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低煙無鹵 (LSZH) 電纜的使用呈現不斷增長的趨勢，這種電纜采用了遇火時更為安全的套管材料。顧名思義，與聚氯乙烯 (PVC) 和氟化乙丙橡膠 (FEP) 等傳統材料不同，低煙無鹵電纜產生的濃煙較少，幾乎沒有稱之為鹵素的高毒性氣體。

既然如此，設計人員應該始終選擇使用此類電纜，這似乎是非常合理的，但真正要做決定時卻遠為復雜，因而電氣工程師必須了解 LSZH 電纜及其適用的場景，以及如何選擇和應用它們，這一點至關重要。

LSZH 電纜并非適用于所有應用

要記住，雖然我們已經發現使用 PVC 和 FEP 等鹵代化合物的電纜會在起火時產生危害，但出于以下原因，LSZH 電纜并不是替代它們的通用解決方案。首先，基于 PVC 和 FEP 的電纜也具備不容忽視的重要優點，在煙霧和氣體能夠快速擴散的開放空間中，使用 LSZH 電纜取代它們沒有太多優勢。此外，在起火時，電纜通常不是唯一塑料來源，而且基于 PVC 和 FEP 的電纜是耐火的，因此在諸多因素中，它們對火災的責任相對較小。

基于 PVC 和 FEP 的電纜價格比 LSZH 電纜更加低廉，可提供出色的電氣性能，應用范圍廣泛，在干燥和潮濕環境下都具備優良的電氣特性。它們還具備很高的柔性，使用壽命長，可耐受極端溫度和化學物品，非常堅固耐用。簡而言之，LSZH 電纜最適合傳統電纜可能具有危害性的場景。它們并不用作在所有應用中替代傳統電纜。

LSZH 電纜的興起

自上世紀 70 年代以來，人們已經知道了電纜護套、介電材料和其他元件中的 PVC 和 FEP 的燃燒和火焰特性，到了 1980 年左右，采用替代材料的電纜已經應用于軍事和核系統。但在 1987 年，倫敦國王十字地鐵站的火災導致 30 多人死亡和 100 多人受傷，引起了全球廣泛關注（圖 1）。

圖 1：對倫敦國王十字地鐵站火災事故的調查表明，大量電纜的燃燒產生了濃密的黑煙和有毒氣體，導致人們很難逃生。（圖片來源：維基百科）

后續調查表明，一根落在電梯上的火柴是此次火災的起因，諸多原因導致火勢蔓延，奪去很多人的生命。其中有一個原因是大量電纜的燃燒，產生濃密的黑煙和有毒氣體，導致人們很難逃生。人們認為正是這次火災促使業界開發在火災中性能更出色、更安全的電纜。

由于此次事故，倫敦地鐵禁止使用 PVC 電纜，隨后很短時間內，其他歐盟成員也開始廣泛使用 LSZH 電纜。出于多個原因，美國歷經了更長時間才開始推廣使用此類電纜，這些原因包括成本考慮、標準沖突、關于應用場所的爭論等。后來，這些問題逐漸得到了解決，在受益最明顯的應用中，基于 PVC 和 FEP 的材料正在被取代。

LSZH 電纜的差異

與 PVC 護套相反，LSZH 電纜使用的護套材料由熱塑材料制成，不會產生鹵素或苛性酸，僅產生少量煙甚至完全不產生煙，并且火焰擴散顯著減少，所有這些優良特性都讓人們能夠更容易地逃離火災區域，減少消防員的危險工作。LSZH 化合物通常基于聚烯烴，并且摻入水合礦物，因而只產生不太濃的白煙。

自 LSZH 電纜問世多年以來，其他化合物材料也得以引用，收到了更好的效果，同時保持了電纜必需的電氣性能。本身沒有阻燃成分的聚合物材料摻入了無機水合物（氫氧化鋁或氫氧化鎂）等添加劑，以優化阻燃特性。這種重摻雜通常會降低一些物理屬性，因此電纜行業開發了各種方法，使用不同化合物來減少或消除它們的影響。

易混淆的要求

對設計人員而言，情況仍舊非常復雜，因為對于應該在哪些場景中使用這些電纜，人們的觀點各不相同。沒有單個標準或系列標準可以作為依據，幫助設計人員作出明智的決策，也很難將不同制造商的 LSZH 電纜準確區分開來。看看多年來用于描述在火災中具有某些更出色性能的電纜的諸多縮略詞（表 1），混淆狀況由此可見一斑。

表 1：由于缺乏統一而產生混亂：一些“防火”電纜的命名（數據來源：Anixter, Inc. 的維基百科詞條）

再舉一個例子，美國國防部是率先在 MIL-C-24643 標準中定義鹵素含量的機構之一，該機構將“低”鹵素定義為按重量計算低于 0.2%。其他一些標準規定了產生的酸氣的數量，但沒有具體定義鹵素水平。

對于涉及到在天花板隔層中使用的電纜，主要問題在于它們可能產生有毒物質和腐蝕性物質，這些物質將在整個建筑內擴散。美國國家電氣法規 (NEC) 要求在天花板隔層空間中使用的電纜必須達到“低煙”等級，但這方面一直存在爭議，因為天花板隔層的可燃物負荷量通常比較低，很少暴露在火源下。美國國家消防協會 (NFPA) 負責制定 NFPA 262 標準，解決在天花板隔層空間中使用的電纜的問題。

幸運的是，Underwriters Laboratories (UL) 在 2015 年開始制定低煙和無鹵素等級，現提供基于 IEC 62821 和 IEC 60754 系列標準的無鹵素 (HF) 和 LSZH 電纜認證計劃。IEC 62821 標準規定了在最高 750 伏特的額定電壓下，對無鹵素、低煙的熱塑絕緣和護套電纜的要求。UL 的 HF 和 LZSH 標志可用于諸多類型的線纜，從電器線纜到通信電纜（包括光纖）、軟線以及電源及控制用托架電纜。

所有經過 UL 認證的 HF 和 LSZH 電纜也滿足其他 UL 通用認證要求。UL 還擴展了 UL 2885 下的元器件認可計劃，將鹵素評估也納入其中。這應該對絕緣和護套化合物以及其他電纜組件（包括填充繩、膠帶、繞包帶）的制造商有所幫助。

LSZH 在哪些場景下發揮作用

決定是否使用 LSZH 是非常困難的，尤其是對于那些勤于研究的設計人員，他們會深入研究各種標準和建筑規范，以及很多涉及相關問題的文檔。幸運的是，人們對 LSZH 電纜所具保護功能的需求通常還是非常明顯的。一般來說，在以下場景下，應該考慮采用 LSZH 電纜：大量電纜安裝在局促的空間中且相互距離很近、撤離通道有限、通風不暢、存在高電壓。

最先使用 LSZH 電纜的一些應用即為很好的例子：在水面艦艇和潛水艇上，從火災中逃生非常困難，有時甚至是不可能的，再比如在核設施中，濃煙、有毒物質和腐蝕性氣體可能導致災難性的后果。

其他一些應用還包括商用飛機、運輸站、機場某些區域、電信交換中心、隧道、劇院以及夜店（圖 2）。下圖模型顯示的是羅德島州西沃里克的“車站”夜店，該夜店在 2003 年被大火吞噬，導致 100 人死亡，另有 230 人受傷。

圖 2：“車站”夜店的這個模型顯示，雖然現場也有一些撤離通道，但也有很難從中逃生的位置，特別是在數百人處于恐慌中的情形下。（圖片來源：美國國家標準與技術研究院）

雖然現場也有一些撤離通道，但也有很難從中逃生的位置，特別是在數百人處于恐慌中的情形下。到達出口的時間至關重要，因為毒性煙霧可能迅速聚積，正如下圖模型中所測（圖 3）。

圖 3：位于廚房和舞池之間的夜店中心點在起火后 (t = 0) 最初 200 秒的氣體濃度。探針放置在地面上方 1.5 米。（圖片來源：美國國家標準與技術研究院）

使用 LSZH 電纜的最新應用包括數量大幅攀升的數據中心。數據中心密布著電纜，還設有大量的散熱基礎設施，火焰和煙霧在其中可以快速擴散。雖然 LSZH 電纜的使用變得日益常見，但現在并未普遍要求在數據中心使用 LSZH 電纜，這也許有些不可思議。

事實上，有一些因素會支持或否決使用 LSZH 電纜。在新建筑中，最重要的考慮因素之一是建筑材料所支持的可燃物負荷量，這需要掌握有關所使用材料的知識，還要對整體環境進行評估。遺憾的是，在既有建筑中，通常很難做到這一點，因為我們很難掌握甚至根本不可能獲取有關建筑中所用材料的知識。

性能和成本

過去，LSZH 電纜的電氣和機械性能低于傳統電纜，但現在已經得到了很大改觀。電纜制造商不斷優化 LSZH 電纜的性能，這些產品可提供 PVC 和 FEP 材料級的阻燃特性，而在柔性、彎曲半徑、低溫耐受能力、電氣性能方面也毫不遜色。

LSZH 電纜的價格仍然普遍偏高，因為它們的生產需要更多的步驟和制造時間。然而，隨著 LSZH 電纜的美國市場擴大，其成本可能有所降低。LSZH 電纜歷來不適合在寒冷環境下應用，因為添加劑通常會降低電纜的柔性，特別是在很低的溫度下。但是，有些最新 LSZH 電纜采用專有技術緩解了這個問題。

選擇合適的 LSZH 電纜

隨著各種規則、規范和不同法規及標準的出臺，電纜制造商很難充分確定他們是否真正達到 LSZH 等級。有些規格書似乎滿足這些要求，但令人奇怪地是，它們經常不明確說明這一點，而只提供電纜構造（主要是護套）相關信息，經常忽略介電材料。

明確說明 LSZH 屬性的規格書的良好范例是來自 Alpha Wire 的多芯電纜系列，包括 1172L SL005 兩芯電纜一直到 6017L SL005 24 芯電纜（圖 4）。這些產品的規格書明確說明了產品達到 LSZH 等級標準，以及產品通過的測試，包括針對易燃性的 IEC 60332-1 標準、針對酸氣生成的 EC 60754-1 和 60754-2 標準，以及針對煙霧排放的 IEC 61034-2 標準。

圖 4：1172L SL005 兩芯電纜（左）和 6017L SL005 24 芯電纜的規格書明確說明了產品達到 LSZH 等級標準，以及產品通過的測試，而不是含糊其辭。（圖片來源：Alpha Wire）

其他一些制造商也同樣說明了 LSZH 特性，但另外一些制造商卻將這些信息隱藏在規格書中的某些位置，如果更多工程師要求提供這些特性，這種情況可能會改變。如果您有意購買某種電纜，但制造商沒有明確指明該產品的防火特性，則您最好是聯系制造商。公司也許還能夠生產定制版本，具備部分或全部優良防火特性。應該對來自多家制造商的 LSZH 電纜進行比較，挑選出防火性能出色的候選產品，然后比較它們的柔性、溫度范圍、彎曲半徑、使用壽命和其他關鍵指標。最終選定的產品應該既具備優良的防火性能，而且與 PVC 電纜的功能差異很小。

總結

從本文中我們可以了解到，雖然 LSZH 電纜已經問世數十年，但其使用目前只是剛開始加速增長。沒有任何聯盟或組織積極推廣 LSZH 電纜，對于在哪些場景下應該使用 LSZH 電纜，甚至電纜制造商應該如何在網站上或規格書上對其進行描述，也很少達成一致。幸運的是，這種情況現在有所好轉，這要歸功于 UL 決定將 LSZH 和 LSF 添加到其認證測試計劃中。希望這種勢頭保持下去，而不是要等到再發生一起嚴重火災事故之后才有所行動。

同時，設計人員和電氣工程師既可以選擇現成的 LSZH 電纜，也可以根據需要為定制應用指定 LSZH 電纜必須達到的標準。