1.礦物絕緣電纜的發(fā)展
礦物絕緣電纜(Mineral Insulated Cable)簡(jiǎn)稱MI電纜。目前按結(jié)構(gòu)特性可以分為剛性和柔性兩種。
剛性礦物絕緣電纜(BTTZ)發(fā)明較早，19世紀(jì)末瑞士工程師Arnold Francois Borel就提出礦物絕緣電纜的設(shè)想，并于1896年獲得專利權(quán)，1934-1936年法、英投入生產(chǎn)以后發(fā)展很快。我國(guó)也于上世紀(jì)六十年代研制，開(kāi)始用于軍事領(lǐng)域，80年代中期開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，并逐步被建筑領(lǐng)域全面接受。由于剛性礦物絕緣電纜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的天然不足，造成其在性能、生產(chǎn)及敷設(shè)等方面都存在著一定的缺陷。在發(fā)達(dá)國(guó)家特別是歐盟國(guó)家中，柔性礦物絕緣防火電纜的崛起，剛性礦物絕緣電纜的使用正在被替代。
柔性礦物絕緣電纜(BBTRZ)的發(fā)明較晚，大約是在上個(gè)世紀(jì)七十年代誕生于瑞士斯圖特電纜公司，國(guó)內(nèi)最早、最新的柔性礦物絕緣防火電纜于2005年由上?？炻闺娋€電纜有限公司推出。
2.柔性礦物絕緣電纜的組成
相對(duì)傳統(tǒng)的剛性礦物絕緣電纜，柔性礦物絕緣電纜是由銅絞線、礦物化合物絕緣和礦物化合物護(hù)套所構(gòu)成。其采用柔性結(jié)構(gòu)，主要材料均采用無(wú)機(jī)材料，彌補(bǔ)了結(jié)構(gòu)硬、易燃燒、有毒等缺陷，并且具有一些其它電纜不具有的優(yōu)點(diǎn)，如：耐火、載流量大、耐沖擊電壓、耐機(jī)械損傷、無(wú)鹵無(wú)毒、防爆、防水、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、安全、耐超載、耐高溫、成本低等特點(diǎn)。
圖1 產(chǎn)品的表示方法
例一，額定電壓500V，單芯25mm 2, 表示為：BBTRQ-500 1*25
例二，額定電壓750V，3芯25mm2，表示為：BBTRZ-750 3*25
例三，額定電壓1000V，5芯16 mm2，表示為：BBTRZ-1000 5*16
3.性能對(duì)比
一般的電線電纜由于絕緣使用的都是有機(jī)高分子材料，因此在火焰條件下極易碳化從而失去絕緣作用。由于柔性礦物絕緣防火電纜主要材料全都采用無(wú)機(jī)礦物或礦物化合物組成，它本身不會(huì)引起火災(zāi)，不可能燃燒或助燃。而這些材料一般都具有1500℃以上的較高熔點(diǎn)，因此防火電纜即使用于火焰條件下也能發(fā)揮正常的輸電功能，是一種真正意義上的防火電纜。
柔性礦物絕緣防火電纜產(chǎn)品的工藝結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)電纜完全相同，成功的解決了氧化鎂銅管礦物絕緣電纜的生產(chǎn)工藝所決定的產(chǎn)品眾多不足之處。該產(chǎn)品的問(wèn)世，成為防火電纜發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，同時(shí)也加快了中國(guó)電纜的技術(shù)研發(fā)水平與國(guó)際接軌的進(jìn)程。
3.1傳統(tǒng)剛性礦物絕緣電纜特性
1）銅管拉拔工藝使得單根連續(xù)長(zhǎng)度有限，安裝的過(guò)程中需要不斷使用接頭，增加材料和人工成本，并且需要對(duì)接頭處電氣性能作特殊處理。
2）35mm2及以上均為單芯電纜，安裝工序多，并且不利于各芯電氣參數(shù)的均衡。
3）線芯棒型實(shí)心銅導(dǎo)體，非常堅(jiān)硬，使得其最大截面通常為400mm2。
4）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。
5）BTTZ電纜不斷的使用專用接頭，因此需要特別處理以保證火焰下承受水噴淋后仍保持通電。
6）一旦受火銅管外殼即為直接受火溫度--950℃+50℃(塑料外護(hù)套瞬間燒損)，銅導(dǎo)體芯線阻隨溫升而增加，因此火災(zāi)中BTTZ壓降損失大。 7）金屬套采用分段拉拔工藝，大截面400mm2單根最長(zhǎng)不超過(guò)60米，氧化鎂對(duì)環(huán)境有污染，成本高，效率難以提高。
3.2 柔性礦物絕緣電纜特性
1）提高了絕緣的穩(wěn)定性：不僅保留了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)，因此絕緣性更穩(wěn)定。
2）提高了耐電壓等級(jí)：耐壓水平可達(dá)到1000V，從而減少了很多因電感、變頻電器的頻繁啟動(dòng)而造成的沖擊電壓，相應(yīng)地使得線路系統(tǒng)使用壽命大大提高。
3）全系列性：可以根據(jù)用戶實(shí)際需求，加工成單芯或多芯結(jié)構(gòu)，最多可做到96芯，幾乎可以覆蓋電力電纜、控制電纜等各種規(guī)格的建筑電纜需求。
4）無(wú)中間接頭：采用了成熟的絞線和成纜技術(shù)，可以根據(jù)用戶要求定長(zhǎng)生產(chǎn)，不僅減少了接頭成本，更可以提高并實(shí)現(xiàn)線路的整根一致性。
5）柔性易安裝：因?yàn)椴捎昧私g線、成纜等傳統(tǒng)電纜結(jié)構(gòu)，使得電纜更柔軟，同時(shí)由于不需要專用終端接頭，更方便了安裝和敷設(shè)。
6）節(jié)省空間：由于可提供大截面、大長(zhǎng)度的多芯電纜，從而避免了因多根排列以及中間接頭而造成的不必要的敷設(shè)空間浪費(fèi)。
7）公益性：由于結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，大量使用了礦物和礦物化合物，不僅節(jié)約了銅、鎂等資源，還相應(yīng)地節(jié)約了大量的能源消耗，公益價(jià)值同樣十分顯著。
4.在超高層建筑上的應(yīng)用案例
4.1案例介紹
考慮到高層建筑內(nèi)人員的反應(yīng)速度慢，以及由煙霧和缺乏電力供應(yīng)造成的恐慌和混亂，致使對(duì)高層建筑的疏散時(shí)間在很大程度上無(wú)法確定，因此，緊急線路和消防報(bào)警提示線路成為火災(zāi)中最重要的線路，必須要保持線路完整。
河南電視塔是鄭州市標(biāo)志性建筑，高度388m，全鋼結(jié)構(gòu)。由于工程的重要性，防火系統(tǒng)全部采用了BBTRZ-1000V電纜，該系列電纜由于是柔性礦物絕緣電纜，耐壓等級(jí)是1000V，規(guī)格從3×2.5+E2.5開(kāi)始，到3×240+2×120全系列電纜，共20145km。設(shè)計(jì)單位是在比較了剛性礦物絕緣電纜(即銅管氧化鎂絕緣電纜)和各類其它結(jié)構(gòu)的耐火電纜的基礎(chǔ)上，作出采用了BBTRZ-1000V柔性礦物絕緣系列電纜的決定。
4.2安裝與敷設(shè)
電纜明敷時(shí)，應(yīng)沿全長(zhǎng)采用電纜支架、掛鉤或金屬吊繩等支持，最大跨距，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1）滿足支持件的承載能力和無(wú)損電纜的外層及其纜芯。 2）使電纜相互間能夠配置整齊。 3）適應(yīng)工作條件下的布置要求。
4）直接支持電纜用的普通支架(臂式支架)，吊架的允許跨距宜符合下表規(guī)定的數(shù)值。
表2 普通支架、吊架的允許跨距(mm)
電纜特征 敷設(shè)方式
電纜外徑D 水平 垂直
D≤20 400 1000
20＜D≤30 600 1200
30＜D≤50 800 1500
D＞50 1000 2500
柔性礦物絕緣防火電纜的截面積單芯為1.5mm2～600mm2，多芯為1.5mm2～300m2。在防火電纜領(lǐng)域，最大限度的降低了使用單位的投資成本，提高了建筑物的安全防火性能等級(jí)。
4.3 驗(yàn)證
柔性礦物絕緣防火電纜的設(shè)計(jì)參數(shù)，是嚴(yán)格遵循英國(guó)BS 6387標(biāo)準(zhǔn)，以及國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)。這些技術(shù)參數(shù)，已經(jīng)分別通過(guò)了國(guó)家消防總局與上海電纜研究所的專項(xiàng)檢測(cè)。
5.結(jié)論
該類電纜在安裝完畢后能夠保證應(yīng)急使用，平時(shí)也可作為耐溫125℃無(wú)鹵阻燃電纜、耐火電纜使用，因該系列電纜覆蓋面廣，既克服剛性MI電纜的缺陷，又發(fā)揮了柔性MI電纜的優(yōu)勢(shì)，并且為各重點(diǎn)工程提供了實(shí)用產(chǎn)品，使現(xiàn)代工程在電氣線路中達(dá)到了短路不燃燒，燃燒不短路的功效，本文采用的應(yīng)用案例證明柔性礦物絕緣電纜不僅在消防報(bào)警和緊急救生回路等防火性能上能夠成功應(yīng)用，在高密度電流及其它特殊性能要求的情況下也能得推廣應(yīng)用。