張 浩，陸 軍，王 穎

0 引言

天津市區(qū)至濱海新區(qū)軌道交通西段一期工程（以下簡(jiǎn)稱“津?yàn)I線西段一期工程”）自2011 年5月1 日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，運(yùn)行基本穩(wěn)定。西段工程較東段工程的不同之處在于增加了新的設(shè)備—礦物絕緣電纜，從運(yùn)營(yíng)安全、性能可靠、維護(hù)方面考慮，筆者從礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、典型性能、優(yōu)點(diǎn)及適用場(chǎng)所和環(huán)境狀況等方面進(jìn)行了分析，得出一些運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，簡(jiǎn)單介紹了礦物絕緣電纜在津?yàn)I線西段工程的應(yīng)用。

1 礦物絕緣電纜

1.1 礦物絕緣電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

礦物絕緣電纜習(xí)慣稱為氧化鎂電纜或防火電纜，它是由銅導(dǎo)體、銅護(hù)套、無(wú)機(jī)絕緣材料以及防腐保護(hù)外護(hù)套構(gòu)成（圖1），該電纜以導(dǎo)電率高的銅作為導(dǎo)體；以防水、防潮、防動(dòng)物啃咬的無(wú)縫銅管作為外護(hù)套；以熔點(diǎn)高達(dá)2 800℃以上的氧化鎂粉末作為絕緣材料。

礦物絕緣電纜用于對(duì)銅有腐蝕或地下場(chǎng)所時(shí)，最外層可加一層聚氯乙烯或低煙無(wú)鹵的防腐保護(hù)外護(hù)套。

1.2 礦物絕緣電纜的典型性能

礦物絕緣電纜的典型性能有以下幾個(gè)特點(diǎn)：防火性能優(yōu)、彎曲性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、防水防腐防爆、工作溫度高等，下文從5 個(gè)方面進(jìn)行分析。

圖1 礦物絕緣電纜構(gòu)成圖

（1）防火性能優(yōu)。礦物絕緣電纜中應(yīng)用的2種材料銅和氧化鎂均為無(wú)機(jī)物，無(wú)機(jī)物本身遇火不自燃、不助燃。從礦物絕緣電纜本身體現(xiàn)的安全性是不引發(fā)火災(zāi)，更不會(huì)傳播火災(zāi)。而目前所有的有機(jī)塑料電纜均不具備上述2 種性能。

銅護(hù)套在高達(dá)1 083℃以上才熔融，而氧化鎂絕緣材料則在2 800℃下固化。只要火焰溫度低于銅的熔點(diǎn)溫度，火情消除后，電纜無(wú)需更換，仍可繼續(xù)使用。即使有外在火焰的燒烤，電纜仍可正常工作。

（2）彎曲性能好。礦物絕緣電纜在形成成品前已經(jīng)過(guò)650℃～700℃的高溫煺火，具有一般塑料電纜所無(wú)法比擬的可彎曲性。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)99D163《礦物絕緣電纜敷設(shè)》中有明確的說(shuō)明：礦物絕緣電纜最小彎曲半徑僅為電纜外徑的2～6倍（表1）。彎曲半徑要遠(yuǎn)小于塑料電纜的外徑，而且可重復(fù)、多次彎曲。

表1 礦物絕緣電纜允許最小彎曲半徑表 單位：mm

（3）機(jī)械強(qiáng)度高。礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)密實(shí)、堅(jiān)固耐用，能夠經(jīng)受劇烈的機(jī)械破壞、承受重物墜落沖擊、外力擠壓、撞擊、敲打，甚至遇沖擊使電纜變形至原狀的1/3～2/3 時(shí)，仍可繼續(xù)使用。

（4）防水、防腐、防爆。由于礦物絕緣電纜采用無(wú)縫銅管作為外護(hù)套，即使將礦物絕緣電纜完全浸在水中，借助其無(wú)縫金屬護(hù)套，礦物絕緣電纜仍可繼續(xù)使用。另外，銅護(hù)套具有很高的耐腐蝕性，對(duì)于大多數(shù)的使用環(huán)境來(lái)說(shuō)，它不需要采取附加的防護(hù)措施。

礦物絕緣電纜經(jīng)過(guò)高度壓實(shí)，使導(dǎo)體、絕緣及護(hù)套三者之間緊密結(jié)合，因而使其不但具有防止水、潮氣、油及一些化學(xué)物質(zhì)的侵害，而且具有阻止可燃性油蒸汽、氣體和火焰的蔓延。

（5）工作溫度高。氧化鎂的熔點(diǎn)可達(dá)2 800℃，銅的熔點(diǎn)為1 083℃。由于礦物絕緣電纜絕緣層氧化鎂和銅護(hù)套的熔點(diǎn)所決定，礦物絕緣電纜的工作溫度可高達(dá)250℃，甚至可超過(guò)1 000℃，在接近銅的熔點(diǎn)溫度1 083℃時(shí)，仍可以在短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)使用。

綜上所述，礦物絕緣電纜有諸多普通塑料電纜及膠聯(lián)電纜所無(wú)法達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)，如：防火性、彎曲性、機(jī)械強(qiáng)度、防水、防腐等，因此，目前礦物絕緣電纜已被廣泛使用。

1.3 礦物絕緣電纜適用的場(chǎng)所及對(duì)環(huán)境的要求

良好的耐火性能是礦物絕緣電纜優(yōu)越的特性之一，所以其常被用在歷史性建筑物、超高層、機(jī)場(chǎng)、電視臺(tái)、通訊樞紐工程、體育場(chǎng)館、地鐵、輕軌、隧道、人防工程、易發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)場(chǎng)所（如天然氣廠、海上石油平臺(tái)）等。

同時(shí)礦物絕緣電纜也可適用于環(huán)境溫度高的場(chǎng)所，如發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠、煉油廠等。

另外，對(duì)于特殊場(chǎng)所，如抗電磁干擾、防動(dòng)物啃咬、防水、防腐、防爆以及核電站等場(chǎng)所也是礦物絕緣電纜廣泛應(yīng)用的場(chǎng)所。

2 津?yàn)I線西段工程特點(diǎn)及選用

2.1 津?yàn)I線西段工程的特點(diǎn)

由于津?yàn)I線是連接天津市區(qū)與濱海新區(qū)之間唯一的軌道交通線，特別是西段工程基本都集中在天津站附近，采用地面段或高架橋?qū)嵤┑碾y度很大，涉及很多拆遷、改移工程，而且一旦運(yùn)營(yíng)，還將嚴(yán)重影響附近居民的休息及辦公，對(duì)城市整體規(guī)劃有很大的影響?；谏鲜鲈?，西段工程全部采用盾構(gòu)施工方式，地下運(yùn)營(yíng)。

2.2 礦物絕緣電纜的選用

選用礦物絕緣電纜的原因：

（1）電纜夾層凈空低。由于地下盾構(gòu)施工凈空較低，最高處僅為4.2 m，而電纜通道、電纜夾層空間更是比較狹小，最高凈空僅為1.2 m，如果采用普通塑料電纜，目前的空間很難滿足敷設(shè)、運(yùn)行的條件，而采用礦物絕緣電纜，從工藝上可以保證敷設(shè)、運(yùn)行條件。

（2）老鼠、小動(dòng)物的啃咬。津?yàn)I線西段工程大部分處于地下，經(jīng)常有老鼠或其他小動(dòng)物進(jìn)入，普通塑料電纜或膠聯(lián)電纜很難達(dá)到防止老鼠或其他小動(dòng)物啃咬的條件，而礦物絕緣電纜可從根本上解決該問(wèn)題，從而達(dá)到運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定的要求。

（3）環(huán)境潮濕。天津市屬于沿海城市，地下水位較高，土壤比較潮濕，且腐蝕性大，津?yàn)I線西段工程大部分處于地下，運(yùn)營(yíng)環(huán)境的相對(duì)濕度很大，而選擇礦物絕緣電纜可以達(dá)到經(jīng)久耐用、運(yùn)行穩(wěn)定的要求。

2.3 效果分析

（1）耐火、耐腐、防水效果明顯。耐火、耐腐、防水是礦物絕緣電纜典型性能之一，正是因?yàn)樵撔阅艿拇嬖?，津?yàn)I線西段工程大量使用了該電纜，從運(yùn)營(yíng)效果看，效果非常明顯。

（2）故障率低、維護(hù)成本小。從運(yùn)營(yíng)至今，未發(fā)生由于礦物絕緣電纜本身缺陷導(dǎo)致的故障，證明該電纜運(yùn)行比較穩(wěn)定，從而大大減小了維護(hù)的工作量及故障處理的非正常作業(yè)次數(shù)。

（3）中間接頭簡(jiǎn)單、操作方便。從電纜中間接頭工藝上看，該電纜中間接頭制作簡(jiǎn)單、操作方便，無(wú)需太大的工作量，維護(hù)也比較方便。

3 維護(hù)經(jīng)驗(yàn)

從礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)上看，該電纜的絕緣成分為氧化鎂，電纜如果長(zhǎng)期處于使用狀態(tài)，氧化鎂不易受潮，不會(huì)發(fā)生影響運(yùn)營(yíng)的事件，如該電纜長(zhǎng)期處于備用或不用狀態(tài)，將會(huì)導(dǎo)致絕緣物質(zhì)受潮，發(fā)生影響運(yùn)營(yíng)的事件。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)運(yùn)營(yíng)中的電纜多次測(cè)試發(fā)現(xiàn)：長(zhǎng)期處于使用狀態(tài)的礦物絕緣電纜，電纜絕緣的阻值比投運(yùn)之初的阻值高；長(zhǎng)期處于備用或不用的礦物絕緣電纜，電纜絕緣的阻值比投運(yùn)之初的阻值低。

經(jīng)過(guò)分析，導(dǎo)致絕緣阻值低的主要原因是由于該電纜長(zhǎng)期處于“有壓無(wú)流”的狀態(tài)，氧化鎂易受潮，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣阻值下降。為此，可以采取如下措施，以保證礦物絕緣電纜性能穩(wěn)定：

（1）對(duì)雙電源用電負(fù)荷定期進(jìn)行主、備電源切換，以保證其主、備電源都能得到充分使用。

（2）對(duì)于長(zhǎng)期處于備用的負(fù)荷，采取定時(shí)開(kāi)啟，定時(shí)使用，以提高電纜的絕緣性能，延長(zhǎng)電纜的使用壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

從礦物絕緣電纜在津?yàn)I線西段一期工程的應(yīng)用，可以看出：

（1）由于礦物絕緣電纜的眾多優(yōu)異特性，可以預(yù)測(cè)，在未來(lái)的十年中，國(guó)內(nèi)礦物絕緣電纜的使用量將大幅度上升。

（2）從礦物絕緣電纜的運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面考慮，該電纜維護(hù)簡(jiǎn)單、故障率低，節(jié)省了運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

（3）從使用環(huán)境方面考慮，對(duì)于國(guó)家規(guī)劃中或正在建設(shè)中的軌道交通項(xiàng)目，地下部分可以考慮使用礦物絕緣電纜，津?yàn)I線西段工程的運(yùn)營(yíng)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)也值得其他線路借鑒和應(yīng)用。

[1] 唐崇健.礦物絕緣電纜的特性及相關(guān)電氣規(guī)范的采用[J].電線電纜，2004，（6）.

[2] 邢本仁，羅才漠.礦物絕緣電纜在電氣防火中的作用

[D].第八次電氣防火學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2001.

[3] 王春江.電線電纜手冊(cè)（第1冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[4] 美國(guó)瑞侃公司資料.礦物絕緣電纜.