消防线路_矿物绝缘电缆的_选用及发展方向.pdf

消 防 线 路 矿 物 绝 缘 电 缆 的 选 用 及 发 展 方 向 圭 鑫 叁 添禽 2 0 13 年 年 会 专 刊 消防线路矿物绝缘 电缆 的选用及发展 方 向 王 建 明 久盛电气股份有限公司， 浙江 湖州3 1 3 0 0 0 摘要 就矿物绝缘电缆和非标 柔性 矿物绝缘电缆的标准、 结构、 性能、 设计规范、 产品敷设等作了 分析， 比较了两者的区别 ， 从而探讨了非标 柔性 矿物绝缘电缆的可靠性。 关键词 矿物绝缘电缆 ；结构 ；性能 ； 规范 ； 可 靠性 中图分类号 T U 2 4 6 ． 9 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 4 - 8 4 1 7 2 0 1 3 S 1 - 0 0 4 7 - 0 4 0 引 言 随着人们生命安全意识的不断提高， 国家设 计规范如 G B 5 0 0 4 5 --1 9 9 5 高层 民用建筑设计防 火规范 、 G B 5 0 0 1 6 --2 0 0 6 建筑设计防火规范 、 J G J 1 6 _2 0 0 8民 用 建 筑 电气 设 计 规 范 、 J G J 2 4 2 2 0 l 1 住宅建筑电气设计规范 等设计标准 都 明确规定 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 ； 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 。但 由于矿物绝缘电缆 是国家重点高新技术产品， 产品的科技含量 、 制造 工艺都很高 ， 产品生产工艺和有机塑料 电缆完全 不一样， 因此要生产矿物绝缘电缆的生产设备投 入很高。尽管国内已经广泛应用矿物绝缘 电缆有 2 0 a的时间， 但生产的企业并不是很多 ， 专业化生 产矿物绝缘 电缆的企业更少 。同时， 传统 的耐火 电缆没有太高的技术含量 ， 生产 门槛较低 ， 竞争很 激烈 。 因此， 一些企业在传统的耐火电缆的基础上 作 了一些改进 ， 并给其冠以如 1 k V柔性矿物绝缘 电缆、 1 k V柔性合 成矿物绝缘 电缆 、 隔离型柔 性 矿物绝缘电缆 、 金属护套无机矿物绝缘柔性 电缆 等这样的名称 ， 其实质都是传统耐 火电缆 的派生 产品。这些产品都是企业 自 行开发的产品， 它们 是无法满足矿物绝缘电缆国家产品标准要求的， 因此 ， 这些所谓的柔性矿物绝缘 电缆通称为非标 矿物绝缘 电缆。目前 ， 国内有近 2 0种结构的非标 柔性 矿物绝缘 电缆 。设计界也开始质 疑柔 性 矿物绝缘的真伪及可靠性。 什么样的产品才是真正可靠的能在消防线路 中安全使用的矿物绝缘电缆呢矿物绝缘电缆和 非标 柔性 矿物绝缘电缆有什么区别呢下面 就产品的标准、 结构、 性能、 设计规范、 产品的准 入、 产品敷设、 价格、 应用业绩作分析。 1 综合比较 1 产品标准、 定义及术语。在了解矿物绝 缘电缆概念前， 需要了解国家标准对矿物绝缘及 矿物绝缘电缆的定义、 型号规定。国家标准 G B ／ T 2 9 0 0 ． 1 0 -2 0 0 1 电工术语 电缆 对矿物绝缘的 定义是 由紧压的矿物粉末组成的绝缘 。国家标 准 G B 5 0 0 5 4 --2 0 1 1 低压配电设计规范 、 行业标 准J G J 2 3 2 -2 0 l 1 矿物绝缘电缆敷设技术规程 对矿物绝缘 电缆有 明确的定义 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 电缆产品的国家标准 G B ／ T 1 3 0 3 3 --2 0 0 7 额定电压 7 5 0 V及以下矿物绝缘 电 缆 中明确规定了矿物绝缘电缆的型号为 B T T Z 、 B T T v Z 、 wD B T T Y Z、 B T T Q、 B I I Q、 WD B T ／ Y Q 六个型号， 很明显非标 柔性 矿物绝缘电缆不是 采用密实的矿物粉末组成 的绝缘 。因此 ， 它不属 于矿物绝缘类电缆 ， 其性能是无法满足矿物绝缘 电缆 国家标准要求的。 2 产品的结构 结构详见0 9 D 1 0 1 -6 矿物 绝缘 电缆敷设 。矿物绝缘 电缆 的结构是退火 铜做导体 ， 紧压无机矿物材料氧化镁作绝缘 ， 无缝 铜管作护套的电缆。其结构如图 1 所示。 非标 柔性 矿物绝缘电缆 的结构千奇百怪 ， 各个生产厂家结构都不一样 ， 所采用 的原材料也 不一样 ， 都是采用各 自的企业标准生产 的非标产 品 ， 这 些产 品均无 国际、 国家、 行 业标 准。电缆 结构形式以及所采用的原材料 的迥异 ， 必将导致 一 47 碧 蠡 鼍 毳 篙 患 祷禽 2 0 1 3 年 年 会 专 刊 消 防 线 路 矿 物 绝 缘 电 缆 的 选 用 及 发 展 方 向 单芯 电缆 二芯 电缆 三芯电缆 四芯电缆七芯 电缆 ⑥ ⑩ ⑥ ⑧ ⑧ 1 ． 导电线芯 2 ． 绝缘材料 氧化镁 3 ． 铜护套 4 ． P V C [- 护套 特殊场合 图 l 矿物绝缘电缆结构 电缆整体性能的千差万别 。 3 防火性 。矿物绝缘电缆 的防火性除满足 其产品标准规定 的 1 8 0 ra i n 、 9 5 0 的耐火 时间 外 ， 还应按照公安部消防研究所 2 0 0 1 年进行的火 灾实体试验要求进行验证 。实验室和实体火灾试 验都验证了矿物绝缘电缆的可靠性。非标 柔 性 矿物绝缘电缆目前仅小规格 外径 2 0 m m以 下 能满足 B S 6 3 8 7 C、 W、 z的实验室试验 ， 大部分 外径 2 0 m m以上的规格 都无法满足 B S 6 3 8 7 C、 w、 z B S 6 3 8 7 1 9 9 4明确规定 ； 该试验装置是适合 电缆直径 2 0 i l l m以下的电缆 ， 外径 2 0 m m以上的 电缆无法按照该试 验装 置进行试验 ， 更没有按 照公安部消防研 究所的实体火灾要求进行过验 证。其防火性及火灾现场能否经受水喷淋的撞 击、 烧损物的跌落冲击无法知晓。 4 载流量。矿物绝缘电缆 由于采用氧化镁 作为绝缘材料， 而氧化镁的导热系数大， 散热好， 因此 ， 对于相同截面的电缆而言 ， 矿物绝缘电缆性 能与常规电缆相比， 能输送更大的电流。矿物绝 缘电缆 的载流 量是 具有 国家标 准 的 G B ／ T 1 6 8 9 5 ． 1 5 _2 o 0 2 建筑物 电气装置 第 5部分 电 一 4 8 一 气设备的选 择和安装 第 5 2 3节 布线系统 载流 量 ， 是有据可查 的、 安全的。非标 柔性 矿物 绝缘电缆的载流量都没有国家标准 ， 也没有行业 标准。电缆结构及散热条件的不 同， 必将导致相 同截面电缆的载流量千差万别 ， 使设计人员设计 时缺乏设计依据 ， 无法 正确确定所采用电缆 的规 格大小 。 5 无烟无卤。 目前 国内火灾中电缆燃烧产 生的有毒气体是导致火灾人员伤亡 的主要 因素 ， 矿物绝缘电缆 自身不会燃烧 ， 也不会释放出任何 气体 ， 透光率达到 1 0 0 ％ ， 是一种严格意义 的无 烟 无卤电缆 ， 真正安全、 环保。非标 柔性 矿物绝 缘电缆 因无国家标准， 其产 品说明书中对产品的 无烟无卤性往往不提及 ； 有些厂家虽会提及 ， 但它 们资料显示的产品透光率基本上大于 6 0 ％ ， 更有 一 些结构的柔性 电缆采用 了大量有机塑料材料 ， 透光率达不到 6 0 ％。电缆的无烟无 卤性无 法与 国标矿物绝缘电缆相提并论。 6 耐过载能力。矿物绝缘电缆采用的绝缘 材料 氧化镁 的熔点是 2 8 0 0 o C， 与普通电缆相 比， 矿物绝缘 电缆载流量可以提高一个截面等级 ， 同时能承受相当大 的过载， 其过载能力可以达到 正常载流量的 1 0倍以上 ， 同时矿物绝缘 电缆过电 压后可以很快恢复 ， 不会 损坏绝缘。对一些 消防 线路 ， 由于长时问不用， 在维护不好 的情况下 、 一 些消防动力设 备会 生锈 ， 这时启动 电流会很大。 如果 电缆过载能力不强 ， 则 电缆本身 的安全就会 现问题， 如短路或火灾， 更别说启动消防设备了。 非标 柔性 矿物绝缘 电缆因无 国家标准 ， 无法判 别其耐过载性如何。对应在火灾等恶劣工作条件 情况下 ， 其工作运行状况如何、 无法判别。根据参 考文献[ 1 ] ， 柔性矿物绝缘电缆容易过电压击穿， 而且过电压击穿后 ， 绝缘损坏 ， 无法恢复。 7 使用寿命 。由于矿物绝缘 电缆全部采用 密实的无机材料 ， 不老化 ， 使用寿命可以按照铜护 套氧化腐蚀的速率来算。资料显示 ， 铜护套氧化 0 ． 2 5 mm在 2 5 0 o C的环境温度下需要 2 5 7 a ， 而矿 物绝 缘 电缆 的 铜 护 套 厚 度 一 般 都 在 0 ． 4 8～ 1 ． 1 7 m m， 实际使用温度又低于 2 5 0℃ ， 所 以该电 缆是一种永久性 的电缆。同时 ， 矿物绝缘 电缆过 火以后， 仍能使用。因此矿物绝缘电缆的使用寿 命可以长达 2 5 0 a以上， 可 以在工程整个寿命期 消 防 线 路 矿 物 绝 缘 电 缆 的 选 用 及 发 展 方 向 圭 鑫 叁 濡禽 2 o 1 3 年 年 会 专 刊 内不需更换 电缆 ， 减少整个 寿命期 的工程成 本。 非标 柔性 矿物绝缘 电缆因无 国家标准 ， 各个厂 家 自行按其标准生产 ， 隔火材料的使用寿命千差 万别， 无法判别其使用寿命如何。 8 金属护套可作保护接地线 。矿物绝缘电 缆的铜护套具有连续性和极低的接地 电阻 ， 铜护 套截面一 般 大 于 电缆导 体 截 面 的 5 0 ％ ， 按 G B 1 6 8 9 5 ． 3 一 ． 2 0 0 4 建筑物 电气装 置 第 5 ． 5 4部 分 电气设备的选择 和安装接地配置 、 保护导体和保 护联结导体 第 5 4 3 ． 1 条规定 矿物绝缘电缆的铜 护套可用作 P E导体。因此， 可以省略一根保护 接地线， 降低工程造价。非标 柔性 矿物绝缘电 缆 因无 国家标准 ， 无法判别其金属护套可否用作 P E导体， 以达到降低成本的目的。 2 设计规 范 产品进入设计规范必须是成熟的产品。具有 国家标准的矿物绝缘 电缆在 国内应用 了近 2 0年 ， 产 品才在 2 0 0 5年进入设计规范。 目前 ， 国家级及 地 方 级设 计 规 范 中都 明确规 定 了消 防线路 应 宜 采用矿物绝缘电缆 ， 如 G B 5 0 0 4 5 --1 9 9 5 、 G B 5 0 0 1 6 --2 0 0 6明确 了矿 物绝 缘 电缆 可 以直 接敷 设 ， J G J 1 6 0 0 8规范明确 了特级建筑应采用矿 物绝缘 电缆 。最新修订的消防规范中也明确了在 重要的建筑及重要的线路 中应尽量采用矿物绝缘 电缆。 非标 柔性 矿 物绝缘 电缆在现有 的国家级 或地方级设计规范中没有找到可以设计应用的依 据。这些产 品在 国内刚推 出的时间不长 ， 国家级 产品标准还没有形成 ， 企业标准也在不断修改 ， 产 品型号 、 产品名称也在不断调整。对一个没有定 型的产品 ， 其本身的产 品质量都无法保证 ， 更别说 耐火性 、 安 全性 能 的保 证。因此 ， 这些 非标 柔 性 矿物绝缘 电缆综合性能替代不 了 B T I Z矿物 绝缘电缆。 同时 ， 从 现有 的 国家 级设 计规 范 高规 、 建 规 来看 ， 消防线路能直接敷设 的电缆只有矿物 绝缘电缆 ， 其他 电缆是不可以在消 防线路明敷设 的。 3 从市场准入来看 随着国家对 消防产 品的关 注， 中国质量认证 中心提出了消防用 矿物绝 缘电缆需 要进行 C Q C 认证 ， 并列入 中国质量认证 中心 C Q C认证 目录。 通过 C Q C认证的产品 ， 国家认可企业能提供合格 的产品。因为 C Q C认证不但要求企业对所生产 的产品进行型式试验 ， 而且检查人员进工厂 ， 对生 产产品的工艺流程 、 生产设备 、 检测设备、 产品标 准进行检查 ， 全部合格后才能颁发证书。 目前 国 内生产矿物绝缘电缆的企业都获得 中国质量认证 中心颁发 的 C Q C认证证书， 可以进入市场进行销 售 。 非标 柔性 矿物绝缘 电缆还未纳入 中国质 量认证中心的 C Q C认证 目录 ， 也就是说 ， 中国质 量认证中心不认可该产品的安全．1生及可靠性。现 在厂家提供一张或几张耐火检测报告 ， 并不能代 表全系列电缆其耐火性及安全性的可靠 ， 不能凭 一 张检测报告或几张检测报告来推断全系列产品 的合格。矿物绝缘电缆需要看 C Q C认证。只有 通过国家机构颁发的认证后 ， 产品才是可靠的、 受 控的。 4 安装敷设 矿物绝缘电缆 目前在国内应用了 2 O多年 ， 国 内从大到小 的安装公司都使用过， 安装非常方便 ， 而且国家级标准安装图集 0 9 D 1 0 1 - 6 矿物绝缘电 缆敷设 已于 2 0 0 9年 1 2月颁布 ， 企业也能提供免 费的安装 指导。矿物绝缘 电缆 的交货状态是 软 态 ， 弯 曲半径在 2 D～6 D 间 “ 柔性” 矿物绝缘 电 缆弯曲半径在 I O D～ 2 0 D间 ， 更适合在小空间敷 设 。同时矿 物绝缘 电缆可 以直 接 明敷 ， 放线 、 固 定 、 施工、 排线更容 易。在施工安装 及质量验 收 时， 矿物绝缘电缆有行业标准 J G J 2 3 2 _2 0 1 1 矿 物绝缘 电缆敷设技术规程 作为保 证工程安装 质 量 的依据。相反 ， 非标 柔性 矿物绝缘电缆没有 相关安装敷设的国家及地方标准 ， 施工质量无 法 控制 。 5 价 格 矿物绝缘电缆 随着生产工艺 的不断完善 ， 制 造成本大大下降， 同时销售额的成倍提升 ， 矿物绝 缘 电缆 已从所 谓 的天价 电缆 变成普通 电缆。 目 前， 矿物绝缘电缆比耐火交联电缆 Z B N Y J V 仅 高 1 0 ％ ， 比低 烟 无 卤耐 火 电 缆 甚 至 低 8 ． 5 ％ 。 一 49 圭 鑫 蠢 霜 祷禽 2 0 1 3 年 年 会 专 刊 消 防 线 路 矿 物 绝 缘 电 缆 的 选 用 及 发 展 方 向 2 0 0 1 年北京人 民大会 堂大礼 堂改建项 目使用矿 物绝缘电缆与普通耐火电缆综合 比较 包括寿命 期 电缆成本 、 附件 、 线糟 、 安装人工费等 ， 使用矿 物绝缘电缆的造价是耐火电缆的 9 7 ． 5 9 ％。矿物 绝缘电缆可以直接敷设 ， 因此采用矿物绝缘 电缆 比采用耐火电缆的综合成本可以便宜 2 0 ％以上。 6 应用及业绩 矿物绝缘电缆在 国内已经使用了 2 0 a时间 ， 完成 的业绩也有 1 0万多个 ， 国内也有近 l 0家企 业在生产 ， 是个非常成熟可靠 的产品。特别是在 2 0世纪韩国地铁着火及英 国国王十字地铁着火 后 ， 世界上各个 国家纷纷在消防线路 中广泛采用 矿物绝缘 电缆。我国在 2 0 0 3年重庆轻轨上就用 了非常多的矿物绝缘电缆 ， 效果非常好 ， 因此在随 后的重庆地铁 1号线 、 轻轨三号线 1期、 2期都大 量使用矿物绝缘 电缆 ， 2 0 0 4年广州地铁也使用 了 矿物绝缘电缆 ， 上海地铁 2号线延伸段 、 4 、 6、 7 、 8 、 1 0 、 1 1 、 1 3 号线都采用了矿物绝缘电缆， 苏州独墅 湖隧道都采用 了矿物绝缘 电缆。除地铁 、 隧道 以 外 ， 民用建筑 中也大量采用矿物绝缘电缆 ， 如人 民 大会堂 、 国家大剧院、 国家体育馆 、 国家游泳馆等 奥运工程 、 2 0 1 0年上海世博一轴 四馆 、 2 0 1 1年广 州亚运会开 、 闭幕海心沙岛、 地下大空间、 主媒体 中心 、 广州西塔 、 天津津塔 、 上海 中心都使用 了矿 物绝缘 电缆。 目前 ， 对一些人员密集场所 、 财产重 要场所 ， 按设计规范的要求 ， 都在广泛地使用矿物 绝缘电缆。 非标 柔性 矿物绝缘 电缆推 出时问不长 ， 靠 企业的强大推动 ， 确实在行业 内造成 了很大 的影 响。但电缆的可靠性及实用性还不尽如人意， 其 防火性 、 无烟无卤特性无法超越矿物绝缘 电缆或 替代矿物绝缘电缆 。目前 ， 该产品在 国内实际应 用的工程不多 ， 而且这些产品都是用于消防线路 ， 一 5 0 一 消防线路平时不工作 ， 因此还无法取得在工程 现 场中使用的第一手资料 。 我国鼓励新产品的开发 、 新技术的应用 ， 鼓励 创新 ， 但需要 建立在可靠、 实用 、 安全的基础上 。 矿物绝缘电缆在 国内经过 2 0多年的应用 ， 矿物绝 缘电缆技术也在不断完善， 整个线路是非常安全 的、 可靠的。非标 柔性 矿物绝缘 电缆应用情况 如何无法知晓， 所 以， 对于不成熟 的产品， 不可轻 易用于关系人民生命财产的消防安全领域， 不可 拿人 民的生命财产做实验品、 牺牲品。 _ j 结 语 综上所述 ， 从产品标准和设计规范来看， 矿物 绝缘 电缆没有 刚性和柔性之分。目前 ， 世界上只 承认矿物绝缘电缆 ， 消防线路选用矿物绝缘 电缆 符合 国内的设计规范 ， 国外的设计规范都有明确 的规定。美 国 u L认证机构 2 0 1 2年 9月 1 2日发 出通告 ， 取消耐火 电缆在 消防线路 中的应用。因 为经过 U L论证 ， 耐火 电缆在消防线路 中供电时 间达不到 2 h及以上 。同时， 我们也看到一些非 标 柔性 矿物绝缘电缆已经被淘汰。因此 ， 无论 国内还是国外 ， 都要求消防用 电缆必须满足实体 火灾 的要求 ， 耐火 电缆不论采用什么名称 ， 也不论 在实验室满足多长时间的燃烧实验 、 振动试验 、 水 喷雾试验 ， 都需要经过火灾实体试验的验证。 U L的认证通告及最新消防规范的修订情况 ， 对国内其他设计规范的制订及修订 ， 对消防用电 缆的应用具有划时代的指导意义。 【 参考文献】 [ 1 ] 矿物绝缘电缆与柔性防火电缆耐火等性能的比较 [ N] ． 电线电缆报． [ 2 0 0 9 0 8 2 1 ] ． 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 8 4 3 9