耐火ケーブルの耐火性能に対する試験基準は何ですか？

耐火性と難燃性：耐火ケーブルにおける根本的な違い

なぜ回路の完全性が真の耐火性を定義するのか

耐火ケーブルの重要な点は、火災発生時における回路の完全性（サーキット・インテグリティ）にあります。これは火災終了後だけでなく、火災中も機能し続けることを意味します。通常のケーブルや難燃性とラベルされたケーブルでは、真の耐火性能という観点からは十分とは言えません。最も重要なのは、約90分間、950度を超える高温の炎に直接さらされても、電気を正常に通し続けられるかどうかです。この性能については、国際的に認められたIEC 60331規格で厳格な試験が定められており、回路の完全性を評価するための世界的な基準となっています。火災報知器、非常照明、排煙ファンなど、命を救うために不可欠なシステムにおいては、緊急時に電源が維持されることは選択肢ではなく必須です。たとえば、鉱物絶縁銅被覆（MICC）ケーブルは、加熱されると酸化マグネシウムの絶縁層が陶器のような遮蔽層に変化し、周囲がすべて燃えている状況でも短絡や構造的破損を防ぎます。

難燃性だけではなぜ重要インフラの要件を満たせないのか

難燃ケーブルは通常、PVC-FRまたは低発煙ハロゲンフリー（LSZH）ポリマーで製造されており、IEC 60332などの規格に従って 着火遅延 と 炎の拡がりの抑制 にのみ対応している。しかし、火災時の継続的な運転を いいえ 保証するものではない。以下の3つの重要な限界が、ミッションクリティカルなインフラへの適用不適切さを明らかにしている：

1. 熱的脆弱性 ：ポリマー絶縁体は、完全燃焼火災で維持される温度よりもはるかに低い500～700°Cの環境下で、20～30分以内に劣化が始まる；
2. 機能的崩壊 ：火災時に水による衝撃（例：スプリンクラー作動）を受けると機械的強度が失われ、導体が直ちに分離してしまう；
3. システム的な脆弱性 電源の喪失が相互接続された安全システム全体に波及し、非常照明、消火ポンプ、監視制御装置などの重要な機能が、最も必要とされるタイミングで停止します。

地下鉱山や船舶など高リスクな環境では、難燃性だけに依存すると避難支援における重大な脆弱性が生じます。煙排出が停止し、脱出路が暗くなり、危機的状況の最中に通信が途絶える可能性があります。回路完整性が確認された耐火ケーブルは、規格に基づいた信頼性でこうしたギャップを埋めます。

IEC 60331：耐火ケーブルの国際的ベンチマーク

IEC 60331規格は、耐火ケーブルが実際に火災中にどれだけ回路を維持できるかを評価する際のゴールドスタンダードと見なされています。この規格によると、これらのケーブルは、840度を超える直接炎の中において、最低90分間連続して満載の電気負荷と物理的ストレスを受けた状態でも、動作を継続しなければなりません。この90分という時間は、一般的な建物の避難時間とほぼ一致しており、つまりこうした特殊ケーブルは、火災発生時の最も厳しい局面においても、重要な安全設備への電力供給を維持するのに役立つということです。

試験手順：炉内暴露、電圧印加、および90分間の完全性基準

試験手順では、ケーブルを炉内に水平に設置し、約1,000ボルトまで通電した状態で制御された炎に曝します。技術者は、テスト対象のケーブルと直列に接続されたインジケーターランプを観察し、導通の有無を確認します。回路が遮断された時点で、故障ポイントが生じたことがわかります。これらの試験は、実際の火災時に放射熱および対流熱による極端な高温下でも電気配線が引き続き通電し続ける必要がある状況を模倣しています。火災が急速に拡大する建物の階段や天井上の空間など、避難時に非常照明や通信システムが正しく機能しなければならない場面を想像してみてください。

実環境での検証：鉱物絶縁ケーブルおよびセラミック絶縁ケーブルの性能

MICCケーブルは、完全に無機材料で構成されているため、IEC 60331規格の要求をはるかに超える性能を持つことで知られています。内部には銅線、絶縁体には酸化マグネシウムが使用され、外側は一体型の銅シースで覆われています。これらの部材は高温にさらされても分解せず、有毒な煙をまったく発生させず、火災に90分暴露された後でも正常に機能し続けます。また、もう一つ注目すべきタイプとしてセラミック-ポリマー複合ケーブルがあります。これは異なる原理で動作しますが、極端な熱環境下で保護炭層を形成する特殊なマトリックス構造により、同様の性能を実現しています。こうしたケーブルが一般的なポリマー系ケーブルと一線を画す点とは何でしょうか？標準的なプラスチック製ケーブルは、ほとんどの火災条件下で、その重要な90分の耐火限界に達する前には、物理的・電気的にすでに破壊されてしまいます。

BS 6387およびPHレーティング：高リスク環境向けの強化された耐火性能

CWZ分類：同時発生する火災、水噴霧、および機械的衝撃の試験

BS 6387におけるCWZ等級は、耐火ケーブルに対して存在する中で最も厳しい試験の一つです。これらのケーブルは、カテゴリCの直接炎、カテゴリWの高圧水流、およびカテゴリZの物理的衝撃という3つの課題を同時に耐え抜かなければなりません。実際の火災時に何が起こるかを考えてください。建物は崩壊し始め、その結果として衝撃荷重が発生します。火災が継続している間でもスプリンクラー設備が作動し、炎は構造物の損傷部位を通じて広がっていきます。CWZ試験に合格したケーブルは、こうしたすべてのストレスが同時に加わった場合でも、180分以上電路の完全性を維持します。そのため、地下トンネル、石油精製所、洋上リグ、大規模な交通ターミナルなどの施設において極めて重要となるのです。こうした場所で事故が発生した場合、その結果は非常に甚大になり得ます。

PH30／PH60／PH120：防災システム向けの性能ベース評価

BS EN 50200に準拠したPH耐火性能評価は、対象物が直接炎にさらされた際にどれだけの時間機能を維持できるかを示しています。主に3つのカテゴリーがあります。PH30は30分間、PH60は1時間、PH120は2時間の動作維持が求められます。この規格は書類上のチェックだけでなく、実際の火災状況で何が起こるかを重視しています。PH120対応ケーブルはその好例です。病院、高層ビル、データセンターなど、人々が安全に避難するのにより多くの時間が必要な施設では、火災報知器、非常照明、HVAC制御など、避難中に継続的な電源供給が不可欠な重要なシステムに使用されます。PH評価の特徴は、企業が形式的な適合を装うことを許さず、実際の火災を模擬して通電中の回路に対して実際に試験を行うことを要求している点です。これにより、緊急時の安全性についてはるかに確実な保証が得られます。

耐火ケーブルに関する国際標準の整合性と主要地域ごとの差異

GB/T 19216.21-2003 (中国) および EN 50200：調和のギャップと実践的意義

中国標準のGB/T 19216.21-2003と欧州規格EN 50200は、火災時の回路の保持性能について評価する点では共通していますが、その試験方法は大きく異なります。GB/T規格では、実際には120分を超える長時間の炎への曝露を要求しており、加熱中にケーブルが機械的衝撃に耐えられることも求めていますが、これはEN 50200の要件には全く含まれていません。一方、欧州規格はケーブルの水噴霧に対する耐性に重点を置いています。これらの違いにより、欧州のPH120認定を受けたケーブルでも、GB/T規格が求める衝撃試験に合格しない可能性があります。このため、メーカーは異なる市場向けに製品の特別なバージョンを別々に開発せざるを得ないケースが多くなります。高速鉄道や複合交通ターミナルなど、複数の国にまたがる大規模インフラプロジェクトでは、認証取得に追加で4週間から8週間ほど余分に時間がかかることがあります。2023年に実施された国際建設プロジェクトに関する最近の調査では、これが越境事業を行う企業にとって大きな課題であることが明らかになっています。

なぜ越境インフラプロジェクトにおいて試験基準の相違が重要なのか

これらの地域間の差異は、グローバルプロジェクトに以下の3つの具体的なリスクをもたらします。

• 安全面のギャップ ：あるケーブルが一つの規格でのみ検証されている場合、例えば水噴霧なしの機械的衝撃など、未検証のストレス組み合わせに対して耐性を欠く可能性があり、複合環境下の火災で性能が低下する恐れがあります。
• コストの上昇 ：大規模開発では、二重認証が材料調達コストを18～25％増加させます。
• スケジュールの危機 ：施工中に予期せぬ再試験が発生すると、クリティカルパス上の作業が120時間以上停止します。

このような不整合は、空港ターミナルや産業団地などの共有インフラで特に顕著です。こうした場所では防火区画が複数の管轄区域にまたがるものの、統一された安全システムとして機能しなければなりません。運用開始時の後付けではなく、設計段階での能動的な調和計画が、規制遵守と人的安全の両方を確保するために不可欠です。

よくある質問

• 耐火ケーブルと難燃ケーブルの主な違いは何ですか？

  耐火ケーブルは火災時にも回路の完全性を維持するのに対し、難燃ケーブルは着火を遅らせ、炎の拡散を抑制しますが、継続的な動作を保証するものではありません。

• なぜIEC 60331は耐火性能評価において重要なのでしょうか？

  IEC 60331は、直接的な炎の中で高温にさらされた際にもケーブルが回路の完全性を保持する能力をテストすることで、世界的な基準を定めています。

• MICCケーブルが耐火性において優れている理由は何ですか？

  MICCケーブルは無機材料で構成されており、高温下でも分解しないため、有毒ガスを発生させることなく優れた耐火性能を提供します。

• PHレーティングはどのようにして生命安全システムを支援しますか？

  PHレーティングは実際の火災状況下でも継続的に動作することを保証し、火災報知器や非常灯などの生命安全システムに重要なサポートを提供します。

• グローバルなインフラプロジェクトにおいて、地域ごとの規格の差異がリスクとなるのはなぜですか？

  地域間でのストレステストの要件の違いにより、安全性のギャップ、コストの上昇、スケジュールの遅延が生じる可能性があります。