文/劉 磊 荔建榮 賴泉斌 周冬花 趙 燕 （.江蘇珠影特種電纜有限公司；.廣西陽工電線電纜有限公司；.廣州恒星傳導(dǎo)科技股份有限公司）

隨著高層建筑物增多，高層建筑物發(fā)生火災(zāi)時的救援日益重要。為保證建筑物發(fā)生火災(zāi)后有一定的供電時間來進行救援，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現(xiàn)這一目標的保障。礦物絕緣電纜俗稱防火電纜，是利用礦物絕緣全無機材料結(jié)構(gòu)所具有的耐高溫、抗輻射、耐腐蝕、高機械強度等特性，通過結(jié)構(gòu)材料的合理選配制成，最高運行溫度可達1000 ℃，不僅能在火災(zāi)環(huán)境下運行，也可以在高溫、高壓、強腐蝕等常規(guī)有機絕緣電纜無法使用的惡劣環(huán)境中長期運行。礦物絕緣電纜最早是把國外興起的Mineral Insulated Cable（簡稱MI cable）引進國內(nèi)，引進后國內(nèi)線纜行業(yè)企業(yè)對其進行了改進和改良，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，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)行標準為GB/T 13033.1—2007，常用代表型號為BTTZ，簡稱礦物絕緣電纜。

圖1 BTTZ 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

二是銅芯無機礦物（無機礦物合成云母帶）絕緣銅護套結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜, 電纜結(jié)構(gòu)如圖2 所示。執(zhí)行標準為JG/T 313—2014 的常用代表型號為YTTW，執(zhí)行標準為GB/T 34926—2017 的型號為RTTW，結(jié)構(gòu)與YTTW 相同，以下簡稱云母帶絕緣銅護套礦物絕緣電纜。

圖2 YTTW 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

三是銅芯無機礦物（無機礦物合成云母帶）絕緣鋁護套加礦物隔離層和低煙無鹵阻燃護套結(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)標準和地方標準，常用代表型號為BTLY，簡稱云母帶絕緣鋁護套礦物絕緣電纜。

圖3 BTLY 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

四是銅芯無機礦物（無機礦物合成云母帶）絕緣交聯(lián)聚乙烯絕緣礦物隔離層低煙無鹵阻燃護套結(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)標準和地方標準，常用代表型號為BBTRZ，以下簡稱云母帶復(fù)合絕緣礦物絕緣電纜。

圖4 BBTRZ 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

二、不同結(jié)構(gòu)礦物絕緣電纜工藝特點

不同類型的礦物絕緣電纜有著不同的結(jié)構(gòu)和特點，為方便描述對比，對四種不同結(jié)構(gòu)的電纜分別采用其代表型號BTTZ、YTTW、BTLY、BBTRZ 進行分析。

1.導(dǎo)體

BTTZ 型電纜采用單根實芯導(dǎo)體，單芯電纜標稱截面可生產(chǎn)到400 mm2（銅護套外徑31 mm），而通常多芯電纜只能生產(chǎn)25 mm2及其以下的規(guī)格，彎曲困難，通常電纜敷設(shè)需采用專門的折彎工具，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，10 mm2以下采用單根導(dǎo)體，10 mm2以上采用絞合導(dǎo)體，50 mm2及以上采用絞合壓型導(dǎo)體，導(dǎo)體柔軟性相對較好，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，進而導(dǎo)致產(chǎn)品耐壓不良，一般只能確保良好成品的長度在100 m 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，來提高電纜的電氣絕緣強度[2]。

3.金屬護套

BTTZ 型和YTTW 型采用銅護套結(jié)構(gòu)，銅的熔點為1083.4 ℃，電纜可在1000 ℃以下的高溫下運行，銅護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接地線使用。在彎曲性能要求較高的場合，可以對銅護套軋紋來提高其彎曲性能。BTLY 型電纜采用鋁護套，一般鋁護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]，擠出鋁護套和氬弧焊鋁護套具有較好的隔潮防水作用，再配合塑料護套，電纜可以在潮濕的環(huán)境下應(yīng)用。擠出鋁護套致密性好，不存在沙眼、焊接不良的內(nèi)部缺陷，比壓紋連鎖鎧裝鋁護套更具有良好的彎曲性能，適合在彎曲半徑比較小的場合使用，但是由于鋁帶之間存在間隙，隔潮防水能力較弱，只適合在干燥的場合應(yīng)用。

4.隔離層

BTLY 型電纜纜芯擠出鋁護套后，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套來輔助防火泥附著在電纜上。其他類型礦物絕緣電纜均無此結(jié)構(gòu)。

5.隔火層

BTTZ 型和YTTW 型電纜采用銅護套，銅護套熔點較高，因此無隔火層的結(jié)構(gòu)。BTLY 采用鋁護套，鋁的熔點只有660 ℃左右，因此需要加礦物泥隔火層以增加電纜的耐火性能。BBTRZ 型電纜同樣因無金屬護套，增加一層礦物泥隔火層來增加電纜的耐火性能，可靠性相對差一些。

6.塑料外護套

BTTZ 型和YTTW 型電纜可以根據(jù)電纜現(xiàn)場的使用情況決定是否增加塑料護套，增加低煙無鹵護套后型號分別表示為BTTYZ 和YTTWY。BTLY 型和BBTRZ 型電纜都具有塑料護套，塑料護套一般采用低煙無鹵材料。

三、防火性能試驗

為對比不同結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜在火災(zāi)情況下的運行情況，分別對四種類型的礦物絕緣電纜取同樣的規(guī)格，按世界上最嚴格的耐火電纜標準,送國家防火建筑材料質(zhì)量檢驗監(jiān)督中心進行耐火性能試驗。根據(jù)試驗標準的適用性，對外徑較小的、規(guī)格4×10 mm2的電纜按BS 6387[4]進行表1 所示的電纜線路完整性試驗，對外徑較大的、規(guī)格 為（3×120+1×70）mm2的電纜按BS 8491[5]進行表2 所示的電纜著火完整性耐火試驗。試驗在通電額定電壓為0.6/1 kV 的條件下進行。結(jié)果顯示，四種類型的電纜均通過了BS 6387 和BS 8491 規(guī)定的耐火性能試驗。

表1 規(guī)格4×10 mm2 電纜線路完整性試驗

表2 規(guī)格（3×120+1×70）mm2 電纜著火完整性耐火試驗

四、 各種類型礦物絕緣電纜的應(yīng)用特點及注意事項

與耐火電纜相比，傳統(tǒng)意義上的防火電纜一般是指對著火有一定的抵御能力，同時具有阻燃、耐火、無鹵、低煙特性。本文所示的四種類型礦物絕緣電纜均能滿足GB/T 18380.33—2008/IEC 60332-3-22:2000 A 類以上成束燃燒試驗要求、GB/T 18380.12—2008/IEC 60332-1-2:2004 單根絕緣電線電纜燃燒試驗要求、GB/T 17650 (等同采用IEC 60754) 和GB/T 17651.1—2021/IEC 61034-1:2019 等相關(guān)耐火電纜試驗要求，同時也通過了耐火電纜最嚴苛的BS 6873和BS 8491 標準。

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，更好地適應(yīng)工程需求。

BTTZ 型電纜生產(chǎn)長度受限，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，應(yīng)及時用石蠟等材料進行密封，確?？諝庵械乃植贿M入絕緣層，使電纜長期有效使用[1]。在較長距離應(yīng)用時，可能因接頭過多可靠性不良，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，短段無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、對可靠性要求極高的場合，如重要的國防、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)長度較長，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，終端安裝簡單，近似于普通電纜。一般適用于對長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，因采用鋁護套代替銅護套，成本低于YTTW 型銅護套電纜，鋁護套外采用礦物泥或類似材料保護，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械撞擊性，可以達到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重的具有特殊防火性能要求的場所。

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械的撞擊。同時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、報警系統(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)和使用維護特性的比較。

表3 各種類型礦物絕緣電纜性能比較

五、結(jié)語

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)沒有依據(jù)國家或者行業(yè)標準，型號描述不盡相同，此時用戶可以根據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)和組成材料的描述來區(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。