矿物绝缘节能电缆在建筑工程中应用浅析

【摘 要】 介绍矿物绝缘电缆的主要特性.与其它类型电缆进行了安全可靠性和经济性的比较，提出重要场所和重要消防设备应采用矿物绝缘电缆供电。

【关键词】 矿物绝缘电缆 电气火灾 消防回路载流量

1 引言

《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16-2008，以下简称《民规》）第13.10.4条规定：“l火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆。2火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆……。此规范条款一出，由于矿物绝缘电缆特殊的生产工艺和结构，较高的价格，在全国很多地区设计、安装及工程业主中引起一些争议，许多人对此持疑虑态度，认为要求过高，增加了线缆的投资。

早在2002年上海市就制定了《民用建筑电线电缆防火设计规程》（DGJ08-93-2002，以下简称《电缆防火规程》），第5.1.3条规定：“当电线电缆成束敷设时，应采用阻燃电线电缆”；第5.1.4条规定：“在外部火势作用下，需保持线路完整性、维持通电的场所，其线路应采用耐火电线电缆或矿物绝缘电缆”（5.1.3条、5.1.4条为强制性条文）；第5.3.2条规定：“由变配电所（或总配电室）引至消防设备的电源主干线路应采用阻燃耐火电缆或矿物绝缘电缆，但在特级、一级场所宜采用矿物绝缘电缆。”《电缆防火规程》与《民规》的要求是一致的，只是《民规》的要求更高。

下面根据矿物绝缘电缆的特性和使用安装中的特点，谈一下笔者的看法。供专业技术人员参考。

2 电线电缆的防火设计

《中国火灾统计年鉴》数据显示1993～2007年的15年间，全国共发生火灾152.76万起，其中电气火灾37.37万起，占火灾总起数的24.5%。而2008年全国共发生电气火灾4.57万起，更是占到了火灾总起数的30.1%。电气火灾发生的起数和造成的直接经济损失居各类火灾之首位。在电气火灾中由于线缆老化和过载使用引起的火灾占很大比例，因火灾时引燃线缆中可燃绝缘和护套材料，散发出的有毒气体导致大量人员伤亡，并阻碍消防人员灭火。因此电气设计中正确选用电线电缆，防止电线、电缆火灾及减少火灾中电线、电缆的危害，保证火灾时消防设备的正常运行，使民用建筑物内的电线电缆设计和使用做到安全可靠、技术先进、经济合理，非常重要。

3 矿物绝缘电缆介绍

矿物绝缘电缆是在同一金属护套内，由经压缩的矿物粉绝缘的一根或数根导体组成的电缆。矿物绝缘电缆完全由无机材料组成，包括铜导体（熔点1083℃）、高纯度氧化镁矿物粉（熔点2800℃）、无缝连续铜管护套（熔点1083℃）。

矿物绝缘电缆在国外开发应用较早。19世纪末瑞士人研发出矿物绝缘电缆，1934～1936年法、英等国相继正式投产矿物绝缘电缆，到20世纪70年代中叶仅电力用矿物绝缘电缆在世界范围的使用量就已达到50000km以上。由于此种电缆在某些场所使用时具有其它电缆无法替代的优越性，目前一些主要的工业国家，如英国、美国、加拿大、法国、意大利、澳大利亚等，都在大规模生产。一些国际性组织和国家的标准、规范、法规等也规定或推荐在某些场所和部位使用矿物绝缘电缆，尤其在对安全要求很高和环境条件恶劣的场所。国内上世纪70年代中期引入，80年代开始生产矿物绝缘电缆，随着使用量的大量增加，现在已有多家公司从事矿物绝缘电缆的生产，为国内许多重要项目提供了可靠的电缆。

矿物绝缘电缆的主要特性如下：

（1）耐火。电缆的全部材料仅由铜和氧化镁构成，氧化镁本身是一种优良的耐火材料，在高温下的绝缘性能也很好，因此电缆可在接近铜的熔点温度下继续运行，试验证明矿物绝缘电缆在950～1000℃下可持续运行180min。国内外的很多火灾现场也充分证明经火灾后的所有电缆中，仅有矿物绝缘电缆完好无损并能保持连续供电。

（2）耐高温、不老化、寿命长。电缆可在250℃下连续长时间使用，寿命可达数百年。由于电缆全部由无机材料构成，因此不会老化，尤其适用于需要电缆在高温环境下长期使用的场所。

（3）无烟、无卤、安全。在过载和火烧的情况下，电缆不会释放出任何有害气体和烟雾，更不会引发和传播火灾，是真正意义上的“安全型”电缆，这对火灾时确保消防设备连续供电和人员（包括消防救援人员）安全至关重要。

（4）载流量大、过载能力强。氧化镁绝缘材料的导热系数远大于有机绝缘材料。散热非常好。相同截面的矿物绝缘电缆载流量大于有机绝缘电缆的载流量。由于有机绝缘电缆在消防系统中使用加以机械及防火保护，这样在相同载流量下，完全明敷的矿物绝缘电缆至少可比其他电缆降低1～2个截面等级使用。

（5）防水、耐腐蚀。矿物绝缘电缆的护套是无缝的金属铜管，不透水、油和气体，可以在水中敷设长期使用。因为铜具有良好的耐腐蚀性能，在大多数情况下，不需要采取附加保护措施。在有氨及氨气等对铜有强烈腐蚀作用的化学环境中，可在电缆外面直接挤包上一层塑料护套。

（6）节能、环保。由于矿物绝缘电缆导体采用的材料是T2纯紫铜，护套采用的也是磷脱氧的纯紫铜，含铜量高，因此相同截面的电缆，导体直流电阻小，线路损耗少。另铜护套可做PE线使用，既可靠又节约了线材。

（7）安装方便、美观。矿物绝缘电缆经完全退火处理，具有很好的柔软性，矿物绝缘电缆的最小弯曲半径仅为电缆直径的2～6倍，在安装敷设时使用专用工具，施工方便、美观。

4 矿物绝缘电缆与其它类型电缆使用对比

民用建筑消防回路中常用的电缆有耐火电缆（型号为NH-YJV等）、矿物绝缘电缆（型号为BTTZ等），其他一般负荷的线路则采用阻燃型电缆（型号为ZR-YJV等）。

4.1 线路的安全可靠性对比

矿物绝缘电缆无毒、无烟、不会燃烧，本身不会因短路而引起火灾。火灾时可以长时间连续供电，在供火温度950℃时可连180min，并且可以经受火灾时喷淋水和重物坠落的冲击。

而其它耐火电缆只能达到国标《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验》（GB/T 19216-2003），即在750℃温度下燃烧。电缆连续供电90min的要求，且无法承受喷淋水和重物坠落的冲击。为了满足承受喷淋水和重物坠落的冲击，需要穿金属管或密封桥架进行保护，而金属管和金属线槽须涂刷防火涂料。涂刷防火涂料受到众多因素的限制，质量很难保证，影响防火效果。且防火涂料通常需要2～3年涂刷一次，往往很难保证定期涂刷，造成安全隐患。

2001年4月26～28日公安部四川消防研究所按照英国消防研究所的实体火灾实验要求，对市场上的5种电缆在不同敷设方式下进行了实体火灾耐火实验。这5种电缆分别是普通电缆、阻燃电缆、耐火电缆、隔氧层电缆以及矿物绝缘电缆。除矿物绝缘电缆明敷设以外，其他电缆分别采用5种敷设方式：明敷、穿管敷设、埋墙敷设、防火桥架敷设、防火桥架内穿管敷设。矿物绝缘电缆在规定的60min火灾实验中能保证线路的完整性。在燃烧过程中能承受水喷淋及重物冲击；耐火电缆在防火桥架内敷设时能通过60min的火灾实体实验；埋墙敷设的耐火电缆、阻燃电缆、隔氧层阻燃电缆能通过60min的火灾实体实验；其余电缆均失效。（失效记录见表1）

4.2 烟雾和毒气性能对比

矿物绝缘电缆由无机物组成，火烧时不会产生任何烟雾和毒气。聚氯乙烯绝缘电缆在火灾中会释放出烟雾和毒气。交联电缆的卤素含量虽低，但烟雾量和聚氯乙烯绝缘电缆相近。因此，对于人员密集的场所，一旦发生火灾.只有矿物绝缘电缆才能彻底避免“二次灾害”。

4.3 经济性对比

在建筑工程中，不同的电缆需采取不同的敷设方式，主要有以下几种：（1）矿物绝缘电缆明敷，无需特殊保护。（2）耐火（NH）电缆穿金属管、密封金属线槽（外刷防火涂料），或在防火桥架内明敷。（3）普通电缆（阻燃）穿金属管暗敷在不燃烧体结构内，且保护层厚度不得小于30mm。

以上三种方式下敷设的消防回路，在同等防火要求下.可比较其经济性。耐火电缆在穿金属管、密封金属线槽（外刷防火涂料）或防火桥架内敷设时，散热条件差，对载流量影响很大。而矿物绝缘电缆，采用在梯式桥架沿墙、棚等明敷，可很好解决线路的散热问题。矿物绝缘电缆敷设的最小弯曲半径为电缆直径的2～6倍，交联类电缆的最小弯曲半径一般为电缆直径的10倍以上。在相同载流量下，矿物绝缘电缆的外径比其他类型电缆的外径要小得多，重量轻得多，其所需敷设空间将会更小，施工也更加方便。

按照《建筑物电气装置第5部分：电气设备的选择和安装第523节：布线系统载流量》（GB/T16895，15-2002，idtIEC 60364-5-523：1999），在载流量相同的前提下，比较现在电缆价格，矿物绝缘电缆、耐火（NH）电缆和普通电缆的价格比为1.4：1.3：1。穿电线管保护的安装成本上升20%～80%不等，同样在桥架敷设中，普通梯式桥架同防火密封桥架的价格比为1：1.8，安装密封桥架的施工费用还要上升。因此消防回路采用矿物绝缘电缆具有良好的经济性。

5 安装选用时应注意的问题

矿物绝缘电缆的无机绝缘层易吸潮，因此电缆两端和中间连接器必须做好密封处理，应按照国家标准设计图集《矿物绝缘电缆敷设》（99D101-6）安装。

由于矿物绝缘电缆加工长度受到原材料及生产工艺的影响.大规格单芯和多芯电缆的交货长度受到一定的限制，因此设计选择电缆规格时应考虑电缆交货长度。尽可能避免使用中间接头。如选择400mm2的电缆，其交货长度约为30m，但如选用240mm2的电缆双拼使用，则交货长度可达到约70m，这样可避免或减少用中间连接器。

6 结语

国标《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版）、《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）都已明确了对矿物绝缘电缆的使用。《民规》对消防用电设备在火灾发生期间的最少持续供电时间也作了明确的规定，消防设备如消防泵、消防风机、消防电梯等要求持续供电时间大于180min，实际上目前只有矿物绝缘电缆在火灾时能满足此要求。

国内已有许多工程项目使用了矿物绝缘电缆，如航站楼、地铁站及隧道、火车站、医院、广电大厦、通信枢纽、体育场馆、影剧院等公共建筑，还有许多一类高层和超高层建筑。尤其是2008舨《民规》实施后，大量的工程项目设计选用了矿物绝缘电缆作为消防等重要负荷的供电电缆。但是由于对矿物绝缘电缆认识不足，业主、安装、监理也包括很多电气设计人员，仍对使用矿物绝缘电缆持疑虑态度。许多项目在实施前又修改回普通（阻燃）电缆或耐火电缆，认为这样做可节省电缆成本、节省工程造价。实际上采用矿物绝缘电缆不但更安全，而且更经济。

正因为矿物绝缘电缆的安全性和经济性，国内外某些重要项目的供电线路全部采用了矿物绝缘电缆。矿物绝缘电缆的经济性和安全性也得到了验证。随着国内生产技术的成熟和生产能力的提高，矿物绝缘电缆使用成本会不断降低，相信更多的工程项目会全面采用此种安全、节能、环保、经济的“清洁电缆”。