隨著國內經濟建設的迅猛發展，人們對消防安全的重視程度與日俱增，自2015 年設計規范 GB50016-2014《建筑設計防火規范》重新修訂實施后，明確要求礦物絕緣類不燃電纜強制應用于消防配電線路設施，至此礦物絕緣電纜在國內市場呈現出爆炸式增長。傳統礦物絕緣電纜也被稱為（剛性）礦物絕緣電纜，其防火性能出色、科技含量高，但制造過程復雜， 生產企業需要投入較高資金用于技術研發及裝備改良。雖然該產品在我國推廣應用已經超過20 年，但國內有能力研制的企業并不多，尤其是專業化礦物絕緣電纜生產企業更為稀缺。同時，受其結構特點的限制，礦物絕緣電纜的交貨長度隨導線截面(mian)增(zeng)大(da)而縮短，長距(ju)離敷(fu)(fu)設時中間接頭(tou)多(duo)、氧化鎂(mei)絕(jue)緣易(yi)吸潮(chao)、電纜剛(gang)度大(da)敷(fu)(fu)設不(bu)便等特點，除少(shao)數具(ju)備先進施工(gong)水準的企業外，被大(da)多(duo)數安裝公司抵觸使用。

因此，一些生產企業針對礦物絕緣電纜須滿足 BS6387C、W、Z 的防火檢驗標準，在傳統有機塑料電纜制造工藝的基礎上，進而推廣了一系列同樣滿足該檢驗標準的產品，目前該類產品尚無國家相關標準，業內也被稱為非標礦物絕緣電纜。由于構造類似于有機電纜，故而冠以（柔性）礦物絕緣電纜之名，借此替代傳統（剛性）礦物絕緣電纜。

通過近幾年的市場推廣，非標（柔性）礦物絕緣電纜在國內也取得了諸多(duo)業績，但非標（柔性(xing)）礦物電纜是否等同于傳(chuan)統(tong)（剛性(xing)）礦物電纜？其耐火性(xing)能、安(an)全可靠性(xing)與傳(chuan)統(tong)（剛性(xing)）礦物電纜有何區(qu)別？筆者結(jie)(jie)合現(xian)行國家標準(zhun)及規范，就兩者產品的結(jie)(jie)構原理、電氣性(xing)能、施工特點(dian)進(jin)行綜合比(bi)較。

1 礦物絕緣電纜綜述

1.1 傳統（剛性）礦物絕緣電纜誕生于19 世紀末，由瑞士工程師ArnoldFrancoisBorel 提出設想，并于1896年獲得專利權， 隨后于1934-1936 年投入到法、英生產便迅速發展。我國于上世紀60 年代研制，最初只涉及軍事領域，80 年代中期出現工業化生產，如今已被全面推廣到建筑領域。按照 GB50054—2011《低壓配電設計規范》、JGJ232—2011《礦物絕緣電纜敷設技術規程》對其定義為 ：在同一金屬護套內，由一根或數根導體經緊壓成形的粉末礦物絕緣密實組成。GB/T13033-2007《額定電壓750V 及以下礦物絕緣電纜及終端》明確規定礦物絕緣電纜的型號包括750V 重型（BTTZ、BTTVZ、WD-BTTYZ）、500V 輕型（BTTQ、BTTYQ、WD-BTTYQ）共六種型號，根據表1 可知（柔性）礦物絕緣電纜的絕(jue)緣并(bing)非(fei)采(cai)用(yong)密實(shi)礦(kuang)物粉末(mo)組成。因此(ci)從嚴(yan)格(ge)意義來講，它并(bing)非(fei)礦(kuang)物絕(jue)緣類電纜。

表1 常見礦物絕緣電纜結構對比

1.2 非標（柔性）礦物絕緣電纜發明較晚，最初于上個世紀70 年代由瑞士 Studer 公司研制而成。我國自2001 年出現該產品后，其種類也在不斷變化，諸如 YTTW- 金屬護套柔性礦物絕緣電纜、NG-A（BTLY）- 隔離型柔性礦物絕緣電纜、BBTRZ- 柔性礦物絕緣電纜等，目前各個(ge)生產(chan)廠家自行對(dui)產(chan)品命名(ming)，原材料及制造標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)也(ye)不盡(jin)相同。由于還未頒(ban)布相關的國家標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，現今只能參(can)考一些企業(ye)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)或行業(ye)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，其防火性能更是缺乏依據。

2 結(jie)構原理(li)比較

2.1 絕緣(yuan)材(cai)料

2.1.1 （剛性）礦物絕緣電纜的(de)絕緣采用(yong)無(wu)機(ji)(ji)礦(kuang)物(wu)材質 MgO（氧化鎂(mei)）粉(fen)末壓縮密(mi)實(shi)而成，通常(chang)填充密(mi)度(du)為(wei)75%~80%，如表2 所(suo)示，其熔點遠遠超過(guo)銅護套熔點（1083℃），且(qie)電阻率受溫度(du)變化影響小，在(zai)高溫下具有優良的(de)電絕緣性(xing)和散熱性(xing)，作為(wei)無(wu)機(ji)(ji)礦(kuang)物(wu)材料(liao)，其天(tian)然的(de)不燃(ran)性(xing)以(yi)(yi)(yi)及無(wu)煙無(wu)鹵(lu)特性(xing)非常(chang)適合于重要場所(suo)消防配電線路，唯一(yi)的(de)不足是MgO 易吸收(shou)空氣中(zhong)的(de)水分，電纜(lan)(lan)的(de)臨時封端或電纜(lan)(lan)頭制作須在(zai)1h 內完成，否(fou)則絕緣阻值會迅速降至10MΩ 以(yi)(yi)(yi)下。但由于MgO H2O（熱水） Mg（OH）2 ↓屬可逆反應，在(zai)施工(gong)過(guo)程中(zhong)利用(yong)火焰(yan)噴(pen)燈等方式對電纜(lan)(lan)端部區(qu)域反復加(jia)熱，可以(yi)(yi)(yi)消除這一(yi)缺點。

表2 絕緣材料性能對比

2.1.2 而（柔性）礦物絕緣電纜的絕緣材料就難以統一了， 最具代表性的就是采用耐火（NH）電纜常用的云母帶繞包。在此以 A 類耐火級的合成云母 KMg3（AlSi3O10）F3 為例 ： 它是以 F- 代替（OH）-，在常壓下合成出的大晶體人工云母， 再用粘合劑將云母片粘貼于玻璃布上。參考表2 可知，其熔點不足氧化鎂粉的1/2，導熱率僅為氧化鎂粉的1/10，常溫下電阻率略高于氧化鎂粉，但伴隨溫度上升電阻率卻顯著下降， 該材料在有機耐火電纜（如 NH-YJV）中只能作耐火層，而不可作為絕緣層，因為其絕緣性能、散熱性能遠不及交聯聚乙烯。云母帶(dai)也同樣具有易受(shou)(shou)潮的缺(que)陷，其(qi)受(shou)(shou)潮后(hou)絕緣(yuan)迅(xun)速下降， 且不可恢復(fu)。而其(qi)他諸如 BBTRZ、NG-A（BTLY）竟然采(cai)用交聯聚(ju)乙(yi)烯作為(wei)絕緣(yuan)層，其(qi)構造(zao)已(yi)完(wan)全脫離了無機礦物類絕緣(yuan)的定義。

2.2 金屬外護套

2.2.1 （剛性）礦物絕緣電纜的(de)采用無縫銅(tong)管(guan)作為外護套， 具體生產工(gong)藝流程如(ru)下 ：

銅護套管采用拉拔工藝延伸，達到(dao)(dao)預(yu)定長度后(hou)又經過(guo)(guo)2 道熱處(chu)理工序，其(qi)拉拔過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)產生的(de)(de)應力已基本消除(chu)，軋制也確保了電纜(lan)整體截面尺寸做到(dao)(dao)最小(xiao)，并且使護套與(yu)內(nei)部氧化鎂密實壓緊。按上述(shu)工藝成型的(de)(de)電纜(lan)無論(lun)是抗壓強度、還是機(ji)械性能(neng)，都超過(guo)(guo)普通耐火電纜(lan)。但美(mei)中(zhong)(zhong)不(bu)足的(de)(de)是，銅管在一次下料時原(yuan)材料有限，拉拔的(de)(de)長度也有限制，以750VBTTZ-4?25mm2 電纜(lan)為例，其(qi)最大出貨長度僅為130m，若在超高層建筑(zhu)中(zhong)(zhong)應用，需耗費大量(liang)的(de)(de)中(zhong)(zhong)間(jian)接頭作(zuo)業進行連接，勢必增(zeng)加工程(cheng)(cheng)量(liang)與(yu)施工難度。

2.2.2 （柔性）礦物絕緣電纜最典型的外護套采用銅軋紋焊接工(gong)藝，其生產工(gong)藝流(liu)程如下 ：

為做到電纜出貨長度無限延長，（柔性）礦物絕緣電纜外護(hu)(hu)套采(cai)用銅帶繞(rao)包焊接(jie)，軋紋(wen)后即裝盤(pan)，由于未做熱處理(li)，護(hu)(hu)套上因焊接(jie)產生的殘(can)余應力(li)沒有(you)消除，在實際敷設過程中(zhong)經常出現開(kai)裂。同時，銅帶軋紋(wen)也增(zeng)大了電(dian)纜整體截(jie)面尺(chi)寸，如(ru)表3 所(suo)示(shi)，相近(jin)規格（柔性(xing)）電(dian)纜比（剛性(xing)）體積大10%~174%， 重量重3.9%~86.2%。

表3 4*25mm2（含防腐護套）電纜規格明

2.3 電氣性能比較

2.3.1 耐火(huo)性試驗

耐火性(xing)(xing)是驗證電纜(lan)在火災(zai)情況下持續供電的能力(li)，筆者結合出廠驗收(shou)經(jing)歷，選取具有代表性(xing)(xing)的 BTTZ 型（剛(gang)性(xing)(xing)）與YTTW 型（柔性(xing)(xing)）規格都為4?25mm2 進(jin)行分析，檢測標(biao)準(zhun)(zhun)以英(ying)國 BS6387（C、W、Z 級）耐火試驗為準(zhun)(zhun)，各選一(yi)樣(yang)品依次(ci)進(jin)行3 項試驗。比對結果(guo)見表4。

表4 BS6387耐火試驗對比

從結果來看，兩者均能通過 BS6387 標準測試，但 YTTW（柔性）樣品的銅護套90?彎處已發生變形，當樣品重復上述試驗后，YTTW（柔性）銅護套發生開裂。同時，受軋紋結構的影響，云母帶絕緣被燒至(zhi)黑(hei)粉狀并脫落(luo)于護(hu)套(tao)縫隙內，而BTTZ（剛性）樣(yang)品再(zai)次重復上述試(shi)驗后(hou)，護(hu)套(tao)僅留有少(shao)量(liang)撞擊(ji)痕跡。隨后(hou)在(zai)對兩者進行絕緣電阻測試(shi)時(shi)，YTTW（柔(rou)性） 絕緣阻值近乎為0Ω，BTTZ（剛性）阻值仍超過(guo)200MΩ。

2.3.2 耐壓試驗

根據 GB/T13033-2007 的(de)電(dian)壓試(shi)驗(yan)要求 ：2500V 用于750V 電(dian)纜(lan)導體(ti)(ti)間(jian)(jian) / 每個導體(ti)(ti)與銅(tong)護(hu)套間(jian)(jian)，升壓速(su)度應(ying)≥ 150V/s，每次應(ying)持續1min，實驗(yan)過程電(dian)纜(lan)應(ying)不擊(ji)穿。在此以同一廠家相同規格(ge)的(de) BTTZ（剛性）和 YTTW（柔(rou)性）樣品為試(shi)驗(yan)對象。

（1） 首先對 BTTZ 電纜升壓至2500V 并持續15min 后， 未擊(ji)(ji)穿。繼續升壓至3300V 附件發生擊(ji)(ji)穿，靜置3h 后，對該樣(yang)品重新(xin)打耐壓，升壓至2500V 未擊(ji)(ji)穿，說明(ming)氧化鎂絕緣是因(yin)局部熔化造成擊(ji)(ji)穿，但擊(ji)(ji)穿并未改變其化學(xue)性(xing)質，因(yin)此絕緣性(xing)能(neng)可自行恢復。

（2）在對 YTTW 電(dian)纜(lan)試驗時(shi)于2800V 附近(jin)擊(ji)穿，3h 后重(zhong)新(xin)打耐壓(ya)，最高升壓(ya)至(zhi)50V 時(shi)再次(ci)擊(ji)穿。表明 YTTW 電(dian)纜(lan)擊(ji)穿后絕緣性能無法恢(hui)復，只能重(zhong)新(xin)更換。

2.3.3 載流溫度(du)測試

于(yu)標準室溫(wen) 20 ℃環(huan)境下，選取同一(yi)廠家(jia)規格都(dou)為4?25mm2 的 BTTZ（剛性(xing)）和 YTTW（柔(rou)性(xing)）電(dian)纜樣(yang)品，分(fen)別通以額定電(dian)流140A，并于(yu)兩個樣(yang)品導線及銅護(hu)套相(xiang)同位置設溫(wen)度傳感器，結果見圖(tu)1 ：

圖1 額定載流量時電纜溫升曲線

從結果可以看出，在相同試驗條件下，持續通電4h， BTTZ（剛性）電纜的導線比 YTTW（柔性）低5.5℃，銅護套低6.7℃。從而驗證了上述關于絕緣材料性能分析的論點， 氧化鎂粉的散熱性明顯優于合成云母帶。而就電纜本身而言， 散熱性同樣對(dui)載流量會(hui)產生較大影響。

3 施工特點比較

3.1 彎曲(qu)能力(li)

3.1.1 根據標準圖集09D101-6《礦物絕緣電纜敷設》的指導意見，（剛性）礦物絕緣電纜最小彎曲(qu)半徑 R ≥ 6D，由(you)于(yu)電(dian)纜銅護套(tao)在生(sheng)產時的退火(huo)工藝已消除了(le)變形應力，其(qi)柔韌性并(bing)不(bu)亞于(yu)普通耐火(huo)電(dian)纜。

3.1.2 目前還沒有相關國家標準提及（柔性）礦物絕緣電纜的彎曲(qu)能力，根據一(yi)些（柔(rou)性）電纜的產品說明書可知， 其最(zui)小彎曲(qu)半(ban)徑 R 的范圍在15D~20D 之間(jian)，由于上述論點已(yi)證明同規格的（柔(rou)性）電纜無(wu)論在體積(ji)還是重(zhong)量上均超過（剛(gang)(gang)性），未經熱處理(li)的軋紋銅護套(tao)也(ye)使電纜自身變得堅硬，所以在實際敷(fu)設過程中并不及（剛(gang)(gang)性）柔(rou)軟。

3.2 終(zhong)端 / 中(zhong)間(jian)接頭密封(feng)性

3.2.1 在制作（剛性）礦物絕緣電纜終端時，為確保絕緣層不受(shou)潮氣影響(xiang)，終端頭(tou) / 中間接頭(tou)附件都會附帶絕緣封蓋， 并膠封于(yu)電(dian)纜(lan)切口(kou)處，從而使氧化鎂隔絕空氣水分的污染(ran)， 保證電(dian)氣絕緣性(xing)能。

3.2.2 由于（柔性）礦物絕緣電纜大多采用云母帶繞包(bao)作為絕緣，所以電(dian)纜(lan)切口處無(wu)法膠封(feng)，只(zhi)能采用熱縮(suo)套對(dui)電(dian)纜(lan)連接處密(mi)封(feng)，該(gai)工藝(yi)是針對(dui)交聯(lian)聚乙烯等(deng)有機電(dian)纜(lan)的密(mi)封(feng)方法，其隔離潮(chao)氣的能力遠(yuan)不及膠封(feng)徹(che)底(di)。

4 結語

通過上述研究，可以發現（剛性）與（柔性）礦物絕緣電纜實質上既是國家標準與非標產品的區別，作為一款成熟產品，傳統（剛性）礦物絕緣電纜的應用已超過120 年，依托其穩定可靠的性能，國內外已經逐漸呈現出替代耐火電纜的趨勢。而非標（柔性）礦物絕緣電纜目前還存在諸多缺陷， 雖然國內一些生產企業研制了多種（柔性）電纜，但其性能始終無法與傳統（剛性）相媲美，甚至柔韌度也不及（剛性） 出色，現今只有選用傳統（剛性）礦物絕緣電纜才能確保消(xiao)防(fang)配電安全可靠。