随着社会经济的发展和电气化程度的提升,电缆在人们生活和工业发展中占有重要地位。然而,近年来电缆火灾事故频频发生,我国每年发生电气火灾数占火灾总数三成以上,其中大部分由电缆短路或过载造成。另外,核电站电缆使用量巨大,一旦发生火灾,严重威胁核电站运行安全,甚至引发核泄漏事故。因此,开展电缆火灾安全研究具有重大意义。本文旨在结合实际火灾场景,实验研究不同尺寸的电缆火蔓延和火灾特性。首先,选取同轴电缆剥离导线为研究对象,开展小尺寸大电流通电电缆火蔓延实验,研究了电缆尺寸和通电电流对其火焰形态、火蔓延速率和熔融滴落特性的影响。实验结果表明,电缆通电使其不同程度预热,火蔓延过程中的火焰形态、火蔓延速率和熔融滴落发生变化。随通电电流增加,受燃料熔融和滴落竞争作用,火焰高度经历增长、稳定和衰减三个阶段。特别是电流过大时,滴落速率明显增强,形成流淌火,导致燃烧速率和火焰高度减小;火焰宽度前期随电流变化不大,但在流淌火阶段明显减小。此外,熔融滴落行为使火焰形态呈周期变化,滴落前火焰高度先缓慢上升后趋于稳定,火焰宽度和蔓延速率基本不变;滴落后,火焰高度明显下降,火焰宽度和蔓延速率产生较大波动。然后,在具有核电站厂房典型结构特征的封闭空间内,开展全尺寸横向电缆桥架火实验,分析了电缆的火焰高度、质量损失速率、热释放速率(HRR)和温度分布等火灾特征参数;同时,还研究了电缆紧密和松散排布方式及点火时间对电缆桥架火HRR的影响。研究表明:火焰高度随点燃电缆层数增加而增大,但由于中间电缆燃尽,火焰高度趋于稳定,随后下降;上层电缆受下层电缆的热反馈作用,使上层电缆横向蔓延更快,火蔓延距离更长;烟气在向下沉降的过程中,会出现较明显的三区烟气分层现象,而且上烟气层厚度逐渐增大,下烟气层厚度逐渐减小;紧密排布电缆燃烧热释放速率(HRR)峰值比松散排布的HRR峰值高,但松散排布的HRR在点火后的上升速率更快;而且点火时间对HRR峰值影响较小。最后,针对电缆桥架火的三区烟气分层现象,基于氧消耗原理和二氧化碳生成原理,建立了通风受限空间火灾热释放速率预测模型,并利用电缆桥架火和FMRC火灾测试对其可靠性进行验证。结果表明:HRR预测结果与实验结果的余弦相似度超过了0.95,这说明HRR预测模型的可靠性较高;三区烟气分层模型的应用明显提高了HRR预测模型的预测精度;通风增强了烟气混合,使烟气混合更均匀,从而提高了二氧化碳生成法的预测精度。