标准要求在同一根电缆(试样)分别截取规定长度的电缆,按C、W、Z的顺序实验后,可认本该电缆满足C、W、Z协议要求。3.3民用建筑工程常见的矿物绝缘类电缆的应用耐火线缆属于特种电缆,没有专门的标准规定采用什么电缆结构、采用什么耐火材料,采用什么绝缘和护套材料,且没有规定绝缘和护套材料的性能要求,但有一点是相同的,就是耐火电缆具备线路完整性特性,而耐火线缆的其他性能由供需双方确定。国内建筑消防系统主要采用阻燃、耐火及耐火+(敲击、喷水)三类电线电缆产品。在通常情况下,阻燃电缆只是具有一定的难燃性或不延燃;耐火电缆(有机绝缘及护套)是在一定时间(750℃,90min)内维持线路通电运行;耐火+电缆在火场温度950℃情况下,仍能在规定时间(180min)内保持线路完整性。(1)矿物绝缘类耐火电缆现阶段,我国号称矿物绝缘类耐火电缆的有十几种型式(BTTZ、RTTZ、BBTRZ、BTLY、RTXMY等),其中已有国家标准的只有两种(BTTZ、RTTZ)。《民标》规定在火灾情况时(火场温度可能达到950℃),消防备用照明、消防泵、消防电梯、消防控制室等至少保持180min正常工作,目前只有矿物绝缘类电缆能满足要求。民用建筑高压(主要是10kV)耐火电缆以往只有NHYJV电缆(750℃,90min)。中压矿物绝缘耐火电缆也已出现,采用高氧指数隔氧层及耐火矿物隔离层双层保护,对带有消防设备的高压供电线路,应采用满足消防时连续供电要求的高压电缆(950℃,180min)。(2)目前国内市场上常见的耐火电缆结构形式1)采用氧化镁矿物绝缘的耐火电缆(BTTZ,示意图见图2)BTTZ结构:导体(单芯或多芯)+氧化镁绝缘+铜护套→挤包聚合物外护套(可选)。产品标准:《额定电压750V及以下矿物绝缘电缆及终端》GB/T13033—2007。测试方法:GB/T19216.21—2016、IEC60331—21∶1999,IDT。2)采用云母带绕包矿物绝缘耐火电缆(RTTZ,示意图见图3)RTTZ结构:导体+绕包云母带→成缆+绕包云母带或类似的带材→铜护套氩弧焊轧纹→挤包聚合物外护套(可选)。产品标准:《额定电压0.6/1kV及以下云母带矿物绝缘波纹铜护套电缆及终端》GB/T34926—2017。测试标准:GB/T19216.21-2003、BS6387、BS8491。BTTZ电缆和RTTZ电缆两种电缆均有国标,也是民用建筑用的最多的耐火电缆。3)采用陶瓷化硅橡胶绕包带作为耐火层的耐火电缆(BBTRZ,示意图见图4)BBTRZ结构:导体+挤包聚合物绝缘+绕包陶瓷化硅橡胶绕包带→成缆+绕包陶瓷化硅橡胶绕包带+内衬层(可选)→铠装(可选)→挤包聚合物外护套。产品标准:企业标准。测试标准:依据企业标准。4)具有分相铝护套带挤出聚合物绝缘层和云母带的耐火电缆(BTLY(NG-A),示意图见图5)BTLY(NG-A)结构:导体+绕包云母带+挤包聚合物绝缘+分相铝护套→成缆+内衬层(可选)→铠装(可选)→挤包聚合物外护套。产品标准:企业标准。测试标准:依据企业标准。5)高性能陶瓷化硅橡胶绝缘耐火电缆(RTXMY,示意图见图6)RTXMY结构:导体+挤包陶瓷化硅橡胶绝缘缆+内衬层(可选)→铠装(可选)→挤包聚合物外护→套成。产品标准:企业标准。测试标准:依据企业标准。BBTRZ电缆、BTLY(NG-A)电缆、RTXMY电缆这三种电缆均有企业标准,在项目中也有采用。(3)几类矿物绝缘类电缆的比较见表4。3.4消防耐火电缆试验方法新标准(1)消防用电线电缆耐火性能试验方法中国建筑学会标准试验装置基本上采标的是英国BS6387和IEC60331标准(950℃是BS标准、830℃是IEC标准,对外径>20mm的电缆,采用了增加试验供火温度的方式)。标准(图7)将耐火电缆的性能分为NH1~NH6六类,以满足不同消防设备消防时连续供电的要求,符合民用建筑使用情况。(2)消防配电线路的选择应按消防时消防设施持续供电时间选择。消防配电线路的选型和敷设应满足消防设备火灾时持续运行时间的要求。1)火灾自动报警系统的报警总线应选择燃烧性能级别不低于B2级的电线或电缆。

消防联动总线及控制线路火灾自动报警控制器(联动型)的总线应选择耐火时间不低于750℃、90min的电线或电缆(NH6类耐火电缆)。2)消防控制室、消防泵、消防电梯、水幕泵供电干线的耐火等级应满足火灾时持续供电要求,应采用950℃、180min矿物绝缘类电缆或母线槽(NH1类耐火电缆)。3)其他消防设备供电干线的耐火等级可选用不低于950℃、90min的耐火类电缆(NH3类耐火电缆,除防火卷帘和消防稳压泵)。

机房内控制箱至设备分支线及至防火卷帘和稳压泵的线路可采用耐火等级不低于750℃、90min的耐火类电缆(NH6类耐火电缆)。4)当建筑物内设有总变电所和分变电所时,主变电所至分变电所的35(20、10)kV的电缆应采用不低于750℃、180min的耐火电缆(未带消防负荷的除外;另已有满足950℃、180min的中压耐火电缆)。四、线缆的标注建议电缆标注规则是前面标注性能编号,后面标注绝缘、导体、护套材料等编号。实际上燃烧性能主分级+附加分级如B1(d0、t0、a1)已涵盖了阻燃、低烟、低毒、无卤特性,最简洁的标注应该如下:普通电缆B1(d0、t0、a1)-YJY-0.6/1kV-1(3×50+1×25)、耐火电缆B1NH(d0、t0、a1)-YJY-0.6/1kV-1(3×50+1×25)。本文结合认证规则和试验方法提出以下标注方式,供设计时的参考。(1)电缆防火性能认证规则CQC17-463416-2020出台后,建议按燃烧性能组合代号对电缆进行标注,在说明和材料表里增加说明附加分级(图8)。如阻燃用WDZB1-YJY、耐火用WDZB1NH(1~6)-YJY,对附加分级a(a为腐蚀等级,《民标》里未提及,一般都能做到a1)、t、d的级别做出说明,不建议再标注ZA等阻燃分类信息。(2)对采用金属护套的燃烧性能达到A级的矿物绝缘类电缆,可直接