額定電壓1kV (Um=1.2kV) 和 3kV (Um=3.6kV) 鋁合金芯擠包絕緣電力電纜單根燃燒試驗檢測技術研究

單根燃燒試驗是評估電纜阻燃性能的基礎檢測項目，旨在模擬電纜在單獨敷設狀態下接觸火源時的燃燒特性，評價其火焰蔓延能力和自熄性。對于額定電壓1kV和3kV的鋁合金芯擠包絕緣電力電纜，該試驗至關重要。

1. 檢測項目與方法原理

單根燃燒試驗主要包含以下幾個關鍵檢測項目，其核心是評估電纜的阻燃性能。

1.1 單根絕緣電線電纜垂直燃燒試驗

• 方法原理：此方法是單根燃燒試驗的核心。試驗時，截取規定長度的電纜試樣，將其以垂直狀態固定在金屬梯架或支撐裝置上。使用特定規格的噴燈（通常為帶型噴燈或管型噴燈），以規定角度和高度對試樣施加火焰。火焰強度和作用時間依據標準規定（例如，供火時間通常為60秒或更長）。供火結束后，觀察并記錄試樣的燃燒行為。

• 評估參數：

  • 燃燒長度：試樣表面碳化或受損的大距離，從噴燈上緣下方規定點開始測量。該值不得超過標準規定的限值（如不超過540mm）。

  • 自熄時間：移開火源后，試樣上的火焰持續燃燒的時間。要求在一定時間內自行熄滅。

  • 滴落物：觀察燃燒過程中是否有燃燒滴落物引燃下方鋪墊的醫用脫脂棉。阻燃電纜要求不應引燃脫脂棉。

1.2 成束電線電纜垂直燃燒試驗（作為對比與延伸）
雖然單根燃燒是基礎，但在實際應用中，電纜常成束敷設。因此，成束燃燒試驗是評估電纜在更嚴苛條件下阻燃性能的重要補充。其原理是將多根電纜試樣緊密排列并垂直固定在試驗箱內，使用高強度燃氣噴燈從底部供火，通過測量電纜的炭化高度來評定其阻燃等級（如A、B、C類）。

2. 檢測范圍與應用領域

額定電壓1kV和3kV的鋁合金芯擠包絕緣電纜廣泛應用于以下對阻燃性能有明確要求的領域，這些領域的檢測需求推動了單根燃燒試驗的標準化和常態化。

• 建筑電氣：高層建筑、大型商業綜合體、住宅樓的配電干線、支線及照明系統。為防止初期火災沿電纜蔓延，要求電纜通過單根垂直燃燒試驗。

• 軌道交通：地鐵、輕軌、高鐵的車輛內部布線及地面供電系統。軌道交通空間密閉，人員密集，對電纜的阻燃和低煙無鹵特性要求極高。

• 工業設施：石油化工、礦山、電站等工業場所的動力和控制電纜。這些環境存在易燃易爆風險，電纜必須具備良好的自熄性。

• 公共基礎設施：機場、醫院、數據中心等。這些場所對供電連續性和安全性要求極高，阻燃電纜是保障消防安全的關鍵一環。

3. 檢測標準與規范

電纜的單根燃燒試驗嚴格遵循國內外標準，確保檢測結果的性和可比性。

• 標準：

  • IEC 60332-1：《電纜和光纜在火焰條件下的試驗 第1部分：單根絕緣電線電纜垂直火焰蔓延試驗》。這是上廣泛認可的基礎標準。

  • UL 1581 （美國）：其中的VW-1（垂直試樣火焰試驗）是北美市場廣泛接受的單根電纜阻燃測試方法，其測試條件通常更為嚴苛。

• 中國標準（GB）：

  • GB/T 18380.11：《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗 第11部分：單根絕緣電線電纜火焰垂直蔓延試驗 試驗裝置》。該標準等同于IEC 60332-1，是國內進行此項檢測的主要依據。

  • GB/T 19666：《阻燃和耐火電線電纜通則》。該標準對阻燃電纜的分類、代號和總體要求進行了規定，其中明確要求非金屬含量較低的電纜（如部分A、B類阻燃）應通過單根垂直燃燒試驗，或將其作為基礎要求。

對于額定電壓1kV和3kV的電纜，在進行單根燃燒試驗時，需同時滿足其產品標準（如GB/T 31840《額定電壓1kV到35kV鋁合金芯擠包絕緣電力電纜》）中關于阻燃性能的附加要求。

4. 檢測儀器與設備功能

進行單根燃燒試驗需要一套完整的專用設備，其主要組成部分及功能如下：

• 燃燒試驗箱：一個由耐熱、不透明材料制成的封閉或半封閉箱體，內部尺寸需滿足標準規定，用于提供穩定、不受干擾的試驗環境，并收集燃燒產生的煙氣（可為后續的煙密度測試做準備）。

• 試樣固定裝置：通常為一個金屬梯架或夾持系統，能夠將電纜試樣可靠地垂直固定，并確保試樣在試驗過程中保持規定的位置。

• 標準燃氣噴燈：核心的火源設備。通常為帶型噴燈（符合IEC 60332-1/GB/T 18380.11）或管型噴燈（用于某些特定標準）。噴燈具有精確的燃氣（通常為工業級丙烷）和空氣混合及控制裝置，能產生規定尺寸和熱功率（例如，火焰高度約175mm，總功率約1kW）的穩定火焰。

• 火焰施加與計時系統：包括精密的定位機構，確保噴燈火焰與試樣呈規定角度（通常為45°或20°）并作用于試樣下部的指定位置。配備高精度電子計時器，自動控制供火時間。

• 測量工具：

  • 鋼尺：精度至少為1mm，用于測量試樣的燃燒長度。

  • 秒表：用于手動計時自熄時間（若系統未集成自動計時）。

• 鋪墊物：規定面積的醫用脫脂棉，鋪置于試樣正下方一定距離處，用于檢驗燃燒滴落物是否具有引燃性。

綜上所述，對額定電壓1kV和3kV鋁合金芯擠包絕緣電力電纜進行單根燃燒試驗，是評估其基礎安全性能、保障其在各類應用場景下消防安全的關鍵技術手段。通過嚴格遵循標準化的檢測方法、使用精密的檢測儀器，可以科學、準確地評定電纜的阻燃等級，為電纜的選型、生產和質量控制提供重要依據。