高治國(guó)

（深圳市華陽(yáng)國(guó)際工程設(shè)計(jì)有限公司廣州分公司 廣東廣州 510000）

剛性與柔性礦物絕緣電纜在高層民用建筑中的應(yīng)用選擇

高治國(guó)

（深圳市華陽(yáng)國(guó)際工程設(shè)計(jì)有限公司廣州分公司 廣東廣州 510000）

介紹剛性與柔性礦物絕緣電纜的特性，及相關(guān)國(guó)家應(yīng)用規(guī)范、制造標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，從而分析兩種礦物絕緣電纜在高層民用建筑中的應(yīng)用與選擇。

礦物絕緣電纜；結(jié)構(gòu)組成；礦物絕緣電纜特性；安裝敷設(shè)

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高層民用建筑在我國(guó)呈現(xiàn)快速發(fā)展之勢(shì)，建筑高度大于100m的超高、超限建筑越來(lái)越多。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，廣州目前大約有360多幢100m以上超高層建筑，居民住宅約有十幾幢，上海市目前有160余幢100m以上超高層建筑，深圳市有80余幢100m以上的超高層建筑，超高、超限建筑建筑的大量涌現(xiàn)，為城市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、商業(yè)繁榮、環(huán)境繁華、人口聚集帶來(lái)生機(jī)與活力，但同時(shí)也給消防工作帶來(lái)了困擾和危機(jī)。

由于超高、超限建筑發(fā)生火災(zāi)的客觀的因素較多，發(fā)生火災(zāi)后撲救難度大，因此這些超高、超限建筑消防基本屬于自防自救，建筑本身必須采取可靠的防火措施，要保證消防設(shè)備的可靠供電，必須選用可靠的防火電纜，以達(dá)到預(yù)防火災(zāi)、逃生自救的目的。

現(xiàn)行規(guī)范《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ242-2011）及《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）中，對(duì)超高層、高層民用建筑選用的電氣防火電纜作了嚴(yán)格規(guī)定，對(duì)建筑高度超過(guò)100m的超高層建筑，其消防供電干線及支線應(yīng)采用礦物絕緣電纜；對(duì)于高層一類建筑，其消防供電干線及支線宜采用礦物絕緣電纜。

而在目前在我國(guó)，超高層建筑（包括公共建筑及住宅建筑）、超大型商業(yè)建筑及各類建筑綜合體數(shù)量和規(guī)模都越來(lái)越多，這些建筑的共同特點(diǎn)是人員密集、火災(zāi)危險(xiǎn)性大、救援難度大，應(yīng)此在這些建筑中的消防設(shè)備供電線路最好都應(yīng)采用礦物絕緣電纜。

1 礦物絕緣電纜概述

礦物絕緣電纜（Mineral Insulated Cable）簡(jiǎn)稱MI電纜。目前按結(jié)構(gòu)特性可以分為剛性礦物絕緣電纜和柔性礦物絕緣電纜兩種。

剛性礦物絕緣電纜（BTTZ）發(fā)明較早，瑞士工程師Arnold Francois Borel在19世紀(jì)末提出礦物絕緣電纜的設(shè)想，并于1896年獲得專利權(quán)，很快在1934～1936年法、英投入生產(chǎn)并迅速發(fā)展。我國(guó)于20世紀(jì)60年代開始研制，并用于軍事領(lǐng)域，到80年代中期開始工業(yè)化生產(chǎn)，并逐步被建筑領(lǐng)域全面接受。柔性礦物絕緣電纜的發(fā)明比較晚，大約是在20世紀(jì)70年代由瑞士斯圖特電纜公司發(fā)明，國(guó)內(nèi)柔性礦物絕緣防火電纜于最近幾年得到了快速到發(fā)展。

2 結(jié)構(gòu)組成對(duì)比

剛性礦物絕緣電纜是一種以退火銅為導(dǎo)體，密實(shí)的氧化鎂粉末為絕緣體，并且包裹有無(wú)縫的銅管作為保護(hù)層的電纜，國(guó)內(nèi)在施工過(guò)程中習(xí)慣將其稱為氧化鎂電纜。同時(shí)，其保護(hù)層為純銅，不僅耐腐蝕，而且熔點(diǎn)高，在達(dá)到1083℃時(shí)才會(huì)熔融，同時(shí)礦物絕緣電纜不存在絕緣老化的問題。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 剛性礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)示意圖

柔性礦物絕緣電纜是其導(dǎo)體是由多股銅線絞合而成的，絕緣層由多層以玻璃纖維布作基料的云母帶做成，其外層則是用銅帶包裹后連續(xù)焊接而構(gòu)成封閉式的外護(hù)套，而后再對(duì)光滑的外護(hù)套壓制，使其成為螺旋形。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

本刊訊（記者 吳曼）為突破蛋肉雞產(chǎn)業(yè)發(fā)展日益趨緊的環(huán)境約束難題，充分發(fā)揮蛋肉雞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的技術(shù)支撐作用，12月8日，由蛋肉雞產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)廢棄物資源化利用崗位和優(yōu)質(zhì)地方雞生產(chǎn)綜合試驗(yàn)推廣站主辦的河北省蛋肉雞產(chǎn)業(yè)體系養(yǎng)殖廢棄物資源化利用交流座談會(huì)在石家莊召開。

圖2 柔性礦物絕緣電纜結(jié)構(gòu)示意圖

3 礦物絕緣電纜的特性

3.1 剛性礦物絕緣電纜特性

（1）由于生產(chǎn)工藝是采用的銅管分段拉拔工藝，致使單根生產(chǎn)連續(xù)長(zhǎng)度有限，如大截面400mm，單根最長(zhǎng)不超過(guò)60m，這就使在安裝的過(guò)程中要使用大量的中間接頭進(jìn)行連接，并需對(duì)接頭處電氣性能作特殊處理，從而增加了材料和人工成本。

（2）電纜規(guī)格只有25mm2以下的能生產(chǎn)多芯電纜，大于等于35mm2只能為單芯電纜，在安裝過(guò)程中要注意均衡各芯電氣參數(shù)，安裝工序多。

（3）線芯為棒型實(shí)心銅導(dǎo)體，非常堅(jiān)硬，通常生產(chǎn)最大截面為400mm2，氧化鎂粉末充當(dāng)絕緣層，易產(chǎn)生厚薄不均現(xiàn)象，工藝稍有差池便會(huì)擊穿，額定電壓最高為450/750V，氧化鎂易吸潮，吸潮后要經(jīng)過(guò)處理，保持絕緣性。

（4）電纜中間接頭要達(dá)到相應(yīng)的線路性能，要使用專用接頭，因此需要對(duì)接頭特別處理，以保證火焰下承受水噴淋后仍保持通電。

（5）對(duì)生產(chǎn)工藝要求高，生產(chǎn)效率難以提高，訂貨時(shí)間長(zhǎng)。

3.2 柔性礦物絕緣電纜特性

（1）具有剛性礦物絕緣電纜的耐火特性，而且還具有不宜吸潮等特點(diǎn)，因此保證絕緣性能更加穩(wěn)定；

（3）可根據(jù)工程實(shí)際需求，加工單芯或多芯結(jié)構(gòu)的全系列電纜，可以滿足電力電纜、控制電纜等各種規(guī)格的建筑電纜需求；

（4）生產(chǎn)工藝采用的是成熟的絞線和成纜技術(shù)，可根據(jù)工程要求定長(zhǎng)生產(chǎn)，做到中間無(wú)中間接頭，提高并實(shí)現(xiàn)線路的整體一致性與運(yùn)行可靠性；

（5）因采用了絞線、成纜等傳統(tǒng)電纜結(jié)構(gòu)，使電纜更加柔軟，由于不需要專用終端及中間接頭，電纜的安裝和敷設(shè)更方便；

（6）由于能夠生產(chǎn)大截面、定制長(zhǎng)度的多規(guī)格電纜，從而避免因多根排列和中間接頭過(guò)多敷設(shè)空間過(guò)大造成浪費(fèi)；

（7）由于在電纜結(jié)構(gòu)中使用了大量礦物和礦物化合物，節(jié)約了銅、鎂等金屬資源，及相應(yīng)的能源消耗，具有環(huán)保效益。

4 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

剛性礦物絕緣電纜應(yīng)用歷史在國(guó)際上已經(jīng)有100多年，在國(guó)際上各個(gè)國(guó)家如美國(guó)、英國(guó)、加拿大、德國(guó)、日本等生產(chǎn)國(guó)家都有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其主要IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有，《額定電壓不超過(guò)750V的礦物絕緣電纜及其終端》（IEC60702-2002）、產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)《用于火災(zāi)條件下保持電路完整的電纜的性能標(biāo)準(zhǔn)》（BS6387），即在950℃火焰下持續(xù)通電180min不擊穿（C），650℃承受15min的水噴淋不擊穿（W），950℃火焰下承受15min的敲擊震動(dòng)不擊穿（Z），與之相對(duì)應(yīng)的我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有《額定電壓750V及以下礦物絕緣電纜及終端》（GB/13033-2007）及產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)《電線電纜耐火特性試驗(yàn)方法》（GB/T19216-2003）。

柔性無(wú)機(jī)礦物絕緣電纜只有上述的產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)部門的認(rèn)證，生產(chǎn)企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尚無(wú)國(guó)標(biāo)產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)、施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

5 安裝與敷設(shè)

剛性礦物絕緣電纜安裝工藝比較復(fù)雜要求比較高。

（1）由于其外護(hù)套是無(wú)縫銅管，柔軟性較差，彎曲時(shí)需要專用工具輔助，同時(shí)，在電纜彎曲時(shí)，需注意力度及彎曲半徑，不注意容易造成壓實(shí)的氧化鎂疏松、碎裂，影響電纜絕緣。

（2）因?yàn)檠趸V這種絕緣材料在空氣中易吸潮，所以做好防潮是施工中的重點(diǎn)，在施工全過(guò)程及各個(gè)工藝環(huán)節(jié)都要對(duì)電纜絕緣電阻值進(jìn)行監(jiān)測(cè)檢查，保證絕緣電阻值達(dá)到200MΩ以上，才能進(jìn)行下一步工序。尤其是在終端和中間聯(lián)接器的安裝過(guò)程中，要多次及時(shí)測(cè)量絕緣電阻值，保證電纜不受潮安裝。

（3）電纜敷設(shè)在中間接頭處、過(guò)管處或產(chǎn)生振動(dòng)的聯(lián)接用電設(shè)備處，應(yīng)留有余量，將電纜敷設(shè)成“S”或“Ω”型膨脹彎，其彎曲半徑應(yīng)不小于電纜外徑的6倍。

（4）電纜在敷設(shè)安裝過(guò)程中，不能隨意分割。只能在附件安裝時(shí)才可割斷。且電纜一但割斷，必須立即將割斷口進(jìn)行密封防潮處理。

（5）在實(shí)際應(yīng)用中多為單芯電纜組成回路，故容易在電纜固定金屬護(hù)套中產(chǎn)生感應(yīng)渦流。因此要在施工過(guò)程中通過(guò)電纜的合理排列將渦流減至到最小。

剛性礦物絕緣電纜目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用了20多年，在施工安裝及質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，有安裝標(biāo)準(zhǔn)圖集《礦物絕緣電纜敷設(shè)》（09D101-6）及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《礦物絕緣電纜敷設(shè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ232-2011）作為保證工程安裝質(zhì)量的依據(jù)。

柔性礦物絕緣電纜安裝與普通電纜安裝類似，沒有過(guò)多的工藝特殊性要求，但是由于沒有國(guó)標(biāo)的施工安裝及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)保證工程安裝質(zhì)量沒有依據(jù)查詢，給監(jiān)理和施工人員造成障礙。

6 應(yīng)用與業(yè)績(jī)

剛性礦物絕緣電纜在國(guó)內(nèi)推廣使用已經(jīng)有20多年的時(shí)間，工程應(yīng)用的數(shù)量廣泛，產(chǎn)品在應(yīng)用成熟、安全可靠方面，都得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。尤其是在韓國(guó)地鐵和英國(guó)國(guó)王十字地鐵火災(zāi)后，在消防線路中使用礦物絕緣電纜做法在世界上各個(gè)國(guó)家采用。在我國(guó)重慶、廣州、上海新建地鐵線路也都采用了剛性礦物絕緣電纜；另外在一些大型地標(biāo)性建筑如廣州西塔、天津津塔、深圳平安金融中心都有使用。而柔性礦物絕緣電纜近幾年在生產(chǎn)企業(yè)的大力推廣下，應(yīng)用業(yè)績(jī)也得到了迅猛發(fā)展，在一些國(guó)家級(jí)工程，大型地標(biāo)型建筑如上海世博會(huì)中國(guó)館、北京國(guó)家博物館、青島大劇院等均有應(yīng)用。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)文中的分析，對(duì)剛性與柔性礦物絕緣電纜的結(jié)構(gòu)、特性及相關(guān)生產(chǎn)制造規(guī)范都有了詳細(xì)的了解，在消防應(yīng)用性能上面，兩種電纜都能通過(guò)相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，都能在燃燒中無(wú)毒無(wú)煙，毒性指數(shù)為“零”，煙霧透光率大于90%，具有低煙無(wú)鹵環(huán)保防火電纜特性。由于剛性礦物絕緣電纜應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)，具有比較完整都制造應(yīng)用體系，而柔性礦物絕緣電纜為新興產(chǎn)品，應(yīng)用時(shí)間較短，缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，給這種電纜的應(yīng)用發(fā)展帶來(lái)了障礙。

所以工程選用中，應(yīng)對(duì)剛性與柔性礦物絕緣電纜的特性把握做到心中有數(shù)，并對(duì)相關(guān)的注意事項(xiàng)加以注意，定能夠充分發(fā)揮他們各自的優(yōu)勢(shì)，有效的提升工程的質(zhì)量、安全性。

[1]《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ242-2011）[S].

[2]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ16-2008）[S].

[3]《礦物絕緣電纜敷設(shè)》（99D101-6）[S].

[4]《礦物質(zhì)電纜敷設(shè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ232-2011）.

[5]郭鐵男，等.中國(guó)消防手冊(cè).上海科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

TM245

A

1673-0038（2015）35-0005-02

2015-7-29

高治國(guó)（1981-），男，電氣設(shè)計(jì)工程師，本科，主要從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。