Richard Hosier 立足于新加坡，为世界最大的矿物绝缘电缆制造商 TRM & MICC 集团工作，拥有 30 年技术和高层管

理岗位的工作经验，在世界范围内的一些组织机构和大学里举办讲座，针对先进防火电缆的设计发表许多技术性的

文章。他曾经任职于 3 家澳大利亚和新西兰防火系统和防火电缆技术标准委员会。

      电缆为灯光照明，空调系统以及电梯的运转输送电力，为我们的电脑，办公设备供电，为电脑，娱乐系统，电话，楼房管理，通信系统提供网络连接，甚至移动电话的连接也需要通过无线的 GSM 天线或者泄露同轴电缆，反过来这种电缆通过光纤或者绝缘铜电缆连接到电信网络。另外，电缆能保证所有生命的安全，通过连接火警，应急通话通信和监控设备提供消防和安全系统。他们连接着排烟扇和防火卷帘，空压扇和排烟阀，紧急出口照明，喷淋灭火泵，感烟和感热探测器，防火门以及现代大楼管理系统的其他特性。紧急情况下倘若关键的电缆系统出现问题，那么所连接的应急设备也会瘫痪，接下来所面临的很可能是毁灭性的结局。尽管我们也许明白这个道理，但很少会想到电缆，因为我们使用的布线系统通常是埋在天花板或者墙体内的。因为根据不同的应用电缆是由不同的单位安装的，通常是安装在高分子管道系统里，所以人们常常忽略了组成电缆安装系统的大量的电缆和塑料聚合物是大楼内最大的固定火灾荷载（燃料来源）之一。以上这点是值得人们多加思考

的。

火势蔓延 &  燃烧 阻止

电缆常被媒体和消防机构当作是造成火灾的罪魁祸首，但通常情况造成火灾的并不是电缆本身，而是误用了绝缘层破损的电缆，或由于不恰当的电路保护而导致电缆负荷过载，或短路或电压过高造成的。 以上的这些情况会造成导体温度过高或者产生电弧，从而导致绝缘层或者周围易燃物的升温燃烧。

大部分的普通电缆是由烃类聚合物做成的，这些基料通常无阻燃性，热值高，所以制造商们在基料中添加了化学品，目前是为了让这些基料更好地为生产电缆所用。 卤素如氯是非常好的添加物，它可以帮忙阻止火焰的蔓延，而且对聚合物的特性不会造成很大的影响，因此电缆绝缘层和外护套的原料中都加了卤素。同时卤化物（如 PVC）有着一定的副作用，因为在大火中将会释放卤素，形成卤化物，卤化物含剧毒，当与眼睛、鼻子、嘴巴和肺里的水气结合后具有很大的刺激性。大部分情况下标准的 PVC 电缆可能还会释放出大量的刺鼻的烟雾。有时候，设计者们意识到火势蔓延，卤素&有毒气体的危害，再加上燃烧中释放出来的烟雾，他们明确提出电缆必须有无卤和阻燃特性。这种情况下，制造商们需要使用其他无卤原料，大部门选择使用如氢氯化铝的阻燃填料。阻燃填料阻止了火焰的蔓延，但同时也降低了绝缘材料的绝缘性能或影响了防水/防机械撞击性能。所以类似于氢氯化铝的添加物通常被只用于外护套的原料里。低烟无卤电缆的绝缘层通常使用的是一种高纯度的聚合物，如聚乙烯(PE or XLPE) 或 EPR，这种添加物具有很好导电性能和机械性能，但阻燃性可能不是太好。

火势蔓延性能

通常情况好最好的阻燃电缆是含卤素的，因为绝缘层和外护套都有阻燃性，但是实际我们使用的无卤电缆通常只有外护套具有阻燃性，而绝缘层并不具有阻燃性。这是至关重要的，因为当把电缆暴露与明火上燃烧时，带有阻燃特性的外护套可以通过阻燃性测试 ，但同样的电缆，在超负荷或者长时间短路情况下，实验已证明是非常容易燃烧并且甚至可能引起火灾。这种结果已被人所知并且正式发布出来了（在法国的凡尔赛召开的第 8 届关于绝缘电缆的国际会议，详情请见 http://www.jicable.org/TOUT_JICABLE_FIRST_PAGE/2011/2011-B3-5_page1.pdf）。这意味着严重短路或者超负荷条件下阻燃电缆也许并不能阻燃。

新加坡 2013  年地铁事故 - Newton  地铁站

在美国，许多建筑物的标准没有要求使用无卤电缆，当然这不是因为美国人不知道这其中的危险，而是他们认为：“与可能会让火势蔓延的低阻燃性的电缆比起来，不会让火势蔓延的高阻燃性的电缆要更好。”（与无卤素释放的大火灾相比，也许有部分卤素释放的小火灾会更好）（与美国相比，）欧洲和世界上其他国家有着不同的看法：无卤又阻燃，这是一种理想的状态，现实并非如此。为

了达到无卤阻燃性能，制造商们常常采取折中的办法，含卤素但阻燃性能很高 或者降低阻燃性能不含卤素。安装电缆时，把电缆放在布线钢管中，发生火灾时，会降低火势的蔓延，但是烃类高分子聚合物分解出来的可燃烧气体和烟雾将会沿着管道内壁到达建筑物其他部位的开关柜，配电箱以及接线盒，在这些地方，哪怕是断路器闭合或者电流接触器产生的火花都很可能点燃那些可燃性气体，从而导致着火甚至是爆炸，大火和烟雾的继续蔓延到其他地方。

火灾荷载的重要性

为了提供无卤电缆，制造商们大多会选择易操作而且价格低聚乙烯（PE & XLPE）等聚合物，然而，虽然聚乙烯不含卤素，但火灾荷载很高。

普通电缆所使用的绝缘材料和一些普通的燃料的火灾荷载（单位是 MJ/Kg）的对比如下图。这些材料的热释放速率和空气中的挥发性不同，但是加进去的燃料（1kg）和产生的热量体积以及氧气的消耗量是相对应的。

考虑到防火，我们首选必须明白引起火灾最重要的因素。消防专家告诉我们建筑物中火灾造成的人员死亡大部分是由吸入过量烟雾，温度过高，缺氧，或试图逃生造成的创伤引起的。因此，下面我们来看一看与电缆系统有关的这些因素：

烟雾排在该因素首位的也是最重要的是吸入烟雾的量。通常来说，火势越大，产生的烟也就越多，因此我们采取的任何减少火势蔓延的措施其实也是相应地在减少产生烟雾的量。具有高氧指数的高阻燃性的电缆这里就可以发挥作用了，因为这种电缆可以限制火势的蔓延。烟雾中含有二氧化碳微粒，灰尘和其他的固体、液体、气体颗粒，许多都是有毒的并且具有可燃烧性。特别注意的是，建筑物，隧道以及地下环境等有限空间内的大火会造成火源附近空气的含氧量下降，空气中含氧量的下降将会导致不完全燃烧或慢燃烧，这种燃烧可能会加剧产生更多的烟雾以及包括一氧化碳和二氧化碳在内的有毒气体。正

如我们所知道的，连同烟雾中许多其他有毒可燃气体，含卤材料的存在将会释放出卤化氢等有毒的卤化物.正因为如此，英国和 IEC 在 3 平米并带有足够空气的空间内通过燃烧电缆样品所做的普通烟雾测试也许会提供具有误导性的烟雾数字，因为相对实际操作中易发生的不完全燃烧或者慢燃烧，完全燃烧释放的烟雾更少（在美国NFPA 130 要求在有火焰燃烧和无火焰燃烧两种模式下进行烟雾测试）。简单来说，满足英国或者 IEC 标准的低烟电缆将会在真正的火灾中提供低烟环境但不幸的是也许对深陷其中的人们并无多大用处。

含卤，有毒，缺氧和高温英国、欧洲以及其他国家采用了无卤原材料，但并未对其有毒性做出适当的处理。燃烧过程中释放的卤素毒性很强，但是一氧化碳并不是含卤素的气体，毒性也很强。通常都会要求无卤电缆，因此不含卤素聚乙烯的使用是被允许的，但相对同等的聚氯乙烯电缆，燃烧聚乙烯（从上图中可以看出，相对所有的绝缘材料，每千克的聚乙烯含有最高的热量荷载）电缆将会将近产生 3 倍的热量。这就意味着聚乙烯不仅仅产生了接近 3 倍的热量，而且消耗了将近 3 倍的氧气，产生了大量的一氧化碳。 假定据统计一氧化碳是火灾中造成中毒死亡的主要因素，那么这种情况就是最好的警告！（一氧化碳是无色无味的有毒气体，它可以抑制血红蛋白吸收氧，长时间待在含有一氧化碳气体的空气中将会导致窒息）上表（图 1）表明了燃烧 1kg普通电缆绝缘材料所产生的热量。大量的热必定会加速邻近物质的燃烧，从而可能加剧了建筑物内火势的蔓延，但更为重要的是热量的产生需要消耗氧气的量。产生的热量 (MJ/Kg) 越高，氧气消耗的就越多，因此选择含有高燃料元素的绝缘材料（即使是无卤的）无疑中至少增加了火灾中 4 种主要的危险：高温，缺氧，有毒气体泄出和火焰蔓延。总结- 火灾荷载忽略火灾中其他有毒元素，无卤特性的受欢迎程度是不言而喻的，对此，我们无法很好地理解，也不好去界定有毒元素的危险性以及人体对此的生理反应。然而，我们不再仅凭着对这个问题的不全面的理解而继续去设计电缆，这点很重要。找不出有机电缆完美解决方案的情况下，我们可以把导致火灾的关键性因素减少到最低：

必要的生命安全和消防电路与其他电缆不同的是，即使直接暴露于大火的防火电缆仍可继续工作，保证关键设备的运转：火警系统，应急照明，应急电话通信，自动喷水灭火泵，消防升降机，次干管，排烟扇，排烟阀和防火卷帘，楼梯加压风机，应急发电机等令人难以理解的是，经检测符合英国和 IEC 火焰测试标准的防火电缆并未被要求像建筑物中其他结构，系统或者组成成分一样要符合时间-温度曲线。值得注意的是，防火结构，防火系统，区域划分，防火门，火势穿透力，防火间隔，防火地板，防火墙等均按照建筑章程做了防火定级，并通过检测符合英国 BS476  标准 P art 20 到 P art23（ 也被称为 ISO834-1, ASNZS1530pt4, EN1363-1 美国 & 加拿大 ASTM E119-75）中的标准时间温度协议。这与 BS6387CWZ, SS299, IEC 60331 BS8343-2, BS8491 这些防火电缆的测试标准仅要求所测试的电缆满足较低的最后测试温度（相对于 BS476 pts 20 to 23 ）形成了鲜明的对比。假设防火电缆很可能暴露于同样的火（测试防火结构，防火系统等所用的火）情况下，而且得确保所有生命的安全以及消防系统的正常运转，那么结果会出人意料。

不同的是，在德国，比利时，澳大利亚，新西兰，美国以及加拿大，同建筑物其他组成部分一样，防火电缆系统需通过同样的火检测并符合标准时间温度协议或者英国的 BS476pts 20-23 或者美国的 ASTM E119-75 .

如今人们已经理解为什么安装在镀锌钢管的防火铜电缆在大火开始后的短时间内会失去效用了，因为铜导体跟镀层锌在金属管道里发生了反应。因为这个原因，2012 年 7月在美国和加拿大联合实验室里，安装在镀锌钢管里的防火电缆被清除了所有的认证。引用 UL® 的一段话：这些产品的性能在锌出现的情况下是否还能展示出来，这引起了我们的关注。我们已经证实了以上发现（火灾中铜导体跟镀层锌会发生反应而失去功效），所以我们更改了相关指南，说明所有跟防火电缆有关的管道和管道辅件内壁的涂层不得含锌。

电缆的测试标准仅仅是最低要求，火灾也不尽相同，明白这点很重要。来自世界各大学，研究所和权威机构的研究发现地下环境和含有纤维质的地方环境中所呈现出来的火势曲线差异很大。相对于地上建筑来说，尤其是公路和铁路隧道，地下购物中心，停车场等有限的地下公共区域火势温度会急剧上升，短时间内就可以达到一定的温度界限。如今在美国，根据 NFPA 502 的要求，所有的电线系统需满足高达 1350 摄氏度温度下持续工作 60 分钟。在英国，标准 BS8519:2010 已明确将地下公共场所和停车场列为特别危险区域。在这些环境下，对于关键线路部位，设计师们应明确提出更严格的测试协议。

对于地铁隧道，铁路隧道，医院，卫生保健设施，地下购物区等地下公共场所，摩天大楼，剧院，娱乐中心，政府大楼，机场等来说，这（电缆的防火性能）尤为重要。紧急情况下人群的疏散通常会很缓慢，我们有责任确保每个人都被赋予均等的逃生的机会。对于许多供电电路，控制电路，通信电路以及数据线路来说，有一项工艺能够解决本文中提出的所有问题，这种解决方案在要求较高的公共建筑物中使用的较频繁且这项工艺已经安全使用超过 80 年了。当今柔性有机高分子聚合物电缆涉及防火安全的所有问题，MICC 电缆就是个完美的答案。MICC 电缆是由铜护套，氧化镁绝缘层，铜导体组成的，这确保了其有效的防火性能。MICC 裸导线不含有机成分，所以简单说来 MICC 电缆不会使火焰蔓延，不会产生厌恶。零火灾荷载的 MICC 电缆确保了大火中不会增加热量，不会消耗氧气。MICC 电缆是无机产品，根本不会产生任何卤素和包括一氧化碳在内的有毒气体。MICC 电缆能够满足所有国家对电路和建筑物防火性能标准的要求，该电缆在全球的使用呈显著增长。

许多工程师曾经认为生产 MICC 电缆的生产工艺是守旧的，但最新研究已经证明 MICC 电缆的防火性能远远超过新近的现代化的柔性防火电缆。