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 南洋電纜礦物質(zhì)電纜

礦物絕緣電纜的性能及其應(yīng)用前景

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)的電力電纜所無法取代的，在西安市地鐵二號

線設(shè)計(jì)中全部采用了礦物質(zhì)電纜。下來我就依據(jù)這個(gè)工程為例具體介紹一下礦物質(zhì)電纜的性能及其應(yīng)用前景。

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

礦物絕緣電纜，是一種無機(jī)材料電纜，電纜外層為無縫鋼護(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、加熱電纜和加熱元件、熱電偶電纜及補(bǔ)償電纜、特種電纜，在實(shí)際應(yīng)用中最常用的是配線電纜。

一、礦物質(zhì)電纜易于施工，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)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%。據(jù)美國電氣保險(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2一6倍之間，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)電纜的10一30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，勞動強(qiáng)度也低，施工便捷方面遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電纜。

二、南洋電纜礦物質(zhì)電纜的主要特性。

1、安全性：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，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1000℃時(shí)，電纜結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)問題。因此在絕大部分場所是不會因熔化

或燃燒而解體的，更不會傳播火種。礦物絕緣電纜絕緣層是由無機(jī)材料制成，它不會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、低煙無鹵和其相應(yīng)的耐火電纜)在著火、被火燒或長期過載絕緣受損時(shí)煙霧和有害氣體都會存在。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含有溴化物、氟化物和硫化氫， 這些物質(zhì)對人的危害是很大的。根據(jù)美國海軍工程標(biāo)準(zhǔn)NES 713提供數(shù)據(jù)，一些有害氣體很少量就會造成人體的極大傷害(見表1).含氯化物的電纜燃燒時(shí)產(chǎn)生在耐過電壓方面，傳統(tǒng)電纜在超過其極限耐壓值發(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改變。所以礦物絕緣電纜在耐過電壓和性能穩(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)套是無縫銅管，水、油和氣體不會滲透到電纜內(nèi)部， 在有腐蝕性的特性場所可加裝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機(jī)材料制成，材料自身時(shí)性穩(wěn)定，可長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BS6387電纜耐火特性測試標(biāo)準(zhǔn)，只有礦物絕緣電纜能滿足以下三種測試：

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，

而國產(chǎn)的耐火電纜(NH一VV)只能滿足GB12666.6-90耐火測試中A類測試：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類測試：明火燃燒750℃，持續(xù)90分鐘。下面引用消防科研所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)裝置也無法與其相比。

三.南洋電纜高可靠性

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IEC 331(1970) ， 這一標(biāo)準(zhǔn)定義：“耐火電纜是在長時(shí)間燃燒以及長時(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.”就其結(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)過程中維持電路的完整性如何。而在火災(zāi)現(xiàn)場各種外界因素的作用很多，如重物沖擊，對于外層燒毀面使內(nèi)部絕緣層變得結(jié)構(gòu)疏松的耐火電纜來說，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你補(bǔ)其先天的不足，面礦物絕緣電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，鋼外套在高溫下不會脫落，即有重物沖擊，一般情況下只會變形而不會斷裂， 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的優(yōu)勢。電纜除了火的作用外，建筑物的移動、振動以及水的沖擊對電纜有更加不良的作用。從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， 

 250℃下使用。即使銅護(hù)套氧化，其氧化物-氧化鋼仍是良導(dǎo)體，對其性能的影響很小。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：一是前期投資費(fèi)用、二是運(yùn)行費(fèi)用。1、前期投資費(fèi)用，由于礦物絕緣電纜的結(jié)構(gòu)與材料和其他電纜不同，同截面電纜單位長度的價(jià)格要比聚氧乙烯絕緣電纜(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℃， IEC 364-5-52394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，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。相對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與耐火PVC電纜NH-VV(70℃) 、耐火PVC鋼帶鎧裝電纜NH-VV 22(70℃) 、耐火低煙無鹵電纜NH-DW-Y JE(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：

1)、載流量按照環(huán)境溫度30C.

2) 、NH-VV電纜及NH-DW-Y JE電纜價(jià)格按照國家紅本價(jià)格下浮30%計(jì)算。

3)、NH-VV22電纜價(jià)格按照國家紅本價(jià)格下浮35%計(jì)算。

4)、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)勢更為明顯，200一1000/A時(shí)密

集型母線槽比其貴604%一147%，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。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鋼護(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。在西安地鐵二號線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，工人勞動強(qiáng)度降低，勞動用工的工時(shí)數(shù)為采用耐火電纜的38%左右。

2、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，只需明敷設(shè)就可以，面其它電纜，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

壓降的對比，南洋電纜可以明顯看出礦物絕緣電纜的優(yōu)勢，表7礦物絕緣電纜與聚氯乙烯絕緣電纜載流量及電壓降對比礦物絕緣電纜(4芯)

電壓降(毫伏/安培/米

聚氯乙烯絕緣電纜(4芯)

電壓降(毫伏/安培/米

電纜芯線

截面

載流量(A)

載流量(A)

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20一40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。

結(jié)束語：西安市地鐵二號線工程中由于采用了礦物質(zhì)電纜，為工程總投資節(jié)約了大量資金，提高了施工效率，節(jié)約了施工成本，為地鐵成功試運(yùn)行提供了保證。礦物質(zhì)電纜在國內(nèi)近兒年才開始應(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。