礦物絕緣電纜的性能及其應用前景

礦物絕緣電纜的性能及其應用前景摘要：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)濟性是傳統(tǒng)的電力電纜所無法取代的。關(guān)鍵字：礦物絕緣電纜重要場所危險場所消防電氣火災安全性礦物絕緣電纜（MineralInsulatedCables）簡稱MI電纜，是一種無機材料電纜。電纜外層為無縫銅護套，護套與金屬線芯之間是一層經(jīng)緊密壓實的氧化鎂絕緣層。按用途不同可分為：配線電纜（WiringCables）、加熱電纜和加熱元件（HeatingCablesandHeatingElements）、熱電偶電纜及補償電纜（ThermocoupleCablesandCompensating）、特種電纜（SpecialCables），在實際應用中最常用的是配線電纜，本文著重介紹配線電纜在工程應用中的主要特性。安全性：據(jù)統(tǒng)計，1997年我國電氣火災發(fā)生次數(shù)占火災總次數(shù)的26.5%，造成的損失為總損失的43.9%。1998年相應比例為27.5%和37.3%，電氣火災的發(fā)生次數(shù)以及所造成的損失均屬各類火災之首。據(jù)分析，其中由線路引發(fā)的占電氣火災的一半之多，所以合理地選擇電纜是避免電氣火災或即使發(fā)生火災也能可靠保證消防設(shè)備供電的連續(xù)性，進而盡早滅火，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。銅的熔點為1083℃，氧化鎂的熔點是2800℃。所以在其溫度不超過1000℃時，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。礦物絕緣電纜是由無機材料制成，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、低煙無鹵和其相應的耐火電纜）在著火、被火燒或長期過載絕緣受損時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)美國海軍工程標準NES713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產(chǎn)生HCL氣體會使弱電系統(tǒng)損壞。礦物絕緣電纜在火災時，可保證3小時以上的持續(xù)供電時間，遠遠大于國家規(guī)范的要求（見表2）。表1部分有害氣體對人體的傷害量帶氣體名稱怪化學式垮3走0逐分鐘致死濃度量（紐pp焦m匪）賴二氧化碳匆CO2胳100000斜一氧化碳砍CO階4000取硫化氫遲H2S鉤750廉氨寧NH3弦750鍋甲醛扭HCHO騰500睡氯化氫施HCL阿500遇內(nèi)烯腈趨CH2CHC紙N真400調(diào)二氧化硫管SO2佳400跳氮氧化物歡NO+NO2陣250俗酚恒C6H5OH場250訓氰化氫錘JCN抹150恒溴化氫凈HBVr繡150耀氟化氫福HF盆100旱光氣艘COCL2雖25表2消防用電設(shè)備在火災發(fā)生期間的最少連續(xù)供電時間秀序號捆消防用電設(shè)備眉名稱悲保證供電時間撐（桑mi軍n閱）牲1遇2塞3閑火災自動報警陶裝置駕人工報警器腎各種確認、通睜報手段爆≥栗10喉≥在10超≥橡10嚷4客5看6控7香8尋9送10育11憂12本13賠14僑消火栓、消防潑泵及自動噴水閃系統(tǒng)杠水噴霧和泡沫跑滅火系統(tǒng)婆CO姥2姿滅火和干粉滅夕火系統(tǒng)紡鹵代烷滅火系高統(tǒng)雕排煙設(shè)備羞火災廣播劈火災疏散標志亂照明現(xiàn)火災暫時繼續(xù)閱工作的備用照器明必避難層備用照狠明華消防電梯缸直升停機坪照炮明姨>60友>30舌>60關(guān)≥敘30宿>60白≥役20溫≥盆20產(chǎn)≥督60也>60抬>60姻>60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)定性方面遠遠優(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護套，多種的防護措施使其有極高的安全性。在耐機械損傷方面，礦物絕緣電纜可經(jīng)受劇烈的機械破壞，而不會損害其導電性能，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，因為其為無機材料制成，材料自身時性穩(wěn)定，可長期保持較高絕緣電阻，而傳統(tǒng)電纜其絕緣層在強輻照下很容易老化，絕緣特性降低出現(xiàn)危險。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，進而引發(fā)火災。按照英國BS6387電纜耐火特性測試標準，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，國產(chǎn)的耐火電纜（NH—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。下面引用公安部四川消防科研所和浙江久立耐火電纜有限公司做的幾種電纜短樣隨爐溫變化的耐火實驗數(shù)據(jù)（見表3）：由實驗結(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裝置也無法與其相比。表3電纜燃燒試驗結(jié)果易序號積加熱時間（分擦、秒）接爐溫在（纖℃吵）蠶備注粥1細0差33墳開始加溫錦2僵1葡0只分站238損3揭1番3蜘分北386板爐中開始大量盆冒出黑煙喉4平1期4早分銷1客3罵秒醉506代普通聚氯乙烯拳電纜穿管短路鎮(zhèn)5霧1暢4拉分暮5便5總秒砌559納阻燃電纜短路龍6睡1豬5千分念5濁8賓秒嚴579用阻燃隔氧層電鐵纜短路勝7盒2按0言分貴3序8惑秒辱596錄阻燃電纜穿管鑼短路本8吹2場5輝分換1捏0暢秒殃650臉耐火電纜短路吵9難2駐6超分妖3霉6蠶秒岔670洋阻燃隔氧層電匆纜穿管短路北10阻3成5鵲分鴉3祝4條秒驗784投耐火電纜穿管烏短路皆11贏5超0哨分仇901還12蝶6代0袋分逐953鋸13侵7淺0思分咐1003炸14饒8品0嬌分斤1043暈15火12爹0慶分鑄1037姜礦物絕緣電纜吸仍完好三．高可靠性井植賠一種定義耐徒火電纜的依據(jù)碑是袖GB1266尾6.6-9鮮0債《電線電纜耐五火性試驗方法陵》隔和戚IEC33辭1映（值197監(jiān)0東），這一標準陵定義棄：禾“額耐火電纜是在裁長時間燃燒鋒以庭齒及長時間燃燒眾后仍能繼續(xù)正銀常工作的電纜拐；假設(shè)火的大拘小足以破壞施直加火焰處的有自機材料愚。箏”俊就其結(jié)構(gòu)而言違，耐火電纜就睜是在導電線芯纏上纏繞云母帶音再擠塑料絕緣各和習武護套，從試驗嫂內(nèi)容上是一種費單一的火焰燃爸燒環(huán)境。對于核電纜系統(tǒng)而言泉，結(jié)構(gòu)的破壞琴和熱絕緣的損裙壞并不重要，寒主要判斷準則腎是該電纜在整及個火災過程中嗽維持電路的跨完銷美整性如何。而驟在火災現(xiàn)場各食種外界因素的灑作用很多，如腫重物沖擊，對寒于外層燒毀而押使內(nèi)部絕緣層縣變得結(jié)構(gòu)疏松厚的耐火電纜來挽說，就如雪上斗加霜，穩(wěn)定性駛大打折扣，奸雖益抹然可以在線路枯上加防火措施橫也很難彌補其嘆先天的不足，殊而礦物絕緣電偉纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊新密，銅外套在香高溫下不會脫綿落，即有重物玩沖擊，一般情氏況下只會變形族而不會斷裂川，屯耕它有先天的優(yōu)逼越性。所以在碧耐火性能上礦孝物絕緣電纜占陳有絕對的優(yōu)勢門。電纜除了火嗎的作用外，建類筑物的移動、伐振動以及水的鵲沖擊對電纜有鈴更加不良的作趨用。從公安爭部形或四川消防科研驢所及浙江久立梯耐火電纜有限漿公司作的模擬否實體火災電纜裁特性實驗報告暗中就可看出，炒見軌表弊4邁、齊表街5陶。理表蛋4工重物沖擊實驗驟電纜失效記錄腥敷設(shè)犁方式型燃燒時間鑰短路電纜挪下落物兼重伸量足(奸kg)蛙下落時間熟絕緣電阻核(符M炸Ω身/500V)驢備注很支涂架黨裸霧敷自1猴3桐分抬5訓5爪秒山隔氧層電纜憂GZR-VV倡-4×1.5鏡0吳重物尚未下伏落應,經(jīng)該電纜表面溫寧度疫73依2童℃移,新絕緣、護套材關(guān)料全部燒毀、梨隔氧材料散脫擇1霜4攻分唇5猛6銀秒弓耐火電纜鬧NH-VV-托3×6+1×碑4咽1冷．巡6論1判4請分搬5膚6椅秒翁0唉下堵落次1鉛．警6kg眠重物至使線芯夜短幅路崖,擔該電纜表面溫均度育31掌8運℃愈,箏絕緣、填充材季料及護套材料棋燒叫毀弱,燕云母帶粉化磨礦物絕緣電奉纜塌BTTZ-3承×4介2楊0秘分鐘趙3襪．鞭3灑2失0回分鐘刪70隙護套表面起氧毯化羞皮片,厲有砸鎖痕垮,爺未砸破朋2球5起分像2充8船秒憶5楚．廚2摟2街5神分專2貿(mào)8頭秒賠300孝護套表面起氧謙化惡皮彈,蘇有砸甘痕囑,朽未砸破果3炮1交分綿7米．瞎5跑3步1個分虎150爪護套表面起氧們化壓皮再,黑有砸約痕悔,架未砸破回表顧5臣水噴灑沖擊實瘋驗電纜失效記友錄朋敷設(shè)今方式挽燃燒時間膽短路電纜脫噴水時間護噴水壓力上(鄙MPa)代絕緣電阻撒(哥M致Ω翅/500V)堪備注奴支悟架狐敷帆設(shè)猶1用5良分繡5湖2切秒涼隔氧層電基纜那GZR-VV卻-4×1.5銀未噴水鏟0.1木0淚尚未噴技水羞,建電纜表面溫度弱68劉5田℃在,幅噴水后只剩銅弱導電線流芯天,捎垃絕緣、護套材義料全部燒毀、汗隔氧材料散脫途1泄3涂分駝4叉1釣秒版耐火電纜醋NH-VV-乎3×6+1×共4陳未噴水冶0.1洗0翁尚未噴娘水臭,侮電纜表面溫度悼58溪3斬℃偷,土噴水后只剩銅代導電線那芯俯,捐泥絕緣、填充材耗料及護套材料欣燒證毀杠,派云母帶粉化臭礦物絕緣電擁纜硬BTTZ-3之×4陰3站2繪分俯2孔5療秒曬3含2兔分齒2可5界秒摸0.1簡16勤護套表面起氧啟化皮組4鮮3雜分硬2疲5求秒眨4翁3艦分領(lǐng)2尺5端秒畝0.1預400深護套表面起氧坐化皮支礦物絕緣糾電纜在候帶鹿15K四W紛水泵負載的實掙驗中，可以發(fā)鬼現(xiàn)在水噴淋沖望擊其所載電流劫幾乎沒有變化置，所以礦物絕敬緣電纜的耐火撿性能是極為可功靠的。四．耐久性襪代悠正常使用電朽纜壽命是由其擁絕緣層的完好使程度來決定的近。塑料電纜中籃壽命較長為交盟聯(lián)聚乙烯絕緣單電纜。在完全兇正常的使用條符件下，最長的紐使用壽命該是自4絞0晨年左右，旋聚男冊氯乙烯絕緣電蔥纜的使用壽命說約懷為奇2犯0撈年。如果出現(xiàn)劑過載情況發(fā)生榴，壽命會大幅療度降低，如果外發(fā)生局部火災撤，電纜受損還驟必須更換。按大建筑物正常的糧使用壽命計算賤，律電怖忽纜也至少得更躍換勁2秒次以上。襖礦物絕緣慧電纜的壽命取沈決于銅護套的框氧化速度，其打氧化速度與其畫工作溫度有關(guān)瑞，即使在基25燕0隊℃店下長期使用，困需趕要若2.5狐7臂年才使銅護套渠氧化月0.025m根m柱，芝表膏6雁列出了不同溫捎度下銅護套的旬氧化速率。藝表浙6陸不同溫度銅護把套氧化速率壞序號緣護套厚度慧（坦μ之m犧）習25做0隸℃遮（年）改40目0其℃消（年）焦80撥0秘℃滿（小時）變1依25.4露2.57回0.0538菠0.259緩2地50.8絞10.3渡0.233也1.04鹽3與127.0暑64.3通1.46執(zhí)6.48聞4脹254.0時257鑒5.83鏡25.9替馬保由此表中數(shù)專據(jù)可以看出，熔即使是最小規(guī)喬格的礦物絕緣譽電纜（其銅護脹套厚度為屬0.46mm忘）其壽命也可礎(chǔ)達數(shù)百年，遠鴨遠超過建筑物惕的使用壽命而零實際上電纜也城不腎可驢鑒能長期在猜25阿0丙℃漲下使用。即使脖銅護套氧化，趕其氧化侍物恥-頭氧化銅仍是良換導體，對其性鋤能的影響很小欄。所以，礦物前絕緣電纜是一賄種鋸“如永久性電爹纜燕”圍。五．經(jīng)濟性晃電纜的經(jīng)霧濟性應從兩方競面考慮：一是職初投資、二是協(xié)運行費用。悼來籮從初投資方饑面，由于礦物講絕緣電纜的結(jié)犬構(gòu)與材料和其均他電纜不同，物同截面電纜單沒位長度的價格溜要比聚氯乙烯縱絕緣電纜（包質(zhì)括阻燃和耐火仔電纜）高，但桑是礦物絕緣舍電任感纜的使用溫度疾為結(jié)9碌5垃℃躲，括IEC364象-5-523欣9樹4壇年修訂版規(guī)定作裸礦物絕緣電像纜使用溫度可赤達輕10見5骨℃物，因而載流量菜要比耐火電纜逃高得多。若按隊允許溫升養(yǎng)到玻質(zhì)9磚0癥℃觀來選擇礦物絕懸緣電纜，在于25mm敬2卸以下妖時測,廟其截面比耐火搞電纜小一個截譜面等級，而妻35mm寺2跌及以上時（挎35mm液2霜及以上的礦物艙絕緣電纜為單愛芯結(jié)構(gòu)），可法以小兩到三個捷截面等級。相與對于耐火電纜矩單純從價格上圓相差不大，在紙礦物絕緣電纜喬相對與耐晉火懶PV蔽C盈電停纜恭NH-VV辟辮（托7撥0興℃鏟）、耐士火叨PV債C譜鋼帶鎧裝電醬纜啄NH-VV2丙2轉(zhuǎn)（競7鞋0陶℃誕）、耐火低煙筍無鹵電呆纜尸NH-DW-閑YJ巷E嬸（剃9痰0銀℃葵）的性格比較撿中，相同載流蜻量下的價格差啞在沒-22絕%么—梢37綢%深之間，這個比奴較是在以下條自件下進行的：胖載流量按照環(huán)效境溫度映3駁0漿℃艱。鄰NH-V闖V片電纜疫及膊NH-DW-頑YJ脖E訊電纜價格按照系國家紅本價格尸下?lián)P浮濾30害%蛙計算奧。斃NH-VV2紐2武電纜價格按照你國家紅本價格刪下鄭浮尤35用%刪計算。杏礦物絕緣電纜糧的護套替軌代紅D帽E狀線。?？梢钥闯雠５V物絕緣的價衡格并不是很高玉，但其優(yōu)異的框性能指標是其訓它傳統(tǒng)電纜無浩法比的，所以劫礦物絕緣電纜伙的性價比是非員常高的。帖礦物絕緣衫電纜比密集型壯母線槽（三相丑五線）的價格嘗優(yōu)勢更為明顯圾，緒20境0材—燥1000/崇A靜時密集型母線株槽比其送貴丟604庸%邊—廳147赴%備，而且耐火及運施工費用方面徐礦物絕緣電纜訂有很大的優(yōu)勢蹄。獲頑塌礦物絕緣電陸纜可以直接明剝敷，不需其它路的防火附件（請如防火橋架或彎耐火線槽等）利，橋架或線槽袍部分可以節(jié)省略很多的資金，剪因為礦物絕緣沫電纜的外層為付銅護套可以聯(lián)作溉蛾為接地線，節(jié)嘴省一根電纜，誠而且接地效果砍和可靠性更好影，也節(jié)省了相貌應的施工費用勒。礦物絕緣電在纜施工方便，找節(jié)省施工時間駝和強度，其彎也曲半徑小于傳足統(tǒng)電纜，節(jié)駝省席載空間。繡如浙江久裁立耐火電纜有慰限公司在人民梯大會堂大禮堂沒改造工程中，辭采用礦物絕緣漏電纜的工程總箏造價是采用耐類火電纜方式彈的燃97.59糧%飼，而且施工周嫩期短，施工用局料少，工人勞匆動強度降低，葵勞動用工的工千時數(shù)為采用耐彈火電纜涼的低38病%跌。曉餓擱從使用費用召方面，礦物絕屯緣電纜允許在恢更高的溫度下踏使用，截面陣35mm仗2的及以上為單芯旋結(jié)構(gòu)，散熱條鉗件好，只需明稼設(shè)，而其它電支纜，尤其是消敵防用電線路必睛須加以保護（珠如明敷穿鋼管詳做防火處理、湊耐火線槽或暗勸設(shè)埋入混凝土死中婚飲等），這樣就煮會使電纜比在武其明敷時載流蜓量更低，同截汁面時損耗比礦鐮物絕緣電纜要瓣大得多。在電闊壓降方面，礦吉物絕緣電纜也直遠優(yōu)于傳統(tǒng)電喬纜。蠻表乒7轉(zhuǎn)中更出了礦物老絕應緣撇琴電纜與聚氯乙貞烯絕緣電纜的株載流量及電壓磁降的對比，可所以明顯看出礦謹物絕緣電纜的潤優(yōu)勢。輛表要7綿礦物絕緣電纜錢與聚氯乙烯絕害緣電纜載流量盛及電壓降對比聚電纜芯線截面標礦物絕緣電纜圖（啄4貧芯）弦聚氯乙烯絕緣磨電纜賊（落4摧芯）要載流量吐（義A脖）尋電壓降（毫行伏遭/予安深培觸/閑米）攝載流量蔑（尸A命）浸電壓降（毫蔑伏柔/巡安膨培報/銅米）渠1.5腎21群24川15.5誼25衰2.5梳28森14世21疤15格4波37宋9.1盈28獻9.5茅6備47杠6惹36拌6.4拉10眼64植3.6澆50和3.8敞16餃85渠2.3培58幅2.4刻25建110勉1.45術(shù)89龜1.55斃表中環(huán)境既溫度均為碎3協(xié)0商℃別，礦物絕緣電笨纜溫升至護套看溫度為互7目0拼℃件，聚氯乙烯電寧纜溫升至芯線在溫度臥7蜂0冤℃膨。永渴點相同截面截慈流量的增加可親以減小占用的刻空間，電壓降突的降低不僅可逃以提高電源使路用效率，還可慘以提高受電設(shè)鮮備的使用壽命狂和可靠性，而圓且上述的比較返中只是一次由性昂漿投資的比較，爺還未考慮聚氯寧乙烯電纜由于悔自然老化地在炒2封0優(yōu)