电线电缆在建筑电气防火设计中的应用

刘志敏

山西华鼎建筑设计有限公司 山西 运城 044000

电气设备是建筑工程中的重要组成部分，主要作用是为人们生活提供便利。但由于电气设备运行时间较长、运行环境复杂，所以极其容易发生火灾事故。而电线电缆作为电气设备传输电力的重要载体，其运行状况又会直接影响电气设备的安全性和可靠性。据相关数据统计，在我国发生的电气火灾中，有60%左右的引发原因在于电气线路设计不当。这一惊人数字也不得不让设计人员深刻反思，如何才能够在保证建筑电气设备稳定运行的同时提高防火能力。这就需要从电线电缆设计这一薄弱环节入手，从源头规避建筑电气火灾的发生。

1 电线电缆常见类型

建筑电气工程中使用的电线电缆种类丰富，按照防火性和阻燃性进行分类，可以分为以下几种：

1.1 普通电线电缆

主要指由铝导线或铜导线制成的电线电缆，虽然成本较低、导电能力较强，但防火性能和阻燃性能较差。将其应用到建筑电气工程中，容易受运行环境、运行时间等因素影响产生质量问题，如氧化、腐蚀、绝缘层受损导致导线外露等。进而使电气设备出现过载、短路等问题，严重甚至会发生火灾。

1.2 阻燃电线电缆

阻燃电线电缆能够在一定程度上阻止火焰继续蔓延，其制作材料较为特殊，如聚氯乙烯本身具有不易燃烧特点，在温度较高的情况下依然可以稳定运行。在建筑工程发生火灾事故后，阻燃电线电缆的耐高温能力会保护绝缘材料不受损，可以从源头降低电气事故发生率。

1.3 耐火电线电缆

耐火电线电缆的主要特征就是耐火能力较强，在火焰燃烧温度较高、时间较长的情况下，依然能够保持线路的安全性和完整性[1]。现阶段，这种电线电缆被广泛应用到消防安全领域。例如：在高层建筑工程中使用耐火电线电缆，即便发生火灾，也能够保证内部消防设备稳定供电，有利于为消防救援队伍疏散人员提供保障。

1.4 无卤低烟阻燃电线电缆

这种电缆在制造过程中使用了特殊材料和工艺，燃烧后不会产生有毒有害气体，可以降低电气火灾事故对人体和环境造成的负面影响。并且无卤低烟阻燃电线电缆防火性能较高，发生火灾时能够有效阻止火势持续发展[2]。当前，这种电线电缆被广泛运用到高层建筑、地铁站等人员密集的区域，能够为电气工程安全供电奠定基础。

1.5 无卤低烟阻燃耐火电线电缆

这种电线电缆在生产制造过程中未添加卤素，所以燃烧后烟尘较小，并且可以发挥阻止火势发展的作用。并且无卤低烟阻燃耐火电线电缆使用寿命较长，可以有效降低电气电线电缆更换次数和维护成本。

1.6 矿物绝缘电缆

这种电缆在生产过程中全部材料都是采用无机材料，所以它就具有一些其他电缆所不可能具有的优点，如：防火（耐高温）、载流量大、防水、防爆、耐腐、耐机械损伤、寿命长、无卤无毒等。这种电缆本身不会引起火灾，不可能燃烧或助燃，并且这种电缆可以在接近铜的熔点的火灾情况下继续保持供电，是一种真正意义上的防火电缆。因此在一些重要的公共建筑、高层建筑、人员密集场所、地铁站、医院、石油化工、名胜古迹等处的消防电气设计中得到了广泛的应用。

2 建筑电气工程中电线电缆引发火灾的因素及后果

2.1 电线电缆引发火灾的因素

电线电缆火灾是一种常见的火灾类型，通常会给人们的生命和财产带来巨大损失，但是，引起电线线缆火灾的原因却是多种多样的。对于如何防止电线电缆火灾的发生，我们就需要深入了解电线电缆火灾的起因，才能从根本上减少电线电缆火灾的发生。结合以往电线电缆引发的火灾事故分析，可以将电线电缆失火的主要因素归纳为以下方面：第一，载流设计不合理。设计人员在电线电缆设计过程中没有合理设计载流量，导致某段电线电缆长时间超负荷运行，使得运行温度持续升高，在一定程度上加快了电线电缆的老化速度，长此以往必然会导致线路短路，进而引发火灾[3]。第二，电线电缆选择不当。由上文分析可以看出，电线电缆本身具有种类丰富的特点，并且不同类型的电线电缆适用范围不尽相同。由于建筑电气工程本身存在一定火灾风险，所以对防火性能要求较高。如果在防火设计中使用普通电线电缆，会导致其在恶劣环境影响下出现质量问题，进而加大火灾事故发生率。另外，由于部分制造商在电线电缆生产中偷工减料，导致诸多不合格产品流入市场，如果应用到电气工程中，会严重影响电气设备运行安全。第三，电线电缆故障。由于建筑电气工程中的电线电缆运行环境复杂，所以容易受多种因素影响产生故障，如电线电缆绝缘层受潮，会导致终端盒或电缆头故障，进而引发自燃、爆炸等事故；在安装中没有清理电线电缆接头位置的杂质和污垢，导致投入使用后接触不良；接头工艺制作粗糙，防火措施不足，导致运行过程长期受电流和电压冲击出现火灾、爆炸事故；接地线焊接不到位导致接触不良，使电线电缆投入使用后出现电火花或电弧。

2.2 电线电缆火灾事故造成的后果

据相关数据统计来看，电气火灾在建筑火灾中的占比一般在30%左右，而因电线电缆设计不当或安装有误造成的火灾事故在电气火灾中占比约60%。结合实践来看，电线电缆发生火灾后，会产生大量浓烟和毒气，并且温度较高，会导致建筑工程内部人员出现窒息、中毒等情况，同时影响视野清晰度[4]。据相关研究论证表明，火场中产生浓烟后的20s左右，能见度会逐渐下降到0，并且电线电缆的火焰会顺着电缆沟或电缆隧道快速蔓延，速度一般在每分钟2m左右。如果建筑工程中有电缆通廊、竖井等结构，还会形成“烟囱”效应，导致浓烟和火势迅速上升到更高楼层。另外，电线电缆燃烧的过程也是聚氯乙烯材料分解的过程，会产生大量有毒有害气体，如一氧化碳、氯气、氯化氢等，继而为建筑工程中的人或其他生物造成严重危害。

3 建筑电气防火设计中电线电缆的具体应用

3.1 合理选择电线电缆

建筑电气工程发生火灾，除了与电线电缆设计不当有关外，还与其本身质量存在密切联系。当前，市面上涌现出多种多样的电线电缆，并且价格、性能、适用范围存在较大差异，所以在建筑电气设计中一旦选择不当，将会加大火灾事故发生率。这也在一定程度上突出了合理选择电线电缆的重要性，具体可以从以下方面展开分析：第一，保证选择的电线电缆产品符合《建筑设计防火规范》、《民用建筑电气设计标准》、《阻燃和耐火电线电缆或光缆通则》等规范标准，避免产品在使用中因自身能量聚集或释放引发火灾事故。第二，优先选择以铜线芯为导体的电线电缆，因为这类电线电缆具有低电阻、高强度、延展性较好的特点。与铝线芯的电线电缆相比耐高温性能更强、稳定性更好，可以最大程度降低电气事故发生率。第三，优先使用由聚氯乙烯或无机材料制成的电线电缆，如阻燃电线电缆、无卤低烟阻燃耐火电线电缆和矿物绝缘电缆等。因为这种电线电缆的载流量较大、使用寿命较长，并且在高温环境下依然能够保持自身完整性。与其他电线电缆相比，由及聚氯乙烯制成的电线电缆工作温度能够提高20℃左右，短路温度能够提高90℃左右，载流量能够提高1.3倍左右；由无机材料制成的矿物绝缘电缆工作温度甚至能达到1000℃以上，其载流量远超其它电缆。第四，优先使用阻燃能力较强的电线电缆。虽然阻燃电线电缆和普通电线电缆的构造大致相同，但外护层、绝缘层及护套等使用的材料存在差异，其中阻燃电线电缆使用的材料具备较高的阻燃性能。即便建筑电气工程发生火灾，也能够在一定时间内保持完整性，可以为消防救援人员争取更多抢险机会，进而最大程度降低火灾造成的损失。第五，优先使用耐火电线电缆。在建筑电气工程发生火灾后，为了保证内部通讯、消防等电气设备正常供电，需要使用耐火性能较高的电线电缆。因为这种电线电缆在温度达到750-1000℃的情况下，依然能够安全供电90min左右[5]。第六，如果电气设备在建筑工程密闭性较强的空间内使用，则需要优先选择无卤低烟阻燃电线电缆，因为密闭空间通风效果较差，一旦电线电缆着火，会散发出大量有毒有害气体或浓烟，进而导致内部人员出现中毒、窒息等问题。而无卤低烟阻燃电线电缆燃烧过程几乎不会产生烟气和毒气，所以能够有效保证建筑工程内部人员安全。第七，针对木质结构或图书馆等易燃物较多的建筑，应优先选择矿物绝缘耐火电线电缆。这种电缆在火灾事故中能够有效规避电流电路问题，进而避免了因短路引发的火灾事故。

3.2 优化电线电缆敷设方法

在建筑电气工程设计过程中，对电线电缆的敷设方法进行优化设计至关重要，这也是保证电线电缆和电气设备安全运行的关键所在。具体操作如下：设计人员要充分掌握建筑工程中不同电气设备的运行原理和流程，确保选择的电线电缆敷设方式和实际情况相符。另外，在设计图纸中确定电线电缆竖井的具体位置，充分发挥图纸的指导作用，为后续施工提供便利，确保电线电缆能够正常为照明系统、消防系统等供电。根据建筑电气工程施工要求进行分析，可以将电线电缆敷设到竖井两侧，确保施工任务能够有序进行。针对住宅建筑中的电气工程电线电缆敷设，要严格按照《住宅建筑电气设计规范》、《建筑设计防火规范》、《民用建筑电气设计标准》选型。如果在高层或多层住宅公共区域的电气工程中使用普通电线电缆，如聚氯乙烯BV电线等，可以选择暗敷方式，最好不使用明敷方式。因为一旦发生火灾，普通电线电缆的延燃性较大，会导致火灾在短时间内蔓延。而针对住宅工程中的内部线路，大多采用穿管暗敷方式，如此即便发生火灾事故，也能够最大程度保护电线电缆的完整性，并且燃烧过程产生的卤化物含量较低、影响范围较小，所以可以采用BV线穿管暗敷方式。针对其他民用建筑电气工程电线电缆的敷设，通常情况下，一般民用建筑工程最好使用聚氯乙烯BV电线等普通负荷用电线电缆，而针对高层民用建筑、老年人建筑、教育建筑等，最好采用无卤低烟阻燃电线电缆。设计人员要严格按照现行国家标准选用电线电缆。在成束敷设电线电缆时，想要尽可能规避线缆延燃，应优先使用阻燃电线电缆。线路敷设应符合以下规定：第一，使用矿物绝缘电线电缆，需要采用明敷方式，或者在吊顶中直接敷设。第二，使用耐火或阻燃电线电缆时，如果敷设到电缆沟或竖井中，可以不使用保护导管，但需要做好隔离工作，将电气工程的电线电缆和其他电线电缆隔离开来。第三，使用有机绝缘耐火电线电缆时，既可以使用暗敷方式，也可以使用明敷方式。其中明敷方式注意要使用金属导管做好电线电缆保护工作，并且金属导管外部应涂抹防火涂料。而使用暗敷方式，则需要穿金属导管做好保护工作，并敷设到不易燃烧的结构中，保护层厚度一般控制在30mm以上。第四，在火灾自动报警系统电线电缆敷设中，需要采用金属导管或封闭式线槽进行保护。第五，在消防联动控制系统、应急照明系统等电气工程电线电缆敷设中，应采用穿导管保护手段，并通过暗敷的方式敷设到不易燃烧的结构中。同时要将保护层厚度控制在30mm以上。也可以使用明敷方式，通过穿金属导管的方式保护，并在金属导管上涂抹防火涂料。如果使用难燃性电线电缆，可以省略金属导管保护环节，并将电线电缆直接敷设到电气竖井中。

3.3 在设计中应用检测技术

想要保证建筑电气工程的电线电缆设计安全、稳定，不仅要合理选择电线电缆，明确敷设方法，还要做好检测和管理工作，不能等出现问题再解决，应将出现的隐患和风险扼杀在摇篮中。然而，在现代化大型化、高层化建筑工程中，仅凭借人工管理手段难以满足这一需求，必须引入现代化技术手段对电线电缆进行全面检测。例如：使用技术手段对电线电缆漏电情况进行检测。在电气工程运行中，电线电缆漏电并不代表一定会发生火灾，但表明存在火灾隐患，所以对线缆进行漏电检测至关重要。尤其很多电线电缆运行环境复杂，绝缘层破坏严重，容易导致线缆短路，进而引发火灾事故。另外，将线型温感探测器设置到电线电缆集中的线槽中，能够对线缆运行温度进行实时监测，一旦发现温度过高现象，就要对线缆负荷进行检查，如此能够从源头规避火灾事故的产生，进而保证电气设备安全运行。

3.4 引入新型耐火阻燃电线电缆

在科学技术迅速发展背景下，市场中也涌现出了更多种类的电线电缆，并呈现出了更加显著的耐火阻燃效果，并且发生火灾后的供电时间也有所延长。例如：超阻燃电线电缆作为一种新产品，其非金属含量每米达到50L以上，与其他电线电缆相比，改善了敷设过程需要解决的阻燃级别弊端，并且有利于提高电线电缆运行安全。再如：中压耐火电线电缆，在生产制造过程中使用量大量氢氧化镁和氢氧化铝，由于这两种材料在温度较高的情况下会释放水分，所以能够达到阻燃效果。

4 结束语

综上所述，随着城市化进程的加快，建筑物的防火问题越来越受到人们的关注。其中，电气火灾作为常见的火灾类型，给人们的生命和财产安全造成了严重威胁。因此，建筑电气防火设计成为了建筑物安全的重要保障。而电线电缆作为电力传输的主要载体，其防火设计更是重中之重。在电线电缆的防火设计中，需要合理选择电线电缆，并通过设置防火墙、合理划分防火分区等方式来规避火灾事故的发生，确保火灾发生时不会造成大面积的破坏，进而为电线电缆及电气设备安全运行提供保障。