内热源影响下高压电力电缆着火机制

为探究高压电力电缆因过载或短路且线芯发热影响下的着火机制,使用加热棒模拟电缆内部故障热源,并开展电缆着火试验,分析内热源功率及电缆线芯截面积对电缆温升、着火时间等着火关键参数的影响,发现电缆从被加热至着火到燃烧的全过程可分为初期加热、热解气体逸出、着火、燃烧及熄灭4个阶段。结果表明：绝缘层熔融物的滴落会导致火焰形态发生变化,电缆各结构层表面温度的升温速率随内热源功率的增加及与内热源表面距离的减小而增大,功率的增加弱化了电缆线芯截面积对各层升温速率的影响;电缆的着火时间与内热源功率呈线性递减的关系。     

基于CONE和MCC的典型电缆燃烧性能研究

采用锥形量热仪和微燃烧量热仪对四类不同护套材料的八种电缆样品进行燃烧性能分析,研究结果表明：电缆燃烧热释放过程不仅与护套、绝缘的材料密切相关,也与电缆结构密不可分;对于护套材料相同而大小或结构不同的电缆点燃时间和到达第一个峰值的时间以及第一个峰值最大热释放速率基本一致;聚烯烃无机阻燃材料电缆能够有效降低热释放速率峰值,CO2、CO释放量也明显低于橡胶电缆、普通PVC电缆和阻燃PVC电缆;微燃烧量热仪和锥形量热仪实验数据存在一定的相关性,微燃烧量热仪实验数据可以对电缆锥形量热仪实验的第一燃烧阶段燃烧行为进行预测。     

基于锥形量热仪的PVC电缆燃烧性能试验研究

采用锥形量热仪研究不同型号PVC电缆的燃烧性能.通过改变锥形量热仪的热辐射强度模拟不同规模的火灾.分析火灾中电缆样品的热释放速率、质量损失速率、烟气产生速率等重要参数,研究热辐射强度、电缆护套层厚度对这些参数的影响,以及不同火灾性能参数间的关系.结果表明,热辐射强度越大,电缆的平均热释放速率、质量损失速率和烟气产生速率的峰值越高;电缆护套厚度越大,平均热释放速率、热释放速率的峰值越高,燃烧持续时间越长.由于电缆结构的影响.电缆样品与护套标准片状样品的火灾特性存在差异.电缆样品的试验结果可以更好地反映电缆在真实火灾中的燃烧性能.     

低压下高温导线电流过载喷射着火研究

以聚全氟乙丙烯(FEP)高温阻燃材料为绝缘层的电缆电线,在航天器中有着较广泛的应用,但是关于它们短路过载引起的着火却少有研究。通过低压实验舱模拟微重力下的弱浮力环境,对过载电流下的FEP高温导线的着火现象进行了研究。实验结果表明,由于FEP导线热容高,热解过程中,会在绝缘层与线芯之间积聚热解气体,形成气泡,随后气泡破裂发生喷射着火现象;随着环境压力的增大,FEP热解气泡的宽度逐渐增加,而气泡高度逐渐减小;实验段导线中间位置所受拉伸应力最大,喷射着火发生在中间位置的概率最高;相同氧气浓度下,着火能量随着压力的增加而逐渐降低,而增加氧气浓度则会使着火能量降低。     

通风对综合管廊内电缆燃烧及火蔓延过程影响的数值模拟研究

综合管廊内电缆的火灾燃烧特性一直被国内外学者所关注,然而目前关于通风对电缆燃烧及火蔓延过程影响的研究相对较少。在通风系统的作用下,电缆内部及外部温度分布、热解气体浓度与无通风情况相比有很大的差异,电缆的燃烧及火蔓延过程将会更为复杂。为了研究通风作用下综合管廊内单根电缆的燃烧过程,采用FDS对15 kV交联聚乙烯绝缘铜芯电缆的火蔓延过程开展了数值模拟。通过分析不同风速条件下的电缆火焰形态、各层材料温度、火蔓延长度和热释放速率(HRR)曲线,详细研究了通风速度对综合管廊内单根电缆燃烧及火蔓延过程的影响。结果表明当通风速度不超过2 m/s时,通风能够促进电缆燃烧,电缆表面存在气相火焰,其火蔓延长度、热释放速率峰值等不断增加,此时综合管廊内火灾危险性不断增大;当风速大于等于3 m/s时,通风抑制了电缆燃烧,电缆的火蔓延长度、热释放速率峰值随之迅速降低,电缆PVC层、XLPE层温升的原因是线芯对绝缘材料的热传导,电缆的火灾危险性也随之减小。     

膨胀型防火涂料对高压电力电缆引燃特性影响的实验研究

膨胀型防火涂料在电缆防火工程中有较广泛的应用,在使用过程中确保电缆涂料的效果与经济性具有重要意义。对喷涂不同厚度膨胀型高氯化聚乙烯防火涂料的高压电力电缆开展了在典型强度外加辐射热流条件的着火引燃实验,分析了电力电缆点燃时间、受热期间涂层对电缆外护套的保护与涂层受热后的形态变化。结果表明,电缆的着火行为与涂层厚度紧密相关。相比于未喷涂防火涂料的电缆,覆有膨胀型高氯化聚乙烯防火涂料的电缆在加热过程中明显膨胀,生成较软的泡沫状碳质层,且引燃时间较长,电缆起火后火势较弱。随着涂层厚度的增加,该涂料对电缆的阻燃和保护效果更为显著,研究结果表明,电缆表面喷涂1.0 mm厚度的防火涂料较为适宜。     

高压电缆过载运行条件下内外温度场演化特性

为预防高压电力电缆运行中,因线芯横截面面积不满足电流载荷要求形成过载,而发生热灾害事故,基于高压电缆径向层状材料分布结构,探究电缆内部线芯生热、中间层导热与外表层散热耦合机制;对同一电缆,保持线芯截面与外层结构不变,分析不同电流强度导致其过载时,电缆内外温度场演化特征;针对不法厂商恶意缩小线芯截面的行为,分析该"人为过载"因素引起的线芯过热危险性,并讨论表面对流散热条件、线芯种类等因素对该过载过热行为的影响。结果表明:电缆线芯过细、外层材料增厚导致电缆内外温度显著增高,易引发热灾害事故;与铜芯电缆相比,铝芯电缆发热更显著,在通风散热不良环境中,更易引发热灾害事故。     

管廊内电缆内热源燃烧过程数值模拟研究

为预防综合管廊局部空间内部电缆火灾事故的发生，运用火灾动力学模拟软件(FDS)三维传热和热解模型，对15 kV铜芯电缆着火过程建模分析，分析不同条件下电缆温度分布、热解气体分布以及热释放速率(HRR)曲线，以及热源功率大小和持续时间对电缆燃烧过程的影响。结果表明：随着热源功率的增加，电缆着火时间缩短，火灾危险性增加；HRR峰值和最大火蔓延长度(FSL)随着热源功率的增加呈线性增长；及时阻断热源功率可有效预防火灾的发生；热源功率消失后的火焰残留时间随着热源功率持续时间的增加整体呈现先上升后下降的趋势。     

典型碳纤维环氧复合材料火灾特性研究

为研究碳纤维环氧复合材料的火灾特性,用锥形量热仪等仪器,对单向碳纤维预浸料、双向碳纤维布和碳纤维夹层板等3种典型材料进行试验,测定其燃烧速度、极限氧浓度、热释放速率(HRR)、失重率等性能参数,分析其热稳定性和燃烧特性。结果表明,点燃位置对材料的火焰传播速度影响较大,底部点燃时燃烧速度较快;泡沫芯材受热易形成炭层,炭层能降低火焰传播速度、增大极限氧浓度;泡沫芯材在较低温度下就会受热分解,其点燃时间、达到HRR峰值时间、热解和放热时间均提前;当采用相同环氧体系时,织造方式对碳纤维复合材料燃烧性能和热稳定性能影响不大。     

外界热辐射作用下木材热解和着火的预测模型

在突发的火灾过程中，可燃性固体材料的着火时间和热解特性是非常关键的参数。建立了预测木材在外界热辐射作用下热解和着火时间的数值模型，可以给出固体的质量损失速率、内部温度场随时间的变化，并根据模型计算得到的表面温度随时间的变化对着火时间进行预测。计算结果和实验测量值相符较好。     

常用聚氨酯硬泡外墙外保温系统的点燃特性研究

基于锥形量热仪实验,对常用的聚氨酯硬泡外墙外保温系统的点燃特性进行了实验研究。所研究的系统种类包括粘贴保温板薄抹灰外墙外保温系统,瓷砖饰面粘贴保温板外墙外保温系统,胶粉浆料复合保温板外墙外保温系统和保温装饰板外墙外保温系统。实验结果显示,聚氨酯硬泡保温板和聚氨酯硬泡外墙外保温系统都可由热厚型点燃描述。在防护层对点燃时间的抑制效果方面,胶粉聚苯颗粒复合保温板系统最好,瓷砖饰面系统稍差但明显好于5mm和3mm厚防护层的薄抹灰系统,铝板保温装饰板系统最差。     

基于锥形量热仪实验的卷烟及其包装材料燃烧特性研究

用ISO5660锥形量热仪研究了成品卷烟及其包装材料的燃烧特性,获得了这些材料在不同热辐射强度下的点燃时间和热释放速率等火灾特性参数.结果表明:烟支及其包装材料受热辐射时均可被点燃,热辐射强度越大,引燃时间越短;随辐射强度的升高样品的热释放速率呈递增趋势;在较强热辐射强度(≥25 kW/m2)下,组合样品的火灾危险性相对较大.     

样品尺寸对热塑性聚氨酯燃烧性能的影响研究

采用锥形量热仪对不同尺寸的热塑性聚氨酯材料进行小尺寸燃烧试验研究,获得了点燃时间、热释放速率、烟气释放速率及燃烧特性指数等参数,分析了样品尺寸对其燃烧性能的影响.结果表明:点燃时间随着材料厚度的增加而延长;材料厚度的增加加长了内部导热过程,使热释放速率峰值和烟气释放速率峰值增大,到达峰值的时间延长;燃烧特性指数中火灾增...     

辐射热流作用下树叶样品的燃烧特征研究

研究植物叶样在外部热辐射和值班火源作用下的燃烧现象特征并探索其成因和物理及化学本质。采用锥形量热仪开展实验,热辐射强度分别设定为35kW m-2、55kW m-2、70kW m-2和85kW m-2。实验样品为针阔叶树种共13种,其含水率在45%至79%间变化。实验表明,样品表现出不同的着火模式,有的为明火,有的则为阴燃,取决于树种和设定的辐射强度。样品出现有焰燃烧现象的最低热释放速率峰值(PHRR)在22.3kW m-2至35.6kW m-2之间,反映了形成气相火焰所需最低挥发分质量流率。气相产物CO2产生速率的峰值与PHRR呈高度线性性,表明了不同样品间气相燃烧或固相表面氧化(阴燃燃烧)反应的相似性。进一步分析表明,出现的独特热释放速率尖锐峰形是样品分层特性以及树叶的物理属性和热物性共同作用的结果。具有热薄特性的样品表层,在实验初期是接受外部辐射热的主体,其热解的产物是形成气相火焰的物质来源;在其转变为焦炭层后,对辐射热流向内层的渗透具有阻挡作用。建立起来的认识对于评估分层样品的燃烧性有一定的指导意义。     

挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料着火温度实验研究

研究了挤塑型聚苯乙烯(XPS)保温材料两种不同着火方式下的着火温度。采用南京江宁仪器分析厂生产的DW-02型点着温度测定仪对XPS的着火温度进行了测定。利用辐射引燃仪得到了2.2 cm厚挤塑型保温板在不同加热功率下的着火温度。结果表明:DW-02型点着温度测定仪测得的挤塑型聚苯乙烯保温材料的点燃温度约为355℃;热辐射引燃仪测得的2.2 cm厚保温板在不同加热功率下的着火温度是365-370℃,且引燃时间随着辐射引燃仪加热功率的增大而逐渐缩短;明火火源比热流辐射容易引燃挤塑型聚苯乙烯保温板。研究结论对FDS模拟挤塑型聚苯乙烯燃烧特性时,材料热解参数的设定有指引作用,对实际工程中遴选合适的外墙保温材料具有重要的参考价值。     

Heat transfer and burning behavior of ADP/MPP epoxy intumescent coatings

Thermal protection of chemical storage tanks is very important when a fire accident occurs. Intumescent coating on the surface of the tank is one of efficient measures to prevent fire. It is essential to investigate the interaction between heat transfer and burning behavior of intumescent coating, which will affect the fire-proof performance of the coating. In this paper, ADP/MPP epoxy intumescent coatings were prepared by adding the intumescent flame retardants aluminum diethylphosphinate (ADP) and melamine phenyl phosphonate (MPP) into epoxy resin (EP). The heat transfer process and burning behavior were analyzed by temperature distribution, thermogravimetric analysis (TGA), cone calorimeter and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the ratio of ADP and MPP, the intumescent characteristics and the structure of the char layer can affect the heat transfer of the coating remarkably. The residual char morphology analysis shows that the coating containing ADP and MPP is more capable of forming a well-structured char layer structure and shows a good thermal insulation performance.     

棉花阴燃和明火燃烧特性的对比研究

利用锥形量热仪,选取不同辐射强度,分别在使用和不使用点火器条件下,对棉花进行了热辐射引燃实验,发现在热辐射强度大于6kW/m2的情况下,使用点火器时棉花发生明火燃烧,不使用点火器时棉花发生阴燃燃烧。实验分别测得了在两种燃烧形式下的引燃时间、热释放速率、质量损失速率一氧化碳生成率,结果表明:无论是发生阴燃还是明火燃烧,引燃时间均随着辐射强度的增加而减小,且引燃时间平方根的倒数与辐射强度成线性关系;热释放速率、质量损失速率的峰值和平均值均随辐射强度的增加而增加,但在同一辐射强度下,明火燃烧的峰值和均值均比阴燃燃烧时的大;明火燃烧的一氧化碳平均生成率随着辐射强度的增加而减小,阴燃燃烧的一氧化碳平均生成率随着辐射强度的增加而增加。     

深圳世界大学生夏季运动会体育场馆观众座椅火灾试验研究

根据深圳世界大学生夏季运动会体育场馆内座椅实际情况,对5种典型座椅材料进行了小型锥形量热计试验,并按座椅的布置形式开展了全尺寸火灾试验.通过实体试验,得到座椅燃烧时的火灾热释放速率、烟气生成率、点燃时间、CO/CO2生成率和平均比消光面积等燃烧特性参数,为科学分析大运会体育场馆座椅的火灾危险性提供科学的基础数据支持和理论依据,进而提出消除、预防或降低座椅火灾风险、提高场馆消防安全等级的对策措施.