安全消防類電纜已成為我國安全電能傳動技術的重要發展方向，其中作為代表的B1級電纜已在建筑設計標準中得到明確使用，如：GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》中第13.8.4條明確規定：“在人員密集場所疏散通道采用的火災自動報警系統的報警總線，應選擇燃燒性能B1級的電線、電纜”；DGJ 08-2048—2016《民用建筑電氣防火設計規范》中第8.2.2條明確規定：“建筑高度大于250m的建筑，建筑面積大于250000m2的高層公共建筑和建筑面積大于40000m2的地下、半地下商店所選的電纜應通過B1級試驗”。

目前電纜制造行業依據GB 31247—2014《電纜及光纜燃燒性能分級》進行B1級電纜制造，但該標準僅規定了B1級電纜的燃燒性能試驗方法和性能判據，并未明確B1級電纜的材料性能和結構要求，這給電纜制造企業帶來了一定的困擾。本工作以B1級控制電纜為例，通過試驗研究電纜的燃燒性能，總結B1級電纜護套材料的選型及繞包結構的設計思路，為B1級電纜的開發與制造提供參考。

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試驗部分

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試驗方法

試驗方法和性能判據依據GB 31247—2014《電纜及光纜燃燒性能分級》標準中的B1級燃燒性能等級對應的方法和判據。

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試驗裝置

依據 GB/T 31248—2014《電纜或光纜在受火條件下火焰蔓延、熱釋放和產煙特性的試驗方法》標準，B1級電纜試驗裝置由燃燒室、空氣供給系統、標準梯、點火源等組成，試驗裝置參考標準中相應內容。

?護套料選型、測試及驗證1

B1級電纜型號規格及電壓等級

B1級電纜中，0.6/1kV電力電纜和450/750V控制電纜為常用產品，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格WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5為例進行驗證，其結構示意圖見圖1。

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護套料測試

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

結果表明，當電纜采用燃燒結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內的熱釋放總量、燃燒增長速率指數、產煙速率峰值、受火1200s內的產煙總量、透光率及垂直火焰蔓延等指標均優于常規低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料。

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B1級護套料選型與控制

通過上一節的試驗分析，當護套料具有燃燒結殼特性時，可顯著提高電纜的B1級燃燒性能指標，但由于標準GB 31247—2014和GB/T 32129—2015中均未明確該項指標的技術要求，導致缺少從源頭進行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性能符合國家標準GB/T 32129—2015的前提下，借鑒電纜單根垂直燃燒原理，設計B1級護套料“燃燒結殼性試驗裝置”，對上一節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。按照國家標準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，預熱10min，然后加壓并保持5min，煉塑機及液壓機的加工溫度根據材料的塑化特征進行設定，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。試驗應在（23±2）℃的環境中進行。

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。

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

5）結果判定。試驗過程中應無燃燒滴落物，停止供火后5s內火焰應自動熄滅，燃燒結殼性結果判定見圖3。

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B1級護套料選型驗證

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商的B1級護套料和常規護套料，分別對原材料和成品進行了對比。

原材料基礎性能試驗依據國家標準GB/T 32129—2015進行，某供應商的B1級護套料與常規護套料的性能對比見表2。

護套料燃燒結殼性試驗對比見表3。

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

由表2、表3和表4結果可以得出以下結論：

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

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

?繞包結構對燃燒性能的影響

試驗經大量燃燒后發現，WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5鎧裝型電纜在B1級燃燒試驗中容易出現燃燒滴落物情況，觀察B1級燃燒試驗過程發現，電纜護套在燃燒時會結殼膨脹，形成一層防火保護層，但由于該類電纜設置了金屬鎧裝層，表面比較光滑，導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，在符合產品標準的前提下，在金屬鎧裝層外增加兩層高阻燃包帶，以驗證繞包結構對鎧裝電纜B1級燃燒性能的影響。

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B1級電纜樣品

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

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不同繞包結構的燃燒測試

WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5 電纜燃燒測試結果

由圖4可知，鎧裝層外無包帶結構的電纜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構的電纜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。

本工作針對WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5電纜燃燒結殼性護套料和WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5電纜鎧裝外繞包結構對B1級燃燒性能的影響進行研究，發現相較于常規護套料，采用具有燃燒結殼性功能的護套料可以顯著提升電纜的B1級燃燒性能；相較于金屬鎧裝外無阻燃包帶電纜，在金屬鎧裝外增加高阻燃包帶可以顯著降低電纜B1級燃燒試驗時護套滴落問題。

本工作設計了B1級護套料“燃燒結殼性試驗裝置”，并通過護套料燃燒結殼性試驗驗證了B1級燃燒性能，結果表明護套料燃燒結殼性對電纜B1級燃燒性能有一定的影響，為B1級護套料的選型提供參考，并改善現階段B1級護套料無標準可依的情況。