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摘要：本文對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)常用的礦物絕緣電纜進(jìn)行分析研究，根據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)和主要組成材料進(jìn)行了礦物絕緣電纜的分類，對(duì)不同類型礦物絕緣電纜的結(jié)構(gòu)應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)礦物絕緣電纜的選用給出了建議。

關(guān)鍵詞：礦物絕緣；電纜；結(jié)構(gòu)；性能；分析；應(yīng)用

隨著高層建筑物增多，高層建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)的救援日益重要。為保證建筑物發(fā)生火災(zāi)后有一定的供電時(shí)間來(lái)進(jìn)行救援，建筑物的供電設(shè)施尤其是電纜在火災(zāi)環(huán)境下保持持續(xù)供電安全的能力尤為重要，火災(zāi)消防系統(tǒng)用的礦物絕緣電纜是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的保障。礦物絕緣電纜俗稱防火電纜，是利用礦物絕緣全無(wú)機(jī)材料結(jié)構(gòu)所具有的耐高溫、抗輻射、耐腐蝕、高機(jī)械強(qiáng)度等特性，通過(guò)結(jié)構(gòu)材料的合理選配制成，最高運(yùn)行溫度可達(dá)1000℃，不僅能在火災(zāi)環(huán)境下運(yùn)行，也可以在高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕等常規(guī)有機(jī)絕緣電纜無(wú)法使用的惡劣環(huán)境中長(zhǎng)期運(yùn)行。礦物絕緣電纜最早是把國(guó)外興起的MineralInsulatedCable（簡(jiǎn)稱MIcable）引進(jìn)國(guó)內(nèi)，引進(jìn)后國(guó)內(nèi)線纜行業(yè)企業(yè)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)和改良，衍生出多種具有類似功能的礦物絕緣電纜。

一、礦物絕緣電纜的分類和結(jié)構(gòu)

根據(jù)礦物絕緣電纜的主要的結(jié)構(gòu)型式和產(chǎn)品的特點(diǎn)，本文將常用的礦物絕緣電纜分為四種類型。一是銅芯礦物絕緣（氧化鋁、氧化鎂粉）銅護(hù)套結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜，電纜結(jié)構(gòu)如圖1所示。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T13033.1—2007，常用代表型號(hào)為BTTZ，簡(jiǎn)稱礦物絕緣電纜。二是銅芯無(wú)機(jī)礦物（無(wú)機(jī)礦物合成云母帶）絕緣銅護(hù)套結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜,電纜結(jié)構(gòu)如圖2所示。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為JG/T313—2014的常用代表型號(hào)為YT-TW，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T34926—2017的型號(hào)為RTTW，結(jié)構(gòu)與YTTW相同，以下簡(jiǎn)稱云母帶絕緣銅護(hù)套礦物絕緣電纜。三是銅芯無(wú)機(jī)礦物（無(wú)機(jī)礦物合成云母帶）絕緣鋁護(hù)套加礦物隔離層和低煙無(wú)鹵阻燃護(hù)套結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜,電纜結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要執(zhí)行生產(chǎn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，常用代表型號(hào)為BTLY，簡(jiǎn)稱云母帶絕緣鋁護(hù)套礦物絕緣電纜。四是銅芯無(wú)機(jī)礦物（無(wú)機(jī)礦物合成云母帶）絕緣交聯(lián)聚乙烯絕緣礦物隔離層低煙無(wú)鹵阻燃護(hù)套結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜,電纜結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要執(zhí)行生產(chǎn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，常用代表型號(hào)為BBTRZ，以下簡(jiǎn)稱云母帶復(fù)合絕緣礦物絕緣電纜。

二、不同結(jié)構(gòu)礦物絕緣電纜工藝特點(diǎn)

不同類型的礦物絕緣電纜有著不同的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，為方便描述對(duì)比，對(duì)四種不同結(jié)構(gòu)的電纜分別采用其代表型號(hào)BTTZ、YTTW、BTLY、BBTRZ進(jìn)行分析。

1.導(dǎo)體

BTTZ型電纜采用單根實(shí)芯導(dǎo)體，單芯電纜標(biāo)稱截面可生產(chǎn)到400mm2（銅護(hù)套外徑31mm），而通常多芯電纜只能生產(chǎn)25mm2及其以下的規(guī)格，彎曲困難，通常電纜敷設(shè)需采用專門(mén)的折彎工具，也稱剛性礦物絕緣電纜。YTTW、BTLY、BBTRZ型電纜和普通電力電纜相同，10mm2以下采用單根導(dǎo)體，10mm2以上采用絞合導(dǎo)體，50mm2及以上采用絞合壓型導(dǎo)體，導(dǎo)體柔軟性相對(duì)較好，容易彎曲，也稱柔性礦物絕緣電纜。

2.絕緣

BTTZ型電纜采用氧化鎂粉絕緣，傳統(tǒng)的絕緣制備流程為氧化鎂粉瓷柱壓制→瓷柱燒結(jié)→電纜裝配，工藝流程復(fù)雜。因采用水平式填充、拉拔模式生產(chǎn)，受重力影響，氧化鎂粉易偏心，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品耐壓不良，一般只能確保良好成品的長(zhǎng)度在100m以下[1]。YTTW、BTLY、BBTRZ電纜都采用云母帶繞包的工藝方式生產(chǎn)防火層，長(zhǎng)度可以不受限制。與YTTW和BTLY不同的是，BBTRZ在防火層外擠包一層塑料絕緣層，因此電纜具有較高的絕緣電阻。隨著新的耐火材料陶瓷化硅橡膠帶的推出，也可用陶瓷化硅橡膠帶替代云母帶或者和云母帶搭配使用，來(lái)提高電纜的電氣絕緣強(qiáng)度[2]。

3.金屬護(hù)套

BTTZ型和YTTW型采用銅護(hù)套結(jié)構(gòu)，銅的熔點(diǎn)為1083.4℃，電纜可在1000℃以下的高溫下運(yùn)行，銅護(hù)套不僅具有良好的耐火性能，而且由于銅是優(yōu)良的導(dǎo)體，可以兼作電纜的地線或者保護(hù)接地線使用。在彎曲性能要求較高的場(chǎng)合，可以對(duì)銅護(hù)套軋紋來(lái)提高其彎曲性能。BTLY型電纜采用鋁護(hù)套，一般鋁護(hù)套有三種加工工藝方式，氬弧焊壓紋工藝、鋁壓延擠出工藝和連鎖鎧裝工藝[3]，擠出鋁護(hù)套和氬弧焊鋁護(hù)套具有較好的隔潮防水作用，再配合塑料護(hù)套，電纜可以在潮濕的環(huán)境下應(yīng)用。擠出鋁護(hù)套致密性好，不存在沙眼、焊接不良的內(nèi)部缺陷，比壓紋連鎖鎧裝鋁護(hù)套更具有良好的彎曲性能，適合在彎曲半徑比較小的場(chǎng)合使用，但是由于鋁帶之間存在間隙，隔潮防水能力較弱，只適合在干燥的場(chǎng)合應(yīng)用。

4.隔離層

BTLY型電纜纜芯擠出鋁護(hù)套后，因隔火層的材料防火泥附著性差，因此需要擠出一層如圖3所示的帶有骨架狀的聚乙烯護(hù)套來(lái)輔助防火泥附著在電纜上。其他類型礦物絕緣電纜均無(wú)此結(jié)構(gòu)。5.隔火層BTTZ型和YTTW型電纜采用銅護(hù)套，銅護(hù)套熔點(diǎn)較高，因此無(wú)隔火層的結(jié)構(gòu)。BTLY采用鋁護(hù)套，鋁的熔點(diǎn)只有660℃左右，因此需要加礦物泥隔火層以增加圖1BTTZ電纜結(jié)構(gòu)示意圖圖2YTTW電纜結(jié)構(gòu)示意圖圖3BTLY電纜結(jié)構(gòu)示意圖圖4BBTRZ電纜結(jié)構(gòu)示意圖研究園地》》》》電纜的耐火性能。BBTRZ型電纜同樣因無(wú)金屬護(hù)套，增加一層礦物泥隔火層來(lái)增加電纜的耐火性能，可靠性相對(duì)差一些。6.塑料外護(hù)套BTTZ型和YTTW型電纜可以根據(jù)電纜現(xiàn)場(chǎng)的使用情況決定是否增加塑料護(hù)套，增加低煙無(wú)鹵護(hù)套后型號(hào)分別表示為BTTYZ和YTTWY。BTLY型和BBTRZ型電纜都具有塑料護(hù)套，塑料護(hù)套一般采用低煙無(wú)鹵材料。

三、防火性能試驗(yàn)

為對(duì)比不同結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜在火災(zāi)情況下的運(yùn)行情況，分別對(duì)四種類型的礦物絕緣電纜取同樣的規(guī)格，按世界上最嚴(yán)格的耐火電纜標(biāo)準(zhǔn),送國(guó)家防火建筑材料質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督中心進(jìn)行耐火性能試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的適用性，對(duì)外徑較小的、規(guī)格4×10mm2的電纜按BS6387[4]進(jìn)行表1所示的電纜線路完整性試驗(yàn)，對(duì)外徑較大的、規(guī)格為（3×120+1×70）mm2的電纜按BS8491[5]進(jìn)行表2所示的電纜著火完整性耐火試驗(yàn)。試驗(yàn)在通電額定電壓為0.6/1kV的條件下進(jìn)行。結(jié)果顯示，四種類型的電纜均通過(guò)了BS6387和BS8491規(guī)定的耐火性能試驗(yàn)。

四、各種類型礦物絕緣電纜的應(yīng)用特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

與耐火電纜相比，傳統(tǒng)意義上的防火電纜一般是指對(duì)著火有一定的抵御能力，同時(shí)具有阻燃、耐火、無(wú)鹵、低煙特性。本文所示的四種類型礦物絕緣電纜均能滿足GB/T18380.33—2008/IEC60332-3-22:2000A類以上成束燃燒試驗(yàn)要求、GB/T18380.12—2008/IEC60332-1-2:2004單根絕緣電線電纜燃燒試驗(yàn)要求、GB/T17650(等同采用IEC60754)和GB/T17651.1—2021/IEC61034-1:2019等相關(guān)耐火電纜試驗(yàn)要求，同時(shí)也通過(guò)了耐火電纜最嚴(yán)苛的BS6873和BS8491標(biāo)準(zhǔn)。四種類型的電纜在消防領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，但需要發(fā)揮每一種電纜的優(yōu)勢(shì)，更好地適應(yīng)工程需求。BTTZ型電纜生產(chǎn)長(zhǎng)度受限，且采用的氧化鎂絕緣容易受潮，導(dǎo)致絕緣電阻降低，因此在應(yīng)用于鋸斷處、中間接頭或接配電設(shè)施時(shí)，應(yīng)及時(shí)用石蠟等材料進(jìn)行密封，確?？諝庵械乃植贿M(jìn)入絕緣層，使電纜長(zhǎng)期有效使用[1]。在較長(zhǎng)距離應(yīng)用時(shí)，可能因接頭過(guò)多可靠性不良，但因采用金屬氧化物絕緣灌裝、銅管組裝、拉拔工藝生產(chǎn)，礦物質(zhì)分布密實(shí)，短段無(wú)接頭使用的可靠性優(yōu)于其他類型的電纜，推薦應(yīng)用在電纜使用較短、對(duì)可靠性要求極高的場(chǎng)合，如重要的國(guó)防、航天、衛(wèi)星基地設(shè)備的供電，電廠、核電站重要設(shè)備的供電。YTTW型電纜一般生產(chǎn)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因采用云母帶繞包絕緣，絕緣致密性比BTTZ差，使用的可靠性和安全性低于BTTZ型電纜。但YTTW型電纜較柔軟，電纜重量小，電纜基本不吸潮，終端安裝簡(jiǎn)單，近似于普通電纜。一般適用于對(duì)長(zhǎng)度要求較高的人口比較密集的高層建筑物消防線路。BTLY型電纜是YTTW型電纜的改進(jìn)，因采用鋁護(hù)套代替銅護(hù)套，成本低于YTTW型銅護(hù)套電纜，鋁護(hù)套外采用礦物泥或類似材料保護(hù)，外徑大于YTTW型電纜，在燃燒條件下隔離層內(nèi)部產(chǎn)生蜂窩狀的硬質(zhì)體結(jié)構(gòu)，在火災(zāi)條件下具有較高的抗機(jī)械撞擊性，可以達(dá)到Y(jié)TTW型電纜的基本防火性能，因具有較好的耐腐蝕性，可應(yīng)用于腐蝕或者污染嚴(yán)重的具有特殊防火性能要求的場(chǎng)所。BBTRZ型電纜由于其隔離層材質(zhì)的特殊性，在燃燒條件下隔離層內(nèi)部產(chǎn)生蜂窩狀的硬質(zhì)體結(jié)構(gòu)，并能有效地抵制外界機(jī)械的撞擊。同時(shí)電纜采用防火絕緣和塑料絕緣雙重結(jié)構(gòu)，絕緣性能優(yōu)良，一般用于重要建筑或人員密集的建筑物中設(shè)備及照明系統(tǒng)供電，應(yīng)用于主干線路、消防線路、逃生救援系統(tǒng)，如應(yīng)急照明、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)以及控制線路等。表3是對(duì)各種類型的礦物絕緣電纜的電氣性能、結(jié)構(gòu)和使用維護(hù)特性的比較。

五、結(jié)語(yǔ)

礦物絕緣電纜一般應(yīng)用于各類建筑物中的消防設(shè)備及防火電梯等的供電；重要建筑物或者人員密集的建筑物中設(shè)備照明系統(tǒng)供電；環(huán)境溫度較高的場(chǎng)所，如鋼鐵廠、冶煉廠、玻璃廠等設(shè)備供電；易燃易爆的重要場(chǎng)合，如石油化工、煤礦等建筑中設(shè)備供電；需要特別清潔衛(wèi)生的場(chǎng)所，如醫(yī)院、食品廠等設(shè)備供電。由于礦物絕緣電纜的種類繁多，部分礦物絕緣電纜產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)沒(méi)有依據(jù)國(guó)家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，型號(hào)描述不盡相同，此時(shí)用戶可以根據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)和組成材料的描述來(lái)區(qū)分不同類型的礦物絕緣電纜，以便更好地選擇適合于應(yīng)用環(huán)境的電纜。電纜在火災(zāi)情況下的安全運(yùn)行尤為重要，隨著科技的發(fā)展和新材料的推出，應(yīng)采用能提供更好安全性的礦物絕緣電纜。

作者:劉磊 荔建榮 賴泉斌 周冬花 趙燕 單位:江蘇珠影特種電纜有限公司 廣西陽(yáng)工電線電纜有限公司 廣州恒星傳導(dǎo)科技股份有限公司