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礦物絕緣電纜的特性及其相關(guān)電氣規(guī)范采用情況

1 引言

礦物絕緣電纜簡稱MI電纜，國內(nèi)也有人稱為氧化鎂絕緣電纜或防火電纜，礦物絕緣電纜是由銅導(dǎo)體、無機絕緣材料（通常采用氧化鎂粉）和銅護套三者組合加工而成。由于礦物絕緣電纜獨特的結(jié)構(gòu)和使用材料的無機絕緣本性，使得礦物絕緣電纜具有優(yōu)于其他電纜的特性。礦物絕緣電纜典型的特性有：

● 使用壽命可達百年；

● 不燃燒，不支持燃燒，不釋放有毒氣體，零燃燒能量；

● 連續(xù)工作溫度可達250℃，短期工作溫度可達1083℃；

● 耐火性極佳，火災(zāi)后電纜可重復(fù)使用；

● 電纜終端和中間聯(lián)接器隨電纜配備，電纜耐火可靠性增強；

●在火災(zāi)中電纜能夠承受極高溫度、物體墜落沖擊、消防水噴淋；

● 電纜可用于高溫場合；

● 防水、防潮、防油、耐腐蝕；

●無老化，電纜性能極其穩(wěn)定；

● 電纜的金屬護套可用作接地回路；

● 機械強度優(yōu)異，彎曲性能好，可用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間狹小的安裝環(huán)境；

● 由于電纜結(jié)構(gòu)的特殊性，其載流量大；

● 電纜外徑小，安裝方便，綜合成本低，電纜無需穿管保護；

● 防爆性能好，抗核輻射性能優(yōu)異；

● 電磁屏蔽性能和電磁兼容性能優(yōu)異；

● 可防動物啃咬。

綜上所述，礦物絕緣電纜有很多其他電纜無法相比的優(yōu)點，是一種“安全型”電纜。1996年連接英法兩國的英吉利海峽海底隧道發(fā)生嚴重火災(zāi)，安裝在隧道內(nèi)的礦物絕緣電纜系統(tǒng)甚至在鋼筋混凝土和焊接鋼軌被摧毀以后，依然為疏散乘客提供應(yīng)急照明，并經(jīng)受熊熊烈火和高溫的嚴峻考驗。由于礦物絕緣電纜有著普通電纜無法可比的質(zhì)量和性能，它的使用范圍也越來越廣泛。

2           礦物絕緣電纜模擬實體火災(zāi)實驗

2001年，公安部四川消防研究所和浙江湖州久立耐火電纜股份有限公司[現(xiàn)為泰科熱控（湖州）分公司]共同開展了模擬實體電纜特性實驗，其目的：一是檢測消防設(shè)備通常選用的電纜及敷設(shè)方式在實體火災(zāi)實驗中的延續(xù)供電能力；二是常用電纜在火災(zāi)時，有消防噴水和重物墜落的情況下能否保證供電；三是火災(zāi)時，礦物絕緣電纜降低截面等級使用，能否正常啟動消防設(shè)備。試驗的方案類似于英國消防研究所的實體火災(zāi)試驗。

實驗在三個實驗房進行，房子的尺寸為3.22m×3.25m×2.98m（長×寬×高），墻體為240mm實心磚墻體，房頂為150mm厚的現(xiàn)澆整體式房頂。實驗用電纜及敷設(shè)方式見表1。模擬實體電纜特性實驗?zāi)突饘嶒炿娎|失效情況見表2。

表1  實驗電纜及敷設(shè)方式一覽表

敷設(shè)方式	實驗電纜名稱	型號規(guī)格
支架裸敷 支架穿管明敷 防火橋架內(nèi)裸敷 防火橋架內(nèi)穿管 穿管埋墻暗敷	礦物絕緣電纜	BTTZ3×6
		BTTZ3×4
		BTTZ3×2.5
	普通電纜	VV3×6+1×4
	阻燃電纜	ZR-VV3×6+1×4
	隔氧層阻燃電纜	GZR-VV4×1.5
	耐火電纜	NH-VV3×6+1×4
		NH-VV4×16

表2  耐火實驗電纜失效情況

燃燒失效 （短路）時間	電纜名稱	型號規(guī)格	短路電纜 敷設(shè)方式
7分14秒	普通電纜	VV3×6+1×4	支架裸敷
12分30秒	阻燃電纜	ZR-VV3×6+1×4	支架穿管明敷
14分12秒	隔氧層阻燃電纜	GZR-VV4×1.5	支架裸敷
16分04秒		GZR-VV4×1.5	支架穿管明敷
16分09秒	阻燃電纜	ZR-VV3×6+1×4	支架裸敷
23分28秒	耐火電纜	NH-VV3×6+1×4	支架穿管明敷
27分17秒		NH-VV3×6+1×4	支架裸敷
32分58秒		NH-VV4×16	支架裸敷
34分04秒	普通電纜	VV3×6+1×4	防火橋架內(nèi)穿管
41分28秒		VV3×6+1×4	防火橋架內(nèi)裸敷
52分06秒	隔氧層阻燃電纜	GZR-VV4×1.5	防火橋架內(nèi)穿管
52分23秒	阻燃電纜	ZR-VV3×6+1×4	防火橋架內(nèi)裸敷
52分52秒	隔氧層阻燃電纜	GZR-VV4×1.5	防火橋架內(nèi)裸敷
54分56秒	阻燃電纜	ZR-VV3×6+1×4	防火橋架內(nèi)穿管
55分30秒	普通電纜	VV3×6+1×4	穿管埋墻暗敷

模擬實體火災(zāi)特性實驗最終得出以下結(jié)論：

在模擬實體火災(zāi)條件下，以多種規(guī)格的電纜按照選定的敷設(shè)方式進行試驗，其實驗記錄表明：

⑴在電纜的耐火性能上，礦物絕緣電纜最佳，耐火電纜次之，隔氧層阻燃電纜、阻燃電纜、普通電纜依次降低。即：

①   普通電纜五種敷設(shè)方式，60分鐘內(nèi)，電纜全部失效；

阻燃電纜和隔氧層阻燃電纜五種敷設(shè)方式，60分鐘內(nèi)，除埋墻暗敷的電纜外，其余電纜全部失效；

耐火電纜五種敷設(shè)方式，60分鐘內(nèi)，除埋墻、防火橋架敷設(shè)外，其余電纜全部失效。

②   普通電纜、阻燃電纜、隔氧層阻燃電纜及耐火電纜，在裸敷及穿管明敷方式時其供電時間均未達到30分鐘；

③   裸敷礦物絕緣電纜60分鐘內(nèi)全部正常工作。

⑵礦物絕緣電纜能夠承受試驗重物墜落的沖擊，能夠經(jīng)受消防噴淋的沖擊，能再次正常通電啟動設(shè)備。

⑶礦物絕緣電纜可比塑料絕緣電纜降低截面等級使用，但降低程度應(yīng)根據(jù)礦物絕緣電纜的額定載流量確定。

3 影響礦物絕緣電纜使用的幾個誤區(qū)

3.1 關(guān)于彎曲半徑問題

多數(shù)電氣設(shè)計人員和電纜安裝人員都認為礦物絕緣電纜較硬，電纜不易彎曲，其實礦物絕緣電纜在形成成品前都經(jīng)過650℃～700℃的高溫退火，電纜具有較好的柔軟性，它的彎曲性能完全和普通電纜一樣，甚至更好，我們可以從下面的數(shù)字中得出結(jié)論。

99D163《礦物絕緣電纜敷設(shè)》國家建筑標準設(shè)計圖集對電纜彎曲半徑規(guī)定見表3。

表3 礦物絕緣電纜允許最小彎曲半徑 單位：mm

電纜外徑 D	D<7	7≤D<12	12≤D<15	D≥15
電纜內(nèi)側(cè)最小彎曲半徑	2D	3D	4D	6D

GB/T××××《船舶電氣裝置-低壓電力系統(tǒng)用電纜的選擇和安裝》（報批稿）規(guī)定礦物絕緣電纜最小彎曲內(nèi)半徑為電纜外徑的6倍。

原派龍澳大利亞控股有限公司出版的礦物絕緣電纜手冊規(guī)定的電纜彎曲半徑為：對于截面在240 mm²及以下的電纜其彎曲半徑為電纜直徑的6倍，對于截面為300 mm²和400 mm²的電纜其彎曲半徑為電纜直徑的12倍。

BS6207-3：2001《額定電壓750及以下礦物絕緣電纜 第三部分：使用說明》規(guī)定：

⑴每次彎曲的內(nèi)徑不低于電纜直徑的6倍，此時它允許彎曲后再被拉直和重新就位；只有進行一次性彎曲并且以后不再進行重復(fù)時允許更小半徑的彎曲；這樣的彎曲內(nèi)徑也不能低于電纜直徑的3倍。

⑵電纜垂直安裝時，無任何中間支撐，且不易接近和受到干擾時，此時電纜的最上面的一圈必須要進行支撐，以保證必要彎曲的內(nèi)徑不低于電纜直徑的6倍。

⑶電纜不能安裝在經(jīng)受重復(fù)撓曲環(huán)境條件下，但它在使用時可以偶爾彎曲一下。

而我國對普通電力電纜、控制電纜、電線（電纜）產(chǎn)品的彎曲半徑規(guī)定為：

⑴PVC（XLPE）絕緣PVC護套電力電纜

單芯電纜：20（D+d）±5%；

三芯電纜：20（D+d）±5%。

其中：D、d分別為電纜及導(dǎo)體直徑。

⑵PVC絕緣PVC護套控制電纜

無鎧裝層的電纜，應(yīng)不小于電纜外徑的6倍；

有鎧裝或銅帶屏蔽結(jié)構(gòu)的電纜，應(yīng)不小于電纜外徑的12倍；

有屏蔽層結(jié)構(gòu)的軟電纜，應(yīng)不小于電纜外徑的6倍。

⑶PVC絕緣電線（電纜）

電纜外徑小于25 mm時應(yīng)不小于電纜外徑的4倍；

電纜外徑為25 mm及以上時應(yīng)不小于電纜外徑的6倍。

3.2 關(guān)于價格問題

過去人們一直認為礦物絕緣電纜價格是十分昂貴的，其實，通過近幾年制造廠和材料供應(yīng)商的不斷努力，礦物絕緣電纜的價格正在不斷向普通電纜價格靠攏，表4是礦物絕緣電纜和耐火電力電纜、無鹵低煙耐火電力電纜有關(guān)載流量和價格的對比情況。此外，礦物絕緣電纜截面在25 mm²以上者均為單芯，因而該電纜的載流量比普通電纜的載流量要大，從模擬實體電纜特性實驗也得出了這一結(jié)論，同時礦物絕緣電纜的銅護套可直接用于接地線，這樣在選用礦物絕緣電纜時可減少一根電纜線芯。

國家人民大會堂大禮堂照明系統(tǒng)改造項目，原計劃采用耐火電纜穿管，后決定改用礦物絕緣電纜，兩個方案擬選的電纜規(guī)格相同（均為小規(guī)格電纜），最終工程的總造價，用礦物絕緣電纜和耐火電纜的價格比為97.59：100。

表4 礦物絕緣電纜載流量和價格比較

對比性能	礦物絕緣電纜 BTTZ	耐火電纜 NH-YJV	無鹵低煙耐火電纜 WDNH-YJY
電纜規(guī)格	4×120	4×150+1×70	4×150+1×70
載流量 A	380	360	365
敷設(shè)條件	可明敷、不用橋架	需封閉橋架保護	需封閉橋架保護
價格（元/m）	305	290	310

國家電力調(diào)度中心新建項目，原計劃采用無鹵低煙阻燃電力電纜，后決定改用礦物絕緣電纜，選用礦物絕緣電纜比原計劃使用的電纜減小一個截面（均為大規(guī)格電纜），最終工程的總造價，用礦物絕緣電纜和無鹵低煙阻燃電力電纜的價格比為96.38：100。

由于礦物絕緣電纜使用壽命可達百年，而一些重要的建筑物其設(shè)計使用壽命也要幾十年或者上百年，如果選用普通電纜，在這幾十或者上百年中，建筑物內(nèi)的電纜至少更換3～4次。另外，美國保險商試驗室確認礦物絕緣電纜比其他電纜穿剛性電纜管重量輕60%，所需空間少80%。

3.3 關(guān)于安裝問題

隨著礦物絕緣電纜應(yīng)用范圍的擴大,許多安裝或施工單位開始接觸礦物絕緣電纜,由于這些單位不了解產(chǎn)品的施工方法,不知如何安裝，這樣導(dǎo)致在許多工程項目中安裝或施工單位抵制使用礦物絕緣電纜。其實，該電纜放線方式簡單，不需要專用工具和輔助設(shè)施；敷設(shè)時既可走橋架、支架，也可明敷。在電纜附件（終端及聯(lián)接器）安裝時，制造廠都會派專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場指導(dǎo)，并配套供應(yīng)專用施工工具。現(xiàn)在使用的附件均為壓裝式，該附件聯(lián)接簡單、操作方便，對于第一次接觸者，用不到兩個小時便可掌握安裝和敷設(shè)技術(shù)。另外，99D163《礦物絕緣電纜敷設(shè)》國家建筑標準設(shè)計圖集對礦物絕緣電纜安裝和敷設(shè)方法作了詳細闡述，安裝單位只要按此步驟施工，即使沒有制造廠的技術(shù)人員指導(dǎo)，也可完成電纜的安裝和敷設(shè)。

3.4 關(guān)于適用范圍問題

較好的耐火性能是礦物絕緣電纜優(yōu)越的特性之一，所以，人們在選用礦物絕緣電纜時都將其和耐火要求聯(lián)系在一起，也習慣將其稱之為“防火電纜”。其實，它的適用范圍很廣，可在海上、陸地、室內(nèi)外、地上和地下應(yīng)用；特別是在歷史性建筑物、超高層、賓館、商場、醫(yī)院、機場、電視臺、通訊樞紐工程、艦船、劇場、古建筑、地鐵、人防工程、人流密集的公共場所、易發(fā)生火災(zāi)的危險場所（如天然氣廠、化工廠、煉油廠、海上石油平臺）得到廣泛應(yīng)用。它同時也可適用于環(huán)境溫度高的場所，如發(fā)電廠、鋼鐵廠。對特殊環(huán)境，如抗電磁干擾、防動物啃咬、防水以及核電站、衛(wèi)生條件要求高的食品加工廠也得到應(yīng)用。

礦物絕緣電纜在上述場所中可用于主干、支干配電系統(tǒng)、普通照明、機器設(shè)備內(nèi)部布線、本質(zhì)安全電路、應(yīng)急照明、應(yīng)急備用電源、消防相關(guān)設(shè)備的信息數(shù)據(jù)傳送和控制線路、潛在爆炸危險區(qū)域等。

4 礦物絕緣電纜在相關(guān)電氣規(guī)范中的采用情況

4.1 GB50045《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》

該標準95年版本對礦物絕緣電纜的使用無規(guī)定，而2003年局部修訂條文報批稿在第9章關(guān)于消防電源及其配電，其標準條文號9.1.4.2條規(guī)定為：當采用明敷時，應(yīng)采用有防火保護的金屬管或有防火保護的封閉式金屬線槽保護，礦物絕緣類電纜，可直接敷設(shè)。

9.1.4.4條則規(guī)定為：對供電時間要求較長的消防設(shè)備供電線路，當采用明敷時，宜采用礦物絕緣電纜，或封閉式防火橋架等有效保護的耐火類電纜。

4.2 99D163-99《礦物絕緣電纜敷設(shè)》國家建筑標準設(shè)計圖集

該圖集對礦物絕緣電纜及其附件的性能和指標、設(shè)計要求、安裝和敷設(shè)以及必要的工程技術(shù)數(shù)據(jù)等作了詳細的規(guī)定。

4.3 DGJ08-93-2002《民用建筑電線電纜防火設(shè)計規(guī)程》上海市工程建設(shè)規(guī)范

該規(guī)程對礦物絕緣電纜的選用作了詳細的規(guī)定，從該標準的下列條文號中可以看出：

5.1.4條規(guī)定：在外部火勢的作用下，需保持線路完整性、維持通電的場所，其線路應(yīng)采用耐火電線電纜或礦物絕緣電纜。

5.2.4條規(guī)定：用于重要的木結(jié)構(gòu)公共建筑的電源主干線路應(yīng)采用礦物絕緣電纜。

5.2.5條規(guī)定：用于特級、一級場所中的特別重要負荷的電源主干線路宜采用礦物絕緣電纜。

5.3.2條規(guī)定：由變電所（或總配電室）引至消防設(shè)備的電源主干線路應(yīng)采用阻燃耐火電纜或礦物絕緣電纜，但在特級、一級場所應(yīng)采用礦物絕緣電纜。

5.3.3條規(guī)定：雙電源自切箱引至消防設(shè)備控制箱及由消防設(shè)備控制箱引至消防設(shè)備等分支線路，當電纜采用支架或沿墻明敷時，應(yīng)采用礦物絕緣電纜。

4.4 福建省建筑用電線電纜技術(shù)政策公告

該公告規(guī)定：在超高層建筑和一類高層建筑中的消防水泵、消防電梯、防排煙風機、消控中心供電線路中優(yōu)先采用礦物絕緣電纜。

4.5 GB/T××××《船舶電氣裝置-低壓電力系統(tǒng)用電纜的選擇和安裝》（報批稿）

該標準規(guī)定礦物絕緣電纜可以用于船舶電氣裝置，并規(guī)定了礦物絕緣電纜在船舶電氣裝置使用時的工作溫度、載流量、彎曲半徑，同時對礦物絕緣電纜的安裝敷設(shè)、適用場所和環(huán)境作了相關(guān)的說明。

4.6 GB50217-1994《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》

本規(guī)范第7.0.10條規(guī)定：在油灌區(qū)、重要木結(jié)構(gòu)公共建筑、高溫場所等其他耐火要求高且敷設(shè)安裝和經(jīng)濟性能接受的情況下，可采用不燃性礦物絕緣電纜。

4.7 JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》

由東北建筑設(shè)計院正在組織對JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》進行修訂，此項工作預(yù)計在2005年完成，修訂后的規(guī)范將上升為國家標準，修訂稿已規(guī)定在建筑物內(nèi)的許多場合和線路中應(yīng)采用或推薦采用礦物絕緣電纜，同時，也新增加了礦物絕緣電纜在民用建筑使用時的安裝和敷設(shè)方面的內(nèi)容。

4.8 GB50333-2002《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑規(guī)范》

建設(shè)部于2002年11月26日頒布的GB50333-2002《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑規(guī)范》第8.3.1.4條規(guī)定，潔凈手術(shù)部配電管線應(yīng)采用金屬敷設(shè)，穿過墻和樓板的電線管應(yīng)加套管，套管內(nèi)用不燃材料密封。進入手術(shù)室內(nèi)的電線管穿線后，管口應(yīng)采用無腐蝕和不燃材料封閉。特殊部位的配電管線宜采用礦物絕緣電纜。

4 結(jié)束語

5.1由于礦物絕緣電纜的眾多優(yōu)異特性，并在制造廠的大力推廣下，近幾年已被國內(nèi)許多電氣設(shè)計規(guī)范或標準相繼采用，同時也在不同行業(yè)中的許多工程項目中得到使用，可以預(yù)期，在未來的十年中，我國礦物絕緣電纜的使用量將大幅度上升。

5.2 我國礦物絕緣電纜產(chǎn)品標準于91年正式頒布實施，現(xiàn)正在按IEC60702：2002標準進行修改采用，新標準與GB13033-91標準差異主要是電纜規(guī)格有所增加，同時增加了護套外徑和橢圓度的要求。新標準頒布后其主要技術(shù)參數(shù)和99D163-99《礦物絕緣電纜敷設(shè)》國家建筑標準設(shè)計圖集規(guī)定的工程技術(shù)參數(shù)指標上有差異，這方面工作還有待協(xié)調(diào)解決。

5.3雖然礦物絕緣電纜在模擬實體火災(zāi)電纜特性實驗中，其電纜耐火、抗沖擊、防水噴淋性能卓越，但該實驗的遺憾是沒有對帶有中間聯(lián)接器和終端的電纜進行試驗驗證，帶有中間聯(lián)接器和終端的電纜其耐火、抗沖擊、防水噴淋性能還需進一步的試驗驗證，以確保滿足用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間的最小連續(xù)供電時間的規(guī)定。

參考文獻

[1] 邢本仁、羅才漠，礦物絕緣電纜在電氣防火中的作用，第八次電氣防火學術(shù)研討會論文集，2001.8。

[2] 礦物絕緣電纜，美國瑞侃公司資料。

[3] 模擬實體火災(zāi)電纜特性實驗報告，公安部四川消防研究所，2001。

[4]王春江主編，電線電纜手冊（第1冊），機械工業(yè)出版社。

資料很詳細，頂，，謝謝，，辛苦了�。。�！

請問一下氧化鎂連續(xù)灌裝加銅帶縱向焊接的工藝中,粉體初時是否很松? 那是否應(yīng)該拉撥很多次才能收緊?還有偏芯的問題應(yīng)該比用氧化鎂管的老方法嚴重.
問得有點直接, 如果方便回答,則萬分感激.

樓主的介紹讓我更深層次的了解了礦物絕緣電纜.謝謝!

sio2cable:
請問一下氧化鎂連續(xù)灌裝加銅帶縱向焊接的工藝中,粉體初時是否很松? 那是否應(yīng)該拉撥很多次才能收緊?還有偏芯的問題應(yīng)該比用氧化鎂管的老方法嚴重.
問得有點直接, 如果方便回答,則萬分感激.

銅帶焊接方式，目前就寶勝使用這種設(shè)備，目前也沒用了，存在諸多問題：1.氧化鎂填充不夠密實，多次拉拔后絕緣層減薄導(dǎo)致?lián)舸��?.銅帶焊接不夠穩(wěn)定，無法達到無縫銅管水平。

 

 

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