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        柔性礦物絕緣防火電纜在現代建筑中的發展應用與選型



        隨著礦物絕緣電纜在消防設施、重要場所及危險區域電氣線路的廣泛應用,其優越的技術及安全性能越來越受到關注。通過在超高層建筑上使用案例的探討,對電纜選型與敷設方式提出了應用方案,該案例可供電氣設計、業主和施工單位借鑒。

          1. 礦物絕緣電纜的發展
          礦物絕緣電纜(Mineral Insulated Cable)簡稱MI電纜。目前按結構特性可以分為剛性和柔性兩種。

          剛性礦物絕緣電纜(BTTZ)發明較早,19世紀末瑞士工程師Arnold Francois Borel就提出礦物絕緣電纜的設想,并于1896年獲得專利權,1934-1936年法、英投入生產以后發展很快。我國也于上世紀六十年代研制,開始用于軍事領域,80年代中期開始工業化生產,并逐步被建筑領域全面接受。由于剛性礦物絕緣電纜在結構設計上的天然不足,造成其在性能、生產及敷設等方面都存在著一定的缺陷。在發達國家特別是歐盟國家中,柔性礦物絕緣防火電纜的崛起,剛性礦物絕緣電纜的使用正在被替代。

          2. 柔性礦物絕緣電纜的組成
          相對傳統的剛性礦物絕緣電纜,柔性礦物絕緣電纜是由銅絞線、礦物化合物絕緣、和礦物化合物護套所構成。其采用柔性結構,主要材料均采用無機材料,彌補了結構硬、易燃燒、有毒等缺陷,并且具有一些其他電纜不具有的優點,如:耐火、載流量大、耐沖擊電壓、耐機械損傷、無鹵五毒、防爆、防水、耐腐蝕、壽命長、安全、耐過載、耐高溫、成本低等特點。

          圖1 產品的表示方法
          例一 額定電壓500V,單芯25mm2,表示為:BBTRQ-500 1*25
          例二 額定電壓750V,3芯25mm2, 表示為:BBTRQ-750 3*25
          例三 額定電壓1000V,5芯16mm2, 表示為:BBTRQ-1000 5*16

          3. 性能對比
          一般的電線電纜由于絕緣使用的都是有機高分子材料,因此在火焰條件下極易碳化從而失去絕緣作用。由于柔性礦物絕緣防火電線電纜主要材料全部采用無機礦物或礦物化合物組成,它本身不會引起火災,不可能燃燒或助燃。而這些材料一般都具有1500℃以上的較高熔點,因此防火電纜即使用于火焰條件下也能發揮正常的輸電功能,是一種真正意義上的防火電纜。

          柔性礦物絕緣防火電線電纜產品的工藝結構與傳統電纜完全相同,成功的解決了氧化鎂銅管礦物絕緣電纜的生產工藝所決定的產品眾多不足之處。該產品的問世,成為防火電纜發展史上的一個里程碑,同時也加快了中國電纜的技術研發水平與國際接軌的進程。

          3.1傳統剛性礦物絕緣電纜特性

          銅管拉拔工藝使得單根連續長度有限,安裝的過程中需要不斷使用接頭,增加材料和人工成本,并且需要對接頭處電氣性能作特殊處理。

          35mm2及以上均為單芯電纜,安裝工序多,并且不利于各芯電氣參數的均衡。

          線芯棒實心銅導體,非常堅硬,使得其最大截面通常為400mm2.

          氧化鎂粉末充當絕緣層,易產生厚薄不均現象,工藝稍有差池便會擊穿,額定電壓最高為450/750V。

          BTTZ電纜不斷的使用專用接頭,因此需要特別處理以保證火焰下承受水噴淋后保持通電。

          一旦受火銅管外殼即為直接受火溫度—950℃+50℃(塑料外護套瞬間燒損),銅導體芯線阻隨溫升而增加,因此火災中BTTZ壓降損失大。

          金屬套采用分段拉拔工藝,大截面400mm2單根最長不超過60米,氧化鎂對環境有污染,成本高,效率難以提高。

          3.2 柔性礦物絕緣電纜特性

          提高了絕緣的穩定性:不僅保留了剛性礦物絕緣電纜的耐火特性,而且還具有不宜吸潮等特點,因此絕緣性更穩定。

          提高了耐電壓等級:耐壓水平可達到1000V,從而減少了很多因電感、變頻電器的頻繁啟動而造成的沖擊電壓,相應地使得線路系統使用壽命大大提高。

          全系列性:可以根據用戶實際需求,加工成單芯或多芯結構,最多可做到96芯,幾乎可以覆蓋電力電纜、控制電纜等各種規格的建筑電纜需求。

          無中間接頭:采用了成熟的絞線和成纜技術,可以根據用戶要求定廠生產,不僅減少了接頭成本,更可以提高并實現線路的整根一致性。

          柔性易安裝:因為采用了絞線、成纜等傳統電纜結構,使得電纜更柔軟,同時由于不需要專用終端接頭,更方便了安裝和敷設。

          節省空間:由于可提供大截面、大長度的多芯電纜,從而避免了因多根排列及中間接頭而造成的不必要的敷設空間浪費。

          公益性:由于結構的改進,大量使用了礦物和礦物化合物,不僅節約了銅、鎂等資源,還相應地節約了大量的能量消耗,公益價值同樣十分顯著。

          4 在超高層建筑上的應用案例

          案例介紹

          考慮到高層建筑內人員的反應速度慢,以及由煙霧和缺乏電力供應造成的恐慌和混亂,致使對高層建筑的疏散時間在很大程度上無法確定,因此,緊急線路和消防報警提示線路成為火災中最重要的線路,必須要保持線路完整。


          安裝與敷設

          電纜明敷時,應沿全長采用電纜支架、掛鉤或金屬吊繩等支持,最大跨距,應符合下列規定:

          1.滿足支持件的承載能力和無損電纜的外層及其纜芯。

          2.使電纜相互間能夠配置整齊。

          3.適應工作條件下的布置要求。

          4.直接支持電纜用的普通支架(臂式支架),吊架的允許跨距宜符合下表規定的數值。


          柔性礦物絕緣防火電纜的截面積單芯為1.5mm2-600mm2,多芯為1.5mm2-300mm2。在防火電纜領域,最大限度的降低了使用單位的投資成本,提高了建筑物的安全防火性能等級。

          驗證

          柔性礦物絕緣防火電纜的設計參數,是嚴格遵循英國BS6387標準,以及國際電工委員會IEC標準。這些技術參數,已經分別通過了國家消防總局與上海電纜研究所的專項檢測。

          表3 燃燒試驗的測試標準

          單純防火試驗:C級直接受火溫度950±40℃,燃燒180min

          防水防火試驗:W級650℃,先燃燒15min,再燃燒和噴淋15min

          防火防撞試驗:Z級950℃、15min/30次

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