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矿物绝缘电缆设计、特性及应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-01-03  来源:中国建筑电气网
 矿物绝缘电缆设计、特性及应用
久盛电气股份有限公司

根据国标《额定电压750V及以下矿物绝缘电缆及终端》(GB13033),近几年,为了提高电气线路的安全等级,减少电气火灾事故的发生及损失,国家建设部、公安部以及一些地方政府相继出台了电气设计规范,并明确规定在一些重要的电气线路或场所宜采用矿物绝缘电缆,进一步拓宽了矿物绝缘电缆的应用范围。

由于矿物绝缘电缆全部材料都是采用无机材料,由紧压的矿物粉末组成的绝缘,所以它就具有一些其它电缆所不可能具有的优点。表现在可防火、载流量大、耐机械损伤、防水、耐腐蚀、寿命长、安全、耐过载、耐高温、防蚁、防鼠咬、铜护套作保护接地线等特点。

进入二十一世纪以来矿物绝缘电缆生产企业如雨后春笋般涌现在祖国大地,大型超大型建筑物不断采用矿物绝缘电缆,进口产品被中国制造所替代,笔者几年来对矿物绝缘电缆进行了跟踪和统计,发现以下可借鉴的事项:

由于矿物绝缘电缆在二十世纪二十年代中期有西方发达国家研制、生产、推广和使用,而且各国条件不同,其生产线的差异就出现了,因而我国各企业引入的设备五花八门,导致产品规格有较大的差异。

各生产厂家使用的矿物材料主要是氧化镁,导体是铜棒,由于铜的熔点是1083℃、氧化镁的熔点是2800℃,因此该种电缆可以在接近铜的熔点的火灾情况下继续保持供电,是一种真正意义上的防火电缆。是目前唯一能在1000℃的火灾中保持三小时的供电能力并能承受消防水喷淋及重物跌落冲击的安全类电,作为配线使用时,国内习惯称作氧化镁电缆或防火电缆。由于氧化镁的凝固、灌注工艺不同,导致产品的导电铜棒与铜外壳之间的绝缘有较大但差异。选择产品时要考虑其因数。
 

生产流程

一、设计选型方法

     1、型号的选择

     BTTZ、BTTVZ、WD-BTTYZ(重载)适用于线芯和护套之间以及线芯和线芯之间的电压不超过750V

交流和直流有效值的场合。

     BTTQ、BTTVQ、WD-BTTYQ(轻载)适用于线芯和护套之间以及线芯和线芯之间的电压不超过500V

交流和直流有效值的场合。

     下列情况应采用带塑料护套的矿物绝缘电缆

     1.1 电缆敷设在对铜护套有腐蚀作用的环境。

     1.2 直埋或穿管敷设时。

     1.3 明敷设在建筑物非技术空间,有美观要求的场所。有防火要求的地方,应采用无卤低烟的塑料外护套

2、规格的选择

     2.1 根据电缆的敷设环境,确定电缆最高使用温度,合理选择相应的电缆载流量,确定电缆规格。

     2.1.1 矿物绝缘电缆按电缆温度不同有两种载流量的选择。

     2.1.2下列敷设条件下,应按正常的工作温度为70℃,选用电缆载流量

     a. 沿墙,支架,顶板及桥架等明敷线路。

     b. 与其他种类电缆共同敷设在同一桥架,竖井,电缆沟,电缆隧道的线路。

     c. 其它由于电缆护套温度过高易引起人员伤害的或设备损坏的场所。

    2.1.3 电缆单独敷设于桥架,电缆沟,穿管无人触机的场所,可按正常工作温度105℃选用载流量。

2 、2应根据线路实际长度及电缆交货长度,合理确定矿物绝缘电缆规格。

     由于矿物绝缘电缆加工长度受到原材料的限制,大规格单芯和多芯电缆的交货长度,无法同塑料电缆一样长(见P18电缆数据表)。因此选择规格时需要考虑电缆的交货长度。尽可能避免使用中间接头。

     例1:计算负荷为1000A的线路,按照最高使用温度不超过70℃要求。根据表3选择400mm2。交货长度为60米。若线路长度大于60米则选用240m2双拼,交货长度达到99米,可避免使用中间联接,更长的线路也采用240m2双拼联接。因为线路越长敷设条件越苛刻。采用小规格的电缆易敷设。例2:根据计算负荷采用4x25mm2的多芯电缆,若超过交货长度124米的,可以考虑采用4x(1x25)的单芯电缆,其交货长度可以达到425米。无需中间接头。

3、设计要点:

     3.1铜护套可做PE接地线,故一般无需PE线。

     3.2对应于16mm2以上塑料电缆可以降截面使用。若塑料电缆设计4x185+95,那么对应的矿物绝缘电缆为BTTZ  4X(1X150)。

     3.3双拼、多拼一般无需考虑系数。

     3.4利用大截面电缆双拼或多拼代替母线槽,可降低工程投资,增加线路安全性。

     3.5 采用我公司专用分支接线盒,可以实现电缆的分支。

 

二、产品特性

防火

  由于电缆全都是由无机物(金属铜和氧化镁粉)组成,它本身不会引起火灾,不可能燃烧或助燃。由于铜的熔点是1083℃、氧化镁的熔点是2800℃,因此该种电缆可以在接近铜的熔点的火灾情况下继续保持供电,是一种真正意义上的防火电缆。是目前唯一能在1000℃的火灾中保持三小时的供电能力并能承受消防水喷淋及重物跌落冲击的安全类电。

 载流量大

  氧化镁绝缘材料的导热系数远大于云母绝缘及有机绝缘材料,散热好。因此对于相同截面的电缆而言,矿物绝缘电缆能比云母绝缘及有机绝缘电缆输送更大的电流。
      
由于国家相关规范对消防线路的规定:阻燃、耐火等有机绝缘电缆明敷设时必须穿带有防护措施的金属管或封闭桥架,而矿物绝缘电缆可以直接明敷设,因此可以比有机绝缘电缆考虑更少的降容系数,自然降低了截面要求。对于16mm2以上的线路,至少可以降低一个截面,对不允许人接触的地方,至少降低两个截面。 

        防水性好

  矿物绝缘电缆采用的铜护套是无缝铜管,水分子完全被阻隔在外,是一种真正意义上的防水产品。

        防爆

  矿物绝缘电缆采用的铜护套是无缝铜管,而且氧化镁粉又是紧密压实的,可燃性气体、油汽、火焰就不能到达与电缆连接的电气设备,因此电缆具备防爆特性。

        耐腐蚀

  铜有较好的耐腐蚀性,在正常使用的环境下不需要任何附加的保护,在特殊的环境条件下,如对铜有较强的腐蚀作用的环境中,只需在电缆外面增加一层塑料外护套就可以达到防腐性,所以电缆有很好的耐腐蚀性。

        耐高温

  矿物绝缘电缆可在250℃高温下连续正常工作,在接近铜的熔点1083℃下短时工作,而氧化镁绝缘材料此时不会发生任何性质的变化。该特性适合在冶金、水泥及其它高温环境中使用。

        耐机械损伤

  矿物绝缘电缆的导体、金属护套有一定的强度和韧性,氧化镁在电缆加工过程中又是经过高度压缩的,导体、护套、绝缘组成了一个密实的整体。所以电缆在遭受冲击弯曲、压扁、扭转等变形时护套不会损坏,芯线之间以及芯线和护套之间的相对位置保持不变,不会产生短路,也不会影响电气性能。

        弯曲半径小、敷设空间小

  矿物绝缘电缆是一密实的整体,最小弯曲半径不大于6D(D-电缆的直径),所以安装方便,减少了线路敷设所占用的空间。适合代替母线槽,敷设在空间小的场所。

        无烟无毒

  矿物绝缘电缆全都是由无机物(金属铜和氧化镁粉)组成,因而即使在火灾条件下电缆不会自燃也不会产生烟雾和有毒气体,是真正意义上的安全、环保电缆。

        耐过载

  矿物绝缘电缆绝缘采用氧化镁,氧化镁的熔点是2800℃,与普通塑料电缆相比,矿物绝缘电缆的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10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。

        寿命长

  矿物绝缘电缆采用的材料全部是无机材料,不老化。使用寿命可以按照铜护套氧化腐蚀的速率来计算。资料显示,护套氧化0.25mm在250℃的环境温度下需要257年,而矿物绝缘电缆的铜护套厚度一般都在0.31-1.17mm之间,实际使用温度又低于250℃,所以该电缆是一种永久性的电缆。

        铜护套可以作接地线

  对于矿物绝缘电缆,由于铜护套的连续性和极低的接地电阻,因此可以作为接地导线使用,这样可以省略一根保护接地线。

 

三、矿物绝缘电缆敷设的一般要求

     
 1、电缆在敷设前,均应检查电缆是否完好,绝缘电阻是否达到标准要求。
     
 2、电缆敷设时,其固定点之间的间距,除支架敷设在支架处固定外,其余可按下表推荐的数值固定。
     
 在明敷部位,如果相同走向的电缆大、中、小规格都有,从整齐、美观方面考虑,可按最小规格电缆标准要求固定,也可分档距离固定。当电缆倾斜敷设时,电缆与垂直方向成30°及以下时,按垂直间距固定;大于30°时,按水平间距固定。

      3、电缆敷设时,在转弯处、中间连接器两侧,有条件固定的应加以固定。
     
 4、计算敷设电缆所需长度时,应考虑留有1%的余量。
     
 5、对电缆在运行中可能遭受到机械损伤的部位,应采取适当的保护措施。
     
 6、单芯电缆敷设时,应逐根敷设,待每组布齐并矫直后,再作排列绑扎,绑扎间距以1-1.5m为宜。
     
 7、电缆在对铜护套有腐蚀作用的环境中敷设时,或在部分埋地或穿管敷设时,应采用聚氯乙烯外护套或低烟无卤外护套。
     
 8、布线过程中,电缆锯断后应立即对其端部进行临时性密封。    

9、电缆全长均为直线敷设或联接用电器可能产生振动时,要在允许的场合设置膨胀环。

10、一般矿物绝缘电缆无需穿管敷设,特殊场合必须穿管的

      11、可以埋地敷设,但最好不要有中间接头,如无法避免,则接头处需
做好防水处理或设置电缆井。
     
 12、对于大截面单芯电缆,用于交流电网时应采取涡流消除措施,在交变电流作用下,铜护套上会形成横向涡流,会造成能量损耗。当线路负荷特别大而需要两组以上的电缆时,可按两组或多组铺设,但每组之间要留有两倍电缆外径的距离,而且每组电缆接线位置应相同。此外,在电缆进配电箱、柜时,为固定电缆需在箱柜的板面上打孔,同样为防止电缆在进箱、柜的铁皮面上产生旋涡,在箱柜板面上应按图2所示的方式开孔,或加垫非磁性材料的隔板固定电缆,这种支架一般采用铝母线或铜母线加工制作、打孔,当采用扁钢或角钢制作支架时,这时也应参照上述方法开孔,以防涡流产生。

四、应用领域

矿物绝缘电缆已广泛应用于高层建筑、购物中心、星级酒店、医院、剧场、会议中心、图书馆、博物馆、政府机关、金融中心、广电中心、体育中心、工矿、机场、隧道、地铁、轻轨、地下车库、人防、船舶、石油化工、

海上石油平台、航空航天、钢铁冶金、烟草、军工等。

  1、高层建筑

  普通照明、应急照明、火灾报警、消防电气线路、应急电梯和升降设备线路、计算机房控制线路、主干/分干配电系统线路、双电源控制线路。

2、机场候机楼

  普通照明和供电、应急照明、火灾监测系统、火灾报警系统、消防电气线路。

  3、地铁、轻轨、遂道

  普通照明、应急照明、火灾报警、消防电气线路、通风线路和救生系统。

 4、购物中心、酒店、医院

  普通照明、应急照明线路、应急广播线路、应急电梯、消防线路和升降设备线路。

  5、会议中心、体育中心、剧院

  普通照明、应急照明线路、应急广播线路、应急电梯和升降设备线路。

6、图书馆、博物馆、数据处理中心

  普通照明、应急照明线路、火灾报警控制线路、消防电气线路。

  7、停车场、地下车库、人防

  普通照明、应急照明、火灾报警、消防线路和通风线路。

8、名胜古迹

  普通照明、应急照明、火灾报警、消防电气线路。

  9、石油化工、石油平台

  普通照明、应急照明线路、高温场所、消防线路、大动力线路、潜在危险爆炸区域线路。

10、军舰、船舶

  发电机房输电线路、火灾监测系统、火灾报警系统、烟气排放和通风线路、厨房用电线路、大动力线路、双电源控制线路、应急照明、应急广播线路、计算机房控制线路。

11、钢铁冶金

  高温环境动力和控制线路、应急电源、大动力线路、不能断电的供电线路、发电机房输电线路。

  12、发电厂

  大动力线路、普通照明、应急照明、火灾报警、消防电气线路。

13、电站、核电站

  普通照明、应急照明线路、计算机房控制线路、大动力线路、高温环境动力和控制线路、潜在危险爆炸区域线路。

 14、航空航天

  普通照明、应急照明线路、计算机房控制线路、大动力线路、高温环境动力和控制线路、潜在危险爆炸区域线路。

 15、油库、弹药库

  普通照明、应急照明、火灾报警、烟气排放、易燃易爆和通风线路。

  16、工矿

  排烟风机、高频加热炉、高温场所、消防线路、大动力线路。

 五、工程案例 

 

 

 
 
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