摘要：变电站设备的重要部分采用良好的材料是保证电力供应的首要条件，同时也是保证设备在火灾面前能够将损失减少的重要保障，新型防火阻止燃烧材料在受热时会发生体积上的变化，通过热或者火灾的火焰，防火阻燃发泡材料将膨胀为原体积的几十倍，被转换成不燃烧隔热的火焰。本文首先说明了防火阻燃材料的重要性，然后分析了新型防火阻燃膨胀材料技术与防火性能的优势，最后详细阐述了新型防火阻燃膨胀材料在变电站设备的应用。
关键词：防火阻燃；膨胀材料；变电站设备；防火性能
一、防火阻燃材料的重要性
火灾初期燃烧大多发展比较缓慢，这时火势不大，相对容易扑灭。但随着燃烧温度的提高和可燃气体的大量释出，当建筑物内温度达到 500℃时，绝大多数可燃物起火燃烧，造成轰燃，火灾进入全面发展阶段，此时灭火，难度极大，危险极高。若要将火势控制在初期燃烧状态甚至自行熄灭，就需要建筑阻燃材料大展身手了。建筑阻燃材料因为不燃、难燃的特性，可以起到隔离燃烧源的作用，将火灾扼杀在萌芽状态，或控制火势蔓延，为延长灭火的最佳时机“争分夺秒”。如果火灾发生初期便遇到阻燃材料，那么将会避免很多不必要的人员伤亡和财产损失。
近几年，随着我国制造业技术水平的提高、大众思想观念的进步和国家有关部门对阻燃材料相关法规及标准的制定与不断健全，建筑阻燃材料的发展有所加快，应用也越来越广泛。尤其自央视新址附属中心、上海教师公寓等大火后，公安部消防局多次下发文件加强对建筑防火的标准要求。这不仅给建筑阻燃材料行业带来很大的发展机遇，也使之面临巨大挑战。
二、新型防火阻燃膨胀材料技术与防火性能的优势分析
（一）防火阻燃膨胀材料具备的主要技术参数
在3.0mm编造结构的阻燃玻璃纤维上涂布发泡性材料，具有优秀的通风及拒水性，与火焰接触时通过瞬间发泡将保护对象从火灾中保护，并防止燃烧物的火灾蔓延，具有自熄性能，从而起到良好的灭火和阻燃效果。膨胀起始温度（℃）：204～232，最大膨胀温度（℃）：260～400。
（二）防火阻燃膨胀材料安装和维护方便
将不燃发泡性材料加工成弹性好的海绵一样，在需要隔绝火焰的墙壁贯通部、排管等弯曲部以及机械类不规整结构上也能发挥出优秀的伸缩性，因此容易安装，便于维护具有长时间耐高温的阻燃、防火性能。
（三）防火阻燃膨胀材料具有良好的防火性能
将研究开发的新型防火阻燃膨胀材料应用于变电站电缆沟道、电气设备中，正常情况下不会影响设备的可靠运行和合理散热。一旦发生火灾时，可以有效防止火焰蔓延到其他墙壁、电缆或者设备上。灾害发生后，进行事故处理容易恢复到正常运行状态，而且成本较低。通常发生火灾时可能会大范围地蔓延，但是如果使用该防火阻燃膨胀材料则不会发生类似情况。如果现场需要增设电力、通信电缆，操作方便简单，直接拆掉该防火阻燃膨胀材料，敷设安装电缆完毕后用原材料重新进行包裹或封堵即可。其他的防火材料一般都是不可再利用，需要重新投资进行防火处理。例如，将含磷的扩链剂 BPPO 加入到聚氨酯中，随着加入量的增加，HRR 峰值逐渐降低；采用磷酸盐阻燃剂AEDTMPA处理棉纤维，可以其pkHRR从205.8kW/m2降低到14.8kW/m2，仅为原来的1/14；在纸张表面通过静电层层自组装的方法构建阻燃层，当达到20层时，pkHRR和THR均降为原来的50%左右；采用阻燃胶黏剂，当涂布量大于250g/m2时，木质材料的热释放峰完全消失。
（四）阻燃材料可以降低火灾烟气毒性
火灾中除了热量和高温带来的危害，烟气中的有毒物质，以及高密度烟气的遮光性危害不容忽视。数据显示，火灾中 75%的死亡是由于有毒烟气的吸入。早期的阻燃剂多为气相阻燃剂（含卤阻燃剂），往往给人以发烟较高的印象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆气相阻燃剂通过影响燃烧反应中的自由基，使可燃物质不完全氧化，不完全燃烧的产物增加。不完全燃烧产物包括：一氧化碳、氰化氢、碳氢化合物、氧化有机物、大环分子（多环芳烃）和烟尘等。相对于完全燃烧产物（二氧化碳和水），不完全燃烧产物的毒性增加。在过去的 40 年，人们对阻燃材料的要求已经从抑燃变为降低发烟量和毒性。固相阻燃剂以及阻燃剂中抑烟成分的广泛使用，使得更多的燃烧产物转化成炭，保留在固相中，有效地降低了有毒烟气的产率。尤其是对燃烧本身具有较高烟气毒性的材料，效果更加明显。
将铁酸盐加入聚氨酯发泡材料中，铁酸盐可以与包含磷的基团反应，将其固定在固相中，减少有毒气体的产生，同时促进炭质层的产生，进一步减少有毒气体的挥发，总烟释放量下降 15%左右。
三、变电站火灾的危害性及防火阻燃材料的应用
（一）变电站火灾的危害性
通常电气回路发生过负荷、短路、绝缘老化或电缆接头接触不良等非正常工况时，很容易发生局部过热造成电缆自燃或爆炸。由于电缆铺设的环境复杂多变，当外界发生火灾或意外失火时会波及电力电缆的安全，造成电力损坏或电力电缆绝缘降低引起电力事故或扩大火灾范围。而且，聚乙烯、聚氯乙烯等绝缘材料燃烧时会产生大量的烟和毒性气体，对周围人员的生命安全构成巨大威胁。若在竖井、电缆夹层或隧道中发生电缆燃烧时，会释放出大量易燃气体加剧燃烧，并释放出巨量毒性物质直接致人死亡。
（二）新型防火阻燃膨胀材料适用于的设备
电缆通过的地方一定会装有Tray、Duct或者Access Floor。防火材料可以安装在这里。此外，电力、通信电缆靠火近，或有火灾风险的材料，只要盖上防火材料，发生火灾时也可起到保护作用。电力、通信、控制用电线类的多线Tray & Duct内部或者外部火灾隔断及电线保护防止水平、垂直贯通部火灾扩散，电力设备、通信设备、广播设备控制设备、有无人中央监控中心电算室、数据保管室、通信基地等都适用于新型防火材料的使用。
（三）借助阻燃材料设计站内防火分隔
一旦发生火灾，门是火灾蔓延的主要通道，使用防火门，对控制火灾从一个活动区域向另一个区域蔓延将发挥重要作用。
防火门要求具有一定的阻燃性，即其表面不易被引燃，即便引燃后释热速率不能太高，以使火灾控制在某一区域内，为人员撤离火场争取有效的逃生时间。研究表明，第一次发出火警信号，只有29%的人做出逃生行为反应，大部分处在犹豫、验证火灾信息等状态中，一般持续 5～25 min 不等。使用阻燃材料，可以使有效的逃生时间大幅度增加。
衣物、用品、书籍等为非阻燃制品，这些物品多储存在柜类家具中，若制作柜类的材料选择阻燃材料，一旦发生火灾，柜类等可以将这些可燃物与外界火源有效隔离开，降低可燃材料被迅速引燃的可能性，对抑制火灾的迅速发展和蔓延也有积极作用。
经过适当阻燃处理，木质材料在 50 kW/m 2 辐射强度下，烟气温度小于 100 ℃，而衣物、纸等的燃点在 200～300 ℃，可以抑制由衣物等燃烧对火势的助长作用，有效降低火灾的危险程度。
结语
综上，新型材料与以往的防火材料相比，以往的防火材料更注重材料上对于火焰的抵御能力，而新型防火材料则是主动起到保护的作用，新型防火材料使用范围广泛，可以被大规模推广和应用，为电力设备和变电设备提供了强有力的保障。
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论文作者:邓荣,祝敏,布鲁格,李君民,吴永胜,韩霞,昌建霞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
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