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摘要：在現(xiàn)代的配電系統(tǒng)中礦物絕緣電纜有著廣泛的使用空間，其耐火性、耐久性、安全性、可靠性、施工便捷和經(jīng)濟(jì)性是傳統(tǒng)的電力電纜所無(wú)法取代的。

關(guān)鍵詞：礦物絕緣電纜重要場(chǎng)所危險(xiǎn)場(chǎng)所消防電氣火災(zāi)安全性

礦物絕緣電纜（MineralInsulatedCables）簡(jiǎn)稱MI電纜，是一種無(wú)機(jī)材料電纜。電纜外層為無(wú)縫銅護(hù)套，護(hù)套與金屬線芯之間是一層經(jīng)緊密壓實(shí)的氧化鎂絕緣層。按用途不同可分為：配線電纜（WiringCables）、加熱電纜和加熱元件（HeatingCablesandHeatingElements）、熱電偶電纜及補(bǔ)償電纜（ThermocoupleCablesandCompensating）、特種電纜（SpecialCables），在實(shí)際應(yīng)用中最常用的是配線電纜，本文著重介紹配線電纜在工程應(yīng)用中的主要特性。

安全性：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年我國(guó)電氣火災(zāi)發(fā)生次數(shù)占火災(zāi)總次數(shù)的26.5%，造成的損失為總損失的43.9%。1998年相應(yīng)比例為27.5%和37.3%，電氣火災(zāi)的發(fā)生次數(shù)以及所造成的損失均屬各類火災(zāi)之首。據(jù)分析，其中由線路引發(fā)的占電氣火災(zāi)的一半之多，所以合理地選擇電纜是避免電氣火災(zāi)或即使發(fā)生火災(zāi)也能可靠保證消防設(shè)備供電的連續(xù)性，進(jìn)而盡早滅火，減少損失的重要環(huán)節(jié)。

礦物絕緣電纜是由銅和氧化鎂制成。銅的熔點(diǎn)為1083℃，氧化鎂的熔點(diǎn)是2800℃。所以在其溫度不超過(guò)1000℃時(shí)，電纜結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。因此在絕大部分場(chǎng)所是不會(huì)因熔化或燃燒而解體的，更不會(huì)傳播火種。

礦物絕緣電纜是由無(wú)機(jī)材料制成，它不會(huì)放出任何煙霧和有害氣體，而相比之下，傳統(tǒng)的電纜（包括阻燃、低煙低鹵、低煙無(wú)鹵和其相應(yīng)的耐火電纜）在著火、被火燒或長(zhǎng)期過(guò)載絕緣受損時(shí)煙霧和有害氣體都會(huì)存在。聚氯乙烯絕緣電纜的煙霧中有大量的CO、CO2和氯化物，其它電纜的煙霧中還會(huì)含有溴化物、氟化物和硫化氫，這些物質(zhì)對(duì)人的危害是很大的。根據(jù)美國(guó)海軍工程標(biāo)準(zhǔn)NES713提供數(shù)據(jù)，一些有害氣體很少量就會(huì)造成人體的極大傷害（見(jiàn)表1）。含氯化物的電纜燃燒時(shí)產(chǎn)生HCL氣體會(huì)使弱電系統(tǒng)損壞。礦物絕緣電纜在火災(zāi)時(shí)，可保證3小時(shí)以上的持續(xù)供電時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)家規(guī)范的要求。

在耐過(guò)電壓方面，傳統(tǒng)電纜在超過(guò)其極限耐壓值發(fā)生意外時(shí)被擊穿，絕緣層被損壞，電纜必須更換，而礦物絕緣電纜擊穿的是擊穿處的空氣電離作用，氧化鎂熔化后成份不會(huì)改變。所以礦物絕緣電纜在耐過(guò)電壓和性能穩(wěn)定性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電纜。

在防水、防爆方面，礦物絕緣電纜是最安全的電纜。由于其護(hù)套是無(wú)縫銅管，水、油和氣體不會(huì)滲透到電纜內(nèi)部，在有腐蝕性的特性場(chǎng)所可加裝PVC護(hù)套，多種的防護(hù)措施使其有極高的安全性。在耐機(jī)械損傷方面，礦物絕緣電纜可經(jīng)受劇烈的機(jī)械破壞，而不會(huì)損害其導(dǎo)電性能，在電纜外徑變形到原外徑1/3的情況下仍可正常工作。在耐輻照方面，因?yàn)槠錇闊o(wú)機(jī)材料制成，材料自身時(shí)性穩(wěn)定，可長(zhǎng)期保持較高絕緣電阻，而傳統(tǒng)電纜其絕緣層在強(qiáng)輻照下很容易老化，絕緣特性降低出現(xiàn)危險(xiǎn)。

從上述各方面的比較可以看出，礦物絕緣電纜是最安全的電纜。

二．耐火性

目前常用的聚氯乙烯電纜（普通型、阻燃型、耐火型等）最高使用溫度為70℃，超過(guò)此溫度絕緣層老化加速，壽命縮短，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。按照英國(guó)BS6387電纜耐火特性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，只有礦物絕緣電纜能滿足以下三種測(cè)試：

A明火燃燒950℃，持續(xù)3小時(shí)

B明火燃燒650℃，噴淋水持續(xù)15分鐘

C明火燃燒950℃，每隔30秒用重物撞擊，

國(guó)產(chǎn)的耐火電纜（NH—VV）只能滿足GB12666.6-90耐火測(cè)試中A類測(cè)試：明火燃燒950℃，持續(xù)90分鐘。而大多數(shù)廠家生產(chǎn)的耐火電纜僅能滿足B類測(cè)試；明火燃燒750℃，持續(xù)90分鐘。下面引用公安部四川消防科研所和浙江久立耐火電纜有限公司做的幾種電纜短樣隨爐溫變化的耐火實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3）：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出礦物絕緣電纜的耐火特性是十分優(yōu)秀的，即使其它任何電纜附加保護(hù)裝置也無(wú)法與其相比。

三．高可靠性

一種定義耐火電纜的依據(jù)是GB12666.6-90《電線電纜耐火性試驗(yàn)方法》和IEC331（1970），這一標(biāo)準(zhǔn)定義：“耐火電纜是在長(zhǎng)時(shí)間燃燒以及長(zhǎng)時(shí)間燃燒后仍能繼續(xù)正常工作的電纜；假設(shè)火的大小足以破壞施加火焰處的有機(jī)材料?！本推浣Y(jié)構(gòu)而言，耐火電纜就是在導(dǎo)電線芯上纏繞云母帶再擠塑料絕緣和護(hù)套，從試驗(yàn)內(nèi)容上是一種單一的火焰燃燒環(huán)境。對(duì)于電纜系統(tǒng)而言，結(jié)構(gòu)的破壞和熱絕緣的損壞并不重要，主要判斷準(zhǔn)則是該電纜在整個(gè)火災(zāi)過(guò)程中維持電路的完整性如何。而在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)各種外界因素的作用很多，如重物沖擊，對(duì)于外層燒毀而使內(nèi)部絕緣層變得結(jié)構(gòu)疏松的耐火電纜來(lái)說(shuō)，就如雪上加霜，穩(wěn)定性大打折扣，雖然可以在線路上加防火措施也很難彌補(bǔ)其先天的不足，而礦物絕緣電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，銅外套在高溫下不會(huì)脫落，即有重物沖擊，一般情況下只會(huì)變形而不會(huì)斷裂，它有先天的優(yōu)越性。所以在耐火性能上礦物絕緣電纜占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。電纜除了火的作用外，建筑物的移動(dòng)、振動(dòng)以及水的沖擊對(duì)電纜有更加不良的作用。從公安部四川消防科研所及浙江久立耐火電纜有限公司作的模擬實(shí)體火災(zāi)電纜特性實(shí)驗(yàn)報(bào)告中就可看出，見(jiàn)表4、表5。

礦物絕緣電纜在帶15KW水泵負(fù)載的實(shí)驗(yàn)中，可以發(fā)現(xiàn)在水噴淋沖擊其所載電流幾乎沒(méi)有變化，所以礦物絕緣電纜的耐火性能是極為可靠的。

四．耐久性

正常使用電纜壽命是由其絕緣層的完好程度來(lái)決定的。塑料電纜中壽命較長(zhǎng)為交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。在完全正常的使用條件下，最長(zhǎng)的使用壽命是40年左右，聚氯乙烯絕緣電纜的使用壽命約為20年。如果出現(xiàn)過(guò)載情況發(fā)生，壽命會(huì)大幅度降低，如果發(fā)生局部火災(zāi)，電纜受損還必須更換。按建筑物正常的使用壽命計(jì)算，電纜也至少得更換2次以上。

礦物絕緣電纜的壽命取決于銅護(hù)套的氧化速度，其氧化速度與其工作溫度有關(guān)，即使在250℃下長(zhǎng)期使用，需要2.57年才使銅護(hù)套氧化0.025mm，表6列出了不同溫度下銅護(hù)套的氧化速率。

由此表中數(shù)據(jù)可以看出，即使是最小規(guī)格的礦物絕緣電纜（其銅護(hù)套厚度為0.46mm）其壽命也可達(dá)數(shù)百年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)建筑物的使用壽命而實(shí)際上電纜也不可能長(zhǎng)期在250℃下使用。即使銅護(hù)套氧化，其氧化物-氧化銅仍是良導(dǎo)體，對(duì)其性能的影響很小。所以，礦物絕緣電纜是一種“永久性電纜”。

五．經(jīng)濟(jì)性

電纜的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從兩方面考慮：一是初投資、二是運(yùn)行費(fèi)用。

從初投資方面，由于礦物絕緣電纜的結(jié)構(gòu)與材料和其他電纜不同，同截面電纜單位長(zhǎng)度的價(jià)格要比聚氯乙烯絕緣電纜（包括阻燃和耐火電纜）高，但是礦物絕緣電纜的使用溫度為95℃，IEC364-5-52394年修訂版規(guī)定裸礦物絕緣電纜使用溫度可達(dá)105℃，因而載流量要比耐火電纜高得多。若按允許溫升到90℃來(lái)選擇礦物絕緣電纜，在25mm2以下時(shí),其截面比耐火電纜小一個(gè)截面等級(jí)，而35mm2及以上時(shí)（35mm2及以上的礦物絕緣電纜為單芯結(jié)構(gòu)），可以小兩到三個(gè)截面等級(jí)。相對(duì)于耐火電纜單純從價(jià)格上相差不大，在礦物絕緣電纜相對(duì)與耐火PVC電纜NH-VV（70℃）、耐火PVC鋼帶鎧裝電纜NH-VV22（70℃）、耐火低煙無(wú)鹵電纜NH-DW-YJE（90℃）的性格比較中，相同載流量下的價(jià)格差在-22%—37%之間，這個(gè)比較是在以下條件下進(jìn)行的：

載流量按照環(huán)境溫度30℃。

NH-VV電纜及NH-DW-YJE電纜價(jià)格按照國(guó)家紅本價(jià)格下浮30%計(jì)算。NH-VV22電纜價(jià)格按照國(guó)家紅本價(jià)格下浮35%計(jì)算。

礦物絕緣電纜的護(hù)套替代DE線。

可以看出礦物絕緣的價(jià)格并不是很高，但其優(yōu)異的性能指標(biāo)是其它傳統(tǒng)電纜無(wú)法比的，所以礦物絕緣電纜的性價(jià)比是非常高的。

礦物絕緣電纜比密集型母線槽（三相五線）的價(jià)格優(yōu)勢(shì)更為明顯，200—1000/A時(shí)密集型母線槽比其貴604%—147%，而且耐火及施工費(fèi)用方面礦物絕緣電纜有很大的優(yōu)勢(shì)。

礦物絕緣電纜可以直接明敷，不需其它的防火附件（如防火橋架或耐火線槽等），橋架或線槽部分可以節(jié)省很多的資金，因?yàn)榈V物絕緣電纜的外層為銅護(hù)套可以作為接地線，節(jié)省一根電纜，而且接地效果和可靠性更好，也節(jié)省了相應(yīng)的施工費(fèi)用。礦物絕緣電纜施工方便，節(jié)省施工時(shí)間和強(qiáng)度，其彎曲半徑小于傳統(tǒng)電纜，節(jié)省空間。

如浙江久立耐火電纜有限公司在人民大會(huì)堂大禮堂改造工程中，采用礦物絕緣電纜的工程總造價(jià)是采用耐火電纜方式的97.59%，而且施工周期短，施工用料少，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，勞動(dòng)用工的工時(shí)數(shù)為采用耐火電纜的38%。

從使用費(fèi)用方面，礦物絕緣電纜允許在更高的溫度下使用，截面35mm2及以上為單芯結(jié)構(gòu)，散熱條件好，只需明設(shè)，而其它電纜，尤其是消防用電線路必須加以保護(hù)（如明敷穿鋼管做防火處理、耐火線槽或暗設(shè)埋入混凝土中等），這樣就會(huì)使電纜比在其明敷時(shí)載流量更低，同截面時(shí)損耗比礦物絕緣電纜要大得多。在電壓降方面，礦物絕緣電纜也遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電纜。表7中更出了礦物絕緣電纜與聚氯乙烯絕緣電纜的載流量及電壓降的對(duì)比，可以明顯看出礦物絕緣電纜的優(yōu)勢(shì)。

表中環(huán)境溫度均為30℃，礦物絕緣電纜溫升至護(hù)套溫度為70℃，聚氯乙烯電纜溫升至芯線溫度70℃。

相同截面截流量的增加可以減小占用的空間，電壓降的降低不僅可以提高電源使用效率，還可以提高受電設(shè)備的使用壽命和可靠性，而且上述的比較中只是一次性投資的比較，還未考慮聚氯乙烯電纜由于自然老化在20—40年就要更換的因素。所以在經(jīng)濟(jì)性方面從整體考慮，礦物絕緣電纜優(yōu)于傳統(tǒng)電力電纜。

六．易于施工

相同截面下，礦物絕緣電纜的外徑、體積、重量比傳統(tǒng)電纜小得多。據(jù)俄羅斯學(xué)者計(jì)算，在1050A的三相交流線路中，礦物絕緣電纜與橡皮絕緣電纜相比，重量輕30%，外型尺寸小67%。美國(guó)電氣保險(xiǎn)商試驗(yàn)室（UL）確認(rèn)礦物絕緣電纜比其他電纜穿剛性電纜管（RigidConduit）重量輕60%，所需空間少80%。另外礦物絕緣電纜允許的彎曲半徑比其它電纜小得多，其彎曲半徑根據(jù)規(guī)格不同在電纜外徑的2—6倍之間，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)電纜的10—30倍要小，所以安裝的要求比傳統(tǒng)電纜寬松，所需的空間也小，勞動(dòng)強(qiáng)度也低，尤其是在改造工程中，其優(yōu)勢(shì)更為明顯。所以礦物絕緣電纜在施工便捷方面遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電纜。

在國(guó)外礦物絕緣電纜已得到廣泛應(yīng)用，其領(lǐng)域包括民用及公用建筑、機(jī)場(chǎng)、地鐵、醫(yī)院、古建筑、加油站、船塢、冶金等等。在國(guó)內(nèi)近幾年才開(kāi)始應(yīng)用。1999年建設(shè)部發(fā)行了礦物絕緣電纜的施工圖集，其可靠性得到了認(rèn)可，并將以其十分優(yōu)越的性能在今后的工程使用中得到更加廣泛的認(rèn)同。

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電纜特性實(shí)驗(yàn)報(bào)告〉〉2001.7