矿物绝缘（精选5篇）
矿物绝缘 篇1
矿物绝缘电缆又称防火电缆或铜芯铜护套氧化镁绝缘电缆, 国外称M l电缆。该电缆最早于1895年瑞士人研制开发, 并取得专利, 1934年法国率先将该项新技术转化为生产。矿物绝缘电缆的出现是对传统电缆的创新, 特别是在一些重要场所和关键电气线路中发挥的作用, 使塑料电缆望尘莫及。因而美国、前苏联等工业发达国均相继开始生产矿物绝缘电缆, 但仍主要仅用于军事及重要的工业设施。而中国涉及较迟, 直至1968年才开始由上海电缆研家所对该产品进行研制开发。由于该产品用材和结构的特殊性, 使得其具有传统塑料电缆所无法比拟的电气性能、机械性能、耐环境性能和环保性能。随着该产品不断推广, 矿物绝缘电缆越来越为人们所认同, 现已广泛应用于基础工业及民用建设中。
1 矿物绝缘电缆的主要特性
1.1 安全性
据统计, 电气火灾的发生次数以及所造成的损失均属各类火灾之首。分析其中由线路引发的占电气火灾的一半之多, 所以合理地选择电缆是避免电气火灾或即使发生火灾也能可靠保证消防设备供电的连续性, 进而尽早灭火, 减少损失的重要环节。矿物绝缘电缆是由铜和氧化镁制成。铜的熔点为1083℃, 氧化镁的熔点是2800℃。所以在其温度不超过1000℃时, 电缆结构不会出现问题。因此在绝大部分场所是不会因熔化或燃烧而解体的, 更不会传播火种。
矿物绝缘电缆是由无机材料制成, 它不会放出任何烟雾和有害气体。矿物绝缘电缆在火灾时, 可保证3小时以上的持续供电时间, 远远大于国家规范的要求。在耐过电压方面, 传统电缆在超过其极限耐压值发生意外时被击穿, 绝缘层被损坏, 电缆必须更换, 而矿物绝缘电缆击穿的是击穿处的空气电离作用, 氧化镁熔化后成份不会改变。所以矿物绝缘电缆在耐过电压和性能稳定性方面远远优于传统电缆。
在防水、防爆方面, 矿物绝缘电缆是最安全的电缆。由于其护套是无缝铜管, 水、油和气体不会渗透到电缆内部, 在有腐蚀性的特性场所可加装PVC护套, 多种的防护措施使其有极高的安全性。在耐机械损伤方面, 矿物绝缘电缆可经受剧烈的机械破坏, 而不会损害其导电性能, 在电缆外径变形到原外径1/3的情况下仍可正常工作。在耐辐照方面, 因为其为无机材料制成, 材料自身时性稳定, 可长期保持较高绝缘电阻, 而传统电缆其绝缘层在强辐照下很容易老化, 绝缘特性降低出现危险。从上述各方面的比较可以看出, 矿物绝缘电缆是最安全的电缆。
1.2 耐火性
按照英国BS6387电缆耐火特性测试标准, 只有矿物绝缘电缆能满足以下三种测试:A明火燃烧950℃, 持续3小时。B明火燃烧650℃, 喷淋水持续15分钟。C明火燃烧950℃, 每隔30秒用重物撞击。
1.3 高可靠性
一种定义耐火电缆的依据是GB12666.6-90《电线电缆耐火性试验方法》和IEC331 (1970) , 这一标准定义:“耐火电缆是在长时间燃烧以及长时间燃烧后仍能继续正常工作的电缆;假设火的大小足以破坏施加火焰处的有机材料。”就其结构而言, 耐火电缆就是在导电线芯上缠绕云母带再挤塑料绝缘和护套, 从试验内容上是一种单一的火焰燃烧环境。对于电缆系统而言, 结构的破坏和热绝缘的损坏并不重要, 主要判断准则是该电缆在整个火灾过程中维持电路的完整性如何。矿物绝缘电缆内部结构紧密, 铜外套在高温下不会脱落, 即有重物冲击, 一般情况下只会变形而不会断裂, 它有先天的优越性。所以在耐火性能上矿物绝缘电缆占有绝对的优势。电缆除了火的作用外, 建筑物的移动、振动以及水的冲击对电缆有更加不良的作用。矿物绝缘电缆在带15KW水泵负载的实验中, 可以发现在水喷淋冲击其所载电流几乎没有变化, 所以矿物绝缘电缆的耐火性能是极为可靠的。
在完全正常的使用条件下, 最长的使用寿命是40年左右, 聚氯乙烯绝缘电缆的使用寿命约为20年。如果出现过载情况发生, 寿命会大幅度降低, 如果发生局部火灾, 电缆受损还必须更换。按建筑物正常的使用寿命计算, 电缆也至少得更换2次以上。矿物绝缘电缆的寿命取决于铜护套的氧化速度, 其氧化速度与其工作温度有关, 即使在250℃下长期使用, 需要2.57年才使铜护套氧化0.025mm, 即使是最小规格的矿物绝缘电缆 (其铜护套厚度为0.46mm) 其寿命也可达数百年, 远远超过建筑物的使用寿命而实际上电缆也不可能长期在250℃下使用。即使铜护套氧化, 其氧化物-氧化铜仍是良导体, 对其性能的影响很小。所以, 矿物绝缘电缆是一种“永久性电缆”。
1.4 经济性
电缆的经济性应从两方面考虑:一是初投资、二是运行费用。从初投资方面, 由于矿物绝缘电缆的结构与材料和其他电缆不同, 同截面电缆单位长度的价格要比聚氯乙烯绝缘电缆 (包括阻燃和耐火电缆) 高, 但是矿物绝缘电缆的使用温度为95℃, IEC364-5-52394年修订版规定裸矿物绝缘电缆使用温度可达105℃, 因而载流量要比耐火电缆高得多。若按允许温升到90℃来选择矿物绝缘电缆, 在25mm2以下时, 其截面比耐火电缆小一个截面等级, 而35mm2及以上时 (35mm2及以上的矿物绝缘电缆为单芯结构) , 可以小两到三个截面等级。相对于耐火电缆单纯从价格上相差不大, 在矿物绝缘电缆相对与耐火PVC电缆NH-VV (70℃) 、耐火PVC钢带铠装电缆NH-VV22 (70℃) 、耐火低烟无卤电缆NH-DW-YJE (90℃) 的性格比较中, 相同载流量下的价格差在-22%~37%之间。可以看出矿物绝缘的价格并不是很高, 但其优异的性能指标是其它传统电缆无法比的, 所以矿物绝缘电缆的性价比是非常高的。
矿物绝缘电缆可以直接明敷, 不需其它的防火附件 (如防火桥架或耐火线槽等) , 桥架或线槽部分可以节省很多的资金, 因为矿物绝缘电缆的外层为铜护套可以作为接地线, 节省一根电缆, 而且接地效果和可靠性更好, 也节省了相应的施工费用。矿物绝缘电缆施工方便, 节省施工时间和强度。
从使用费用方面, 矿物绝缘电缆允许在更高的温度下使用, 截面35mm2及以上为单芯结构, 散热条件好, 只需明设, 这样就会使电缆比在其明敷时载流量更低, 同截面时损耗比矿物绝缘电缆要大得多。所以在经济性方面从整体考虑, 矿物绝缘电缆优于传统电力电缆。
1.5 易于施工
相同截面下, 矿物绝缘电缆的外径、体积、重量比传统电缆小得多。据俄罗斯学者计算, 在1050A的三相交流线路中, 矿物绝缘电缆与橡皮绝缘电缆相比, 重量轻30%, 外型尺寸小67%。美国电气保险商试验室 (UL) 确认矿物绝缘电缆比其他电缆穿刚性电缆管 (Rigid Conduit) 重量轻60%, 所需空间少80%。另外矿物绝缘电缆允许的弯曲半径比其它电缆小得多, 其弯曲半径根据规格不同在电缆外径的2~6倍之间, 远比传统电缆的10~30倍要小, 所以安装的要求比传统电缆宽松, 所需的空间也小, 劳动强度也低, 尤其是在改造工程中, 其优势更为明显。所以矿物绝缘电缆在施工便捷方面远优于传统电缆。
2 工程应用
某工程位于广州天河路以南、体育东路以东地段的十字路口, 地处商业、办公中心地带。总建筑面积约222, 850平方米, 属于一类超高层建筑。包括地下室裙楼及塔楼部分, 地下室三层, 建筑面积约51, 426m2, 为车库、设备房及商业部分。裙楼五层, 建筑面积约39, 548m2, 主要为商场、餐厅等。搭楼部份:A搭50层, 建筑高度207.6m, 建筑面积约60770m2, 主要功能办公楼:B搭29层, 建筑高度为127m, 建筑面积约32, 146m2, 主要功能为服务式公寓;C塔33层, 建筑高度为127m, 建筑面积约39, 050m2, 主要功能为服务式公寓。结构类型是钢筋混凝土框筒一筒中筒结构。
本工程的供电电源为:本工程从二个市区ll OKV变电站引来三路10KV电源, 供裙楼地下室及A塔办公楼用电, 二路电源同时分段工作, 第三路为备用电源, 当任一路工作电源失压时, 备用电源通过母联开关自动投入工作。另外引来一路环网进线电源供B塔、c塔服务式公寓用电, 四路10KV进线电缆从建筑物南侧穿管埋地引入地下二层的裙楼中压配电房。再由中压配电房送电至各高低压配电房进行功能送电。
低压配电房一为B、C区塔楼动力配电房, 分别以母线和电缆出线至B、C区强电井, 由强电井送入塔楼各层用电部位;低压配电房二为C区塔楼照明配电房, 以母线出线至C区强电井送电至塔楼各层用电;低压配电房三为A、B、C区制冷机房配电房, 以母线出现至地下三层制冷机房配电;低压配电房四为B、C区裙楼动力、照明配电房, 分别以母线和电缆出线至B区裙楼电井, 由此电井送入B、C裙楼各层用电部位;低压配电房五为B区塔楼照明配电房, 以母线出线至B区强电井送电至塔楼各层用电。
本工程消防用电部分采用矿物绝缘电缆, 应用效果良好。
3 矿物绝缘电缆的施工工艺
不可在电缆规定的最高工作温度范围外长期工作。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。计算敷设电缆所需长度时, 应考虑留有1%的余量。布线过程中, 电缆锯断后应立即对其端部进行临时性密封。电芯电缆敷设时, 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。
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, 可按图的形式排列两组或多组电缆, 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、用采用扁钢或角钢制作支架时这时也应参加上述方法开孔, 以防涡流产生。
由于电缆的绝缘材料在空气中易吸潮, 施工时应做好防潮, 当发现潮气进入端部。可剪去受潮段, 也可用火焰喷灯直接对电缆的绝缘电阻达到100Mφ以上才能进行安装终端和中间联按器。在终端和中间联接器的安装过程中, 要多次及时测量电缆的绝缘电阻值, 因安装时电缆受潮, 或金属碎屑未清除干净, 均可造成绝绝不合格。电缆的终端应牢固定在电缆和电气设备上, 利用铜护套作接地线时, 应接地可靠。在附件安装前, 工程施工人员应按电气, 回路将相应规格电缆敷放到位。在敷放过程中, 应确保电缆不受损伤。电缆在敷设或安装过程中, 不应随意分割。只有在附件安装时方可割断。且电缆一但分割, 便必须即时安装终端和联接器。
在桥架T形弯, L形弯, 穿越墙洞, 电气竖井, 进出配电柜箱等弯曲度大, 空间狭小处敷设时要按照工厂安装说明的弯曲方法进行冷弯, 以免在操作中损伤电缆铜护套。
根据设计图纸绘制“电缆敷设走向图”认真核对电缆的根数, 规格、长度、走向, 中间接头位置及与其他管道交叉的间距等。敷设时应在专用的电缆放线架上进行, 逐根放线逐路捆扎, 做到横平竖直, 在处理中间接头, 终端头时要留足操作余量, 避免交叉和重叠, 电缆平行敷设时如有多个中间联接器, 其位置相互错开。
在各项准备工作完成后, 公司技术人员到达现场, 对联接器、终端的安装方法进行指导, 工程安装单位应安排固定专业人员进行学习。电缆埋地敷设时, 最好不要有中间接头, 如无法避免, 则接头处须做好防水处理。电缆全长均为直线敷设或所联接电器可能产生振动时, 应在允许的场合设置膨胀环。
4 施工器具
矿物绝缘电缆在安装过程中, 不需要专用安装工具, 与普通塑料电缆一样, 各安装公司的通用器具即可完成终端及联接器的制作。所需施工工具及测量仪器有:锯弓、管子割刀、斜口钳、喷灯、螺丝刀、管丝钳、强力机械压钳 (液压钳) 、欧姆表等。
应用规范:
⑴GB50045高层民用建筑设计防火规范2003修订版;
⑵GB50127-94电力工程电缆设计规范;
⑶GB50067-97汽车库、修车库、停车场设计防火规范;
⑷GB50016建筑设计防火规范修订版。●
矿物绝缘 篇2
【关键词】建筑工程；矿物绝缘电缆；性能；实际应用
随着人们生活水平的不断提高，人们对电能的需求量也在逐渐的增大，因此为了满足人们的供电需求，提高建筑用电缆的使用寿命，我们也开始对新型建筑用电缆进行研究。目前，在我国建筑工程施工中，所采用的建筑用电缆有很多种，其中最为常用的就是矿物绝缘电缆，它作为一种新型的电缆材料，在实际应用的过程中，有着防火防水、使用寿命长、无毒无污染等方面的优点。下面我们就对建筑用矿物绝缘电缆的性能和实际应用情况进行介绍。
1.建筑用矿物绝缘电缆的性能及优点
矿物绝缘电缆也被人们称之为矿物氧化镁电缆，它主要是以矿物氧化镁为主要的绝缘材料，在实际应用的过程中有着良好的性能。其中矿物绝缘电缆的性能和优点主要表现在以下几个方面：
1.1绝缘性高。根据相关研究发现，在通常情况下，如果将矿物绝缘电缆湿度保持在0.4%以下时，矿物氧化镁的绝缘性能要高出普通绝缘材料很多，这就使得矿物绝缘电缆在实际使用的过程中，有着较高的绝缘性。
1.2耐热性能良好。矿物绝缘电缆在遇到高温时，其线芯和护套都不会产生氧化反应，这主要是因为电缆绝缘材料中的含氧量比较低，这就使得线芯在高温的环境下不易被氧化。但是，如果当矿物绝缘电缆的护筒暴露在空气当中，那么这就容易使得电缆护筒出现剧烈的氧化反应，从而使得电缆护筒的厚度变薄。不过经过相关的试验分析，我们发现电缆铜护筒在高温环境下，护筒减薄厚度只有0.25mm左右，这就充分的说明了矿物绝缘电缆有着良好的耐热性能。
1.3允许载流量大。因为矿物氧化镁材料的有着较高的导热系数和耐过载能力，所以在使用过程中可以承受住大量的电流负荷。和普通的电缆性比较，在同一截面的情况下，矿物绝缘电缆所传送的电流要比普通电缆所传送的电缆要大，而根据对相关信息的实验分析，矿物绝缘电缆在小规格的电能输送的过程中，矿物绝缘电缆的载流量可以提高到30%。可见，这种新型的电缆在实际应用的过程中，有着极强的过载能力。
1.4机械性能。矿物绝缘电缆在使用的过程中，有着较好的机械性能，不容易受到外界环境和各方面因素的影响，而对其自身的工作性能造成一定的影响。
1.5防火特性佳。近年来，随着社会经济的不断发展，人们对电能的需求量也在不断的增加，从而使得建筑用电缆负荷逐渐提高，这就容易导致电缆在使用的过程中出现自燃的情况。而致使建筑电气火灾事故发生的主要原因还是因为电缆自身的防火性不强所造成的。为此，在对新型建筑用电缆进行研发的过程中，提高电缆的防火性是主要的内容之一。矿物绝缘电缆主要是以矿物氧化镁作为主要的绝缘材料，其中氧化镁的熔点温度高达2800℃，可见这种新型电缆在使用的过程中具有良好的防火性能，进而进一步的保障了建筑电气设备的使用安全，有效的控制指建筑电气火灾的发生。
1.6耐腐蚀性和耐辐射性好。由于铜护套具有较好的耐腐蚀性能，一般情况下，无需加防护措施。当电缆应用于化学腐蚀（如酸、碱）较严重的场合或工业污染严重的地点时，宜选用加PVC护套的防火电缆。另外，铜护套具有屏蔽层的功能，因而也具有耐辐射性。
1.7使用期限较长，且更加安全可靠。由于矿物绝缘电缆的结构组成是铜芯与绝缘护套组成，是一个密闭的整体，因而材料很难被外界空气中的氧气作用而发生老化现象，这就使得电缆的整体使用寿命更长，再加上铜护套的自身特性，使得电缆的接地性更好，因此有效实现了防雷接地措施，从而确保电气线路运行的安全可靠。
1.8性价比较高。与普通的电缆相比，矿物绝缘电缆的单价相对较高，一般会高出2-3倍，比其他具有防火性能或阻燃性能的电缆也要高出1倍左右。但若从性价比的角度来看，矿物绝缘电缆的性价比是非常高的，因而其价格实际上并不算高，尤其是当前矿物绝缘电缆的价格已经在不断下调，更是进一步增大了其性价比。
2.矿物绝缘电缆在建筑中的应用范围与应用方法
在实际的建筑电气工程施工中，采用矿物绝缘电缆作为建筑的主要电缆对于提高建筑的整体电气工程施工质量是有着很大帮助的。目前在很多建筑的电气施工中，都大量采用了矿物绝缘电缆，取得了较好的应用效果。
2.1应用范围
（1）需确保人身和财产安全的场所。如高层建筑、历史性建筑、博物馆、大型旅馆、医院、影剧院、百货商场等。
（2）高温或火灾危险区域。船舶、机场、炼油厂、煤气厂、油库、核电站、发电厂、钢铁厂和化工厂等。
（3）重要的公用设施。如广播通信大楼、地球卫星地面接收站、多层停车场、公用照明、地铁、隧道、矿井等。
2.2应用中的注意要点
（1）选用型号及规格。目前，应用最广泛的是7芯以下的防火电缆，国外已生产出19芯的电缆，1.4芯大部分用作电力系统，7芯以上的电缆用作控制系统，单芯电缆的最大截面已到400mm，24芯电缆已到25-。如果需要更大截面或更多回路时，可根据情况平行敷设多根电缆。一般使用场合选用裸电缆，在化工厂或污染严重的地区应选用带PVC外护套的电缆。
（2）工作温度的确定。在设计时，国际电工委员会建议，在正常情况下防火电缆的长期使用温度为90℃，这主要考虑到终端密封材料的温度限制以及电缆线路在高温工作时的电压降和功率损耗。在特殊情况下，不带聚乙烯护套的电缆允许在250℃及其以下高温状态连续工作。在事故或火灾等情况下，电缆可在更高温度下持续工作，直至铜的熔点（1083℃）温度为止。但在这种情况下，电缆的电气参数将会改变，绝缘电阻下降，损耗增大。
（3）截面的选择及其经济性。在负荷相同的情况下，防火电缆选择的导体截面可比聚氯乙绝缘和护套型电缆等低一档以下。因此，防火电缆的外径比普通铠装型电缆外径要小得多，重量也轻。由此可见，防火电缆不但在阻燃、耐火特性上，而且在外径尺寸和重量上都优越于其它电缆，从而可减少电缆沟或电缆桥架的尺寸，使工程总投入的费用减少。
（4）防火电缆的敷设与安装。防火电缆配有专门的永久性终端，采购方便，现场敷设和安装时生产厂家派员工到施工现场负责免费技术指导，终端包括中间联接器和终端头，以确保电缆在使用过程中可靠的联接与密封。电缆的敷设和安装并不是很困难，所有安装工序均可现场操作。
3.结语
总而言之，由于矿物绝缘电缆有着良好的耐火性和可靠性，而且具有极强的机械性能，在实際应用的过程中，不容易受到外界环境的影响，而出现质量问题，因此在当前建筑工程中得到了人们的广泛应用，从而有效的保障了建筑电气设施的使用安全。
参考文献
[1]宋花坤.矿物绝缘电缆的施工工艺控制要点[J].建筑电气，2005（04）
[2]吴军，沈育祥.电线电缆的防火设计探讨[J].消防科学与技术，2004（06）
矿物绝缘电缆在工程中的应用 篇3
某工程为大空间展厅为主的多层综合性公共建筑,地下1层,地上主体1层,局部4层。建筑总高度23.85m,建筑占地面积42 655.99m2,总建筑面积118 267.99m2,其中地上建筑面积76 254.72m2,地下建筑面积42 013.27m2
2 电气工程概况
2.1 规模概况
本工程设4个变电所和1个发电机房。变压器总安装容量约17 000kVA,发电机1台,容量为1 500kW,地下室发电机储油间存储柴油。电气按火灾危险环境21区设计;其余场所按正常环境设计。线路的过载信号机漏电火灾报警信号装设于线路首段(变电所)
2.2 施工环境概况
本工程1号变电所在3层西北侧,2号变电所在4层西南侧,3号变电所在屋面东南侧,4号变电所在3层东北侧;而送风机房和排烟机房主要分布在地下室和3层南北侧,发电机房、制冷主机房及消防水泵房均设在地下室。建筑环境决定了矿物绝缘电缆布线长、接头多。同时该工程所处位置属亚热带海洋性气候,温和多雨,空气湿度高,热湿同季,而全年平均气温为21℃,气候环境决定了整个矿物电缆的施工过程在高湿度环境下进行。
3 矿物绝缘电缆安装特点
3.1 接头处易受潮
矿物电缆的绝缘层由矿物氧化镁组成。在电缆头施工中,电缆端头剥开后导体裸露,容易与空气中的水分发生化学反应,生成能导电的氢氧化镁。电缆的绝缘电阻一般在100 MΩ以上,若在1 h内未完成电缆头的制作,绝缘电阻可下降到10MΩ以下,甚至降到0.5MΩ。这样电缆在工程运用中必然存在电气安全隐患。
3.2 施工难度大
与一般电缆相比,矿物电缆硬度较高,重量约为一般电缆的2倍,敷设时不易达到平行整洁的观感效果,且线路长、接头多,查找故障点困难。因此,施工难度较大,在进出配线箱处和桥架内弯曲成型也较困难。
4 矿物绝缘电缆施工工艺流程
矿物绝缘电缆施工工艺流程如图1所示
5 施工过程中出现的问题及原因分析
5.1 电缆施工中出现的问题
在矿物电缆施工特点及施工工艺的综合影响下,该工程的矿物绝缘电缆在安装施工过程中,曾出现过以下问题。
1)矿物绝缘电缆敷设到位后,绝缘阻值在0.5MΩ以下。
2) 3楼南侧空调用动力箱,矿物电缆敷设过程中转弯半径过小,导致设备跳闸,接触器被烧坏。
3)电缆未做到横平竖直。多次返工、整改过程中电缆反复弯折,氧化镁松动,引发短路。
4)电缆分配不合理,如敷设距离近,将长电缆截断使用;而敷设距离远的柴油发电机房采用的电缆却太短,导致中间接头太多。
5)制作电缆终端接头和中间接头未灌热熔胶或灌胶量不足。
6)电缆螺栓未拧紧,送电后出现发热甚至“爆炸”现象。
7)电缆错位,地下室SF13的电缆接到了地下室PY13动力箱上,而PY13的电缆接到了SF13上,部分动力箱的主用电源与备用电源错位。
8)多芯电缆黄色、绿色、红色、蓝色及黄绿双色,区分不清。
5.2 原因分析
分析施工过程中出现的以上问题,主要原因归结为人和施工环境的因素,具体表现在以下方面。
1)管理人员
为按工期完成用电系统的试运行,管理人员存在未严格按照规范要求进行电缆敷设的情况。如敷设前未用500V摇表进行绝缘电阻摇测,部分电缆本身短路或内部有缺陷被直接拉进桥架;为尽快投入使用,电缆敷设时转弯半径太小,电缆敷设凌乱,管理人员监管不力。
2)生产厂家
厂方技术人员在指导制作电缆头的过程中未及时、准确地将制作方法传达给操作人员;厂家提供的电缆存在缺陷,在未使用的情况下存在内部短路或绝缘不合格的情况。
3)操作人员
临时组建的电缆安装工人缺乏必要的责任心,在电缆敷设和连接过程中,常出现电缆头未压紧及电缆头与箱柜螺栓未拧紧的现象。工人对电缆头的制作操作技术水平相差较大,出现不合格,导致正式送电后出现短路“爆炸”。同时,由于是临时组建的班组,有的工人身兼数职,在各专业之间流动,造成人员业务不熟练。为加快进度,部分操作人员未将绝缘材料热熔胶灌入就将端子密封,导致中间接头、终端接头短路。电缆在终端接头、中间接头的过程中将铜皮剥的过长,在使用过程再剪掉,材料浪费严重。同时存在施工不注意细节,如棉纱不清洁、用口吹氧化镁粉末等;施工操作不连续和施工完后长时间不通电运行使用。
4)施工环境
绝缘物氧化镁极易吸潮,在施工过程中,环境因素是造成矿物绝缘电缆绝缘阻值达不到要求的重要原因之一主要表现在:①低压配电房多半在地下室,施工环境潮湿;②工程防水措施不到位,下雨会出现积水甚至淤泥。
6 结语
在现代配电系统中矿物绝缘电缆有广泛的使用空间,其耐火性、耐久性、安全性、可靠性、施工便捷和经济性是传统电力电缆所无法取代的。矿物绝缘电缆全部材料都采用无机材料,具有防火、载流量大、耐机械损伤、无卤无毒、防爆、防水、耐腐蚀、寿命长、安全、耐过载、耐高温成本低等特点,已广泛应用于高层建筑、石油化工、机场、隧道、船舶、海上石油平台、航空航天、钢铁冶金、购物中心、停车场等场所。通过在本工程中矿物绝缘电缆的施工应用,结合施工过程中出现的问题,分析原因,总结施工经验,以期为后续相似工程提供参考。
参考文献
[1]张文明.矿物绝缘电缆与柔性无机矿物绝缘电缆在工程应用中的比较[J].建筑施工,2011(6):490-491.
[2]强冠军,车群转.浅谈矿物绝缘电缆的特性及施工注意事项[J].陕西建筑,2009(12):46-47.
[3]张明,郑玲,王海江.浅析并联大电缆敷设对电气系统的影响[J].施工技术,2015,44(S1):858-860.
矿物绝缘 篇4
关键词：电缆,矿物绝缘电缆,舰船电气设备
0 引言
我国已是世界造船吨位第一的大国, 旺盛的需求为舰船用电缆提供广阔空间。舰船用电缆是舰船电力系统不可或缺的重要组成部分, 传输电能产生温升故障或外界因素引发电缆火灾, 都将造成灾难性后果, 随舰船档次的提高, 防火设计的要求更为严格。因此在世界各大船级社的海船建造规范及国际海上人命安全公约 (SOLAS) 中均规定:轮机的供电及控制系统、应急照明系统、电力操作水密门供电与控制及显示系统、电力操作防火门供电与控制及显示系统、火警探测及报警系统、消防泵供电与控制、防火风闸、有线广播系统、低位照明系统必须使用舰船用耐火电缆。这使得传统的橡塑电缆因其绝缘与护套材质固有特性而很难适合于有较高耐火要求的舰船电力系统应用;而隔离型矿物绝缘电缆因采用金属套与陶瓷前驱体, 突显了橡塑电缆无法比拟的防火功效, 同时还具有优良的传输电力综合性能, 因而更适合于有较高耐火要求的舰船电力系统应用, 以提高供电可靠性, 确保正常或紧急工况供电连续性和安全性。
1 隔离型矿物绝缘电缆的特性
矿物绝缘电缆在国外已有百余年的发展历史, 在我国也有三十多年的发展历史。矿物绝缘电缆的绝缘是由无机材料组成的, 使其在火灾中仍能正常供电, 直至铜导线熔化, 这为人们赢得了灭火和逃生时间。矿物绝缘电缆中以隔离型矿物绝缘电缆的耐火性能最为优异。隔离型矿物绝缘电缆历经本公司的研发、批量生产与推广应用, 目前已技术成熟、规模经营, 并广泛地用于防火等级严格的重要场所、苛刻工况区域以及高标准供电线路。
2 舰船用电力电缆的性能要求
由于目前尚未有舰船用隔离型矿物绝缘电力电缆的性能要求标准, 因此可按船用耐火电缆要求 (即耐燃烧性能通过IEC 60332-3中A类成束阻燃试验) , 或将舰船用电力电缆的选择原则作为舰船用隔离型矿物绝缘电力电缆的设计指南[1]。一般舰船电力系统用电缆的选择原则为:a.应选用无卤、低烟、低毒、成束阻燃舰船用电缆, 根据使用要求, 按电缆的用途、敷设位置和工作条件选择电缆牌号, 尽量减少电缆规格和品种。b.电缆的额定电压应不低于使用该电缆的电路的标称电压, 电缆的长期允许工作温度应至少比电缆敷设场所的最高环境温度高10℃。同一舰船上应尽量选用相同的耐温等级的电缆, 耐温等级相差超过5℃的电缆应分束敷设。如果分束敷设有困难, 则成束中所有电缆的额定电流都应按耐温等级最低的电缆载流量考虑。c.通过耐火区的电缆及在着火状态下仍须维持工作的重要设备 (如舵机、消防泵) 的电缆和事故电力系统的电缆应采用耐火型电缆。d.电缆在敷设路径中有机械防护或屏蔽要求时, 应将电缆设计成带金属编织套的铠装电缆;电缆敷设在露天甲板或机舱等潮湿处或金属铠装层需单点接地时, 应具有防腐蚀性外护套;携带式电气设备应选用软电缆, 转动场所选用特软电缆。e.交流网路和直流网路中应尽量避免采用单芯电缆;选择多芯电缆时, 应考虑备用芯线。此外, 舰船用隔离型矿物绝缘电缆的环境性能必须与其安装和使用的环境条件相适应, 即应满足表1中列出的各项环境性能要求;当电缆用于核辐射、爆炸性气体、电磁、日光照射、海浪喷溅等特殊环境时, 还必须满足这些环境的性能要求。
注:1) 倾斜和摇摆试验应按照GJB 4000—2000标准进行。
3 舰船用电力电缆的相关参数计算
3.1 电缆的长期允许工作温度
通常电缆的长期允许工作温度应至少比电缆敷设场所的最高环境温度高10℃, 表2列出了舰船上电力系统的环境空气温度和湿度。电缆的长期允许工作温度取决于电缆的绝缘材料, 并综合考虑电缆通过电流时散热量和导体产生的热量平衡状态。表3对比了橡塑电缆所用的绝缘材料和隔离型矿物绝缘电缆所用的绝缘材料的长期允许工作温度。
注:1) 电子部件或设备正常运行且可在70℃连续2h工作不产生误动作。
注:1) 环境温度为45℃时。
3.2 电缆的导体截面积
IEC 92-352标准中给出了单芯电缆允许载流量IA的计算公式:
式中IA的单位为A;S为导体标称截面积, 单位为mm2;α为长期允许工作温度下的绝缘材料系数, 具体取值可参见表4。由于隔离型矿物绝缘电缆的绝缘材料长期允许工作温度明显超过橡塑材料, 因此相同的连续工作电流下, 隔离型矿物绝缘电缆的导体截面积较小, 反之在相同的导体截面积下, 隔离型矿物绝缘电缆允许的连续工作电流较大。在实际计算电缆截面积时, 还应综合考虑周围的环境温度, 如为穿管敷设或成束敷设或非连续工作制时应进行修正, 通常修正系数取值0.7~0.8, 但隔离型矿物绝缘电缆的电力传输功能及热平衡性能优于橡塑电缆, 因此修正系数可取较大值。
3.3 电缆的载流量
在确定电缆导体截面积后, 可直接按用电设备的工作制以及电流种类和负载功率, 设定通过电缆的实际负载电流, 即在线路压降允许范围内, 根据电缆导体截面积选择允许载流量。所选电缆的额定电流应至少等于该电缆所在电路的总负载电流。单个受电器负载电流 (三相) IL的计算公式为:
式中U为受电器的额定电压;P为受电器的额定功率, 单位为kW;cosφ为负载的功率因素。
几路受电器馈线时总负载电流 (三相) IT的计算公式为:
式中K为各路负载同时工作系数, 一般取0.6~0.8;Ii为各路馈线电流;Ib为备用裕量 (以备配电中心或分配电箱可能加接其它用电设备) 。
3.4 电缆的电压降
舰船用电力电缆线路电压降要求为:当电缆在正常工作条件下承载最大电流时, 从主配电板汇流至负载输入端的电压降不应超过额定电压的6%;蓄电池供电的直流电压不超过50V, 电压降不超过额定电压的10%。直流二线制回路百分比电压降ΔuDC, 2的计算公式为:
式中I为负载电流, 单位为A;L为电缆长度, 单位为m;ρ为铜的电导率, ρ50℃=54Ω·m/mm2;S为电缆导体截面积, 单位为mm2;U为额定电压, 单位为V。
单相交流二线制线路百分比电压降ΔuAC, 2和交流三相三线制线路百分比电压降ΔuAC, 3的计算公式分别为:
较之橡塑电缆, 隔离型矿物绝缘电缆单位导体截面积允许载流量更大, 可以更好地满足线路电压降的要求。
4 舰船用隔离型矿物绝缘电缆
根据企标Q/ANAE19—2011《额定电压1kV (Um=1.2kV) 隔离型矿物绝缘电缆》, 本公司设计制造的舰船用隔离型 (柔性) 矿物绝缘电缆的结构如图1所示, 由无机矿物带 (云母带) 绝缘、金属 (铝) 套管、隔氧层、耐火层、外护套组成。该隔离型 (柔性) 矿物绝缘电缆满足GB/T 9331—2008、IEC 60092-353—1995《船舶电气装置额定电压1kV和3kV挤包绝缘非径向电场单芯和多芯电力电缆》标准要求, 主要用作额定电压工频交流1kV及以下舰船用低压电力电缆, 尤其是舰船用耐火电缆。
该舰船用隔离型 (柔性) 矿物绝缘电缆的相关性能指标如表5所示。从表5中可见该电缆具有以下特点:a.具有橡塑电缆无法比拟的防火功能。b.电气传输性能与橡塑电缆基本一致。c.金属铝套管坚固耐用, 着火状态抗冲击性能优于钢带铠装电缆, 金属套连续成型工艺可按用户要求, 确保电缆连续长度 (整根无接头) 交货, 使电缆便于敷设以及使用时故障率降低;但基于铝熔点仅为660℃, 应进一步优化隔氧层、耐火层设计。d.耐高温云母带绝缘, 耐压等级达到0.6kV/1kV, 短路过载能力高于常规的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。e.线芯散热优于其它类型电缆, 在正常工况下线路损耗较常规橡塑电缆低4%~7%。f.可防鼠蚁啃咬、耐腐蚀、防水, 即使完全浸没在水中仍能正常运行。g.耐辐射能力明显超过橡塑电缆, 可保证电缆具有长期稳定性, 运营寿命长, 适用核电领域。h.可绕盘装缆, 便于敷设。i.许多苛刻工况中成功使用的实例表明, 该电缆可适应舰船气候以及空气中含盐雾、油雾、霉菌等环境条件。j.如考虑机械环境条件, 即倾斜、摇摆、振动和冲击, 与该电缆适配的中间连接器应采用胀紧套结构, 螺纹连接件改用钛合金材料, 以增大紧固力;同时还应改进电缆结构, 以减少外径与重量;此外, 舰船用隔离型 (柔性) 矿物绝缘电缆现场敷设时, 适配的中间连接器的耐火性能必须等同本体, 同时在振动、冲击工况下, 应仍能保持足够的紧固力, 且杜绝潮湿气体从电缆自紧固螺母伸出处与连接螺纹缝隙渗透, 诱发事故。
5 结束语
相比于传统的无卤、低烟、低毒、阻燃型橡塑船用电力电缆, 舰船用隔离型矿物绝缘电力电缆的防火能力较强、过载能力大、综合性能优良, 并且其生产技术成熟、质量稳定、可批量生产, 因而更适合用于有较高耐火要求的舰船电力系统中。虽然舰船用隔离型矿物绝缘电力电缆的初始投资成本较高, 但其可以节省EP连接线, 减少一根线芯;允许明敷, 无需穿管, 甚至在适当情况时可不置桥架直接敷设;节能环保、安全可靠、寿命长。因此, 舰船用隔离型矿物绝缘电力电缆的综合经济效益较橡塑船用电力电缆更具优势。
参考文献
矿物绝缘 篇5
关键词：矿物绝缘电缆,研究,应用
铜芯铜护套氧化镁绝缘防火电缆 (以下简称矿物绝缘电缆) , 是一种外层采用无缝铜管护套、中间充填氧化镁晶体粉作绝缘材料、以单股铜棒作为导体的新型电缆。它不但能耐高温、防火、防爆、阻燃, 而且载流量大、外径小、机械强度高、使用寿命长、一般不需要独立接地导线。因此, 矿物绝缘电缆被广泛应用于危险、恶劣、高温的环境中, 如核电站、冶金、化工、矿井、制窑等。
近年来, 随着各种技术工艺的蓬勃发展, 矿物绝缘电缆也较多的应用于高层楼房、机场、码头、地铁等民用建筑, 用以保障在火灾情况下消防水泵、消防电梯、局部照明、应急疏散指示、保安监视、防烟排烟系统、自备电源等消防用电及重要设备的不间断运行。
1 矿物绝缘电缆的优点
1.1 完全防火
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。
1.2 载流量大, 过载能力强
由于矿物绝缘电缆实际正常使用温度可以达到250℃, 考虑到终端密封材料和安全的需要, 国际电工委员会 (IEC60702) 规定矿物绝缘电缆连续工作温度是105℃, 即使这样, 它的载流量还远远超过其他电缆, 因为氧化镁粉具有比塑料更好的导热系数。对于16mm?以上的线路, 可以降低一个截面, 对不允许人接触的地方, 可以降低两个截面。由于铜的熔点是1083℃、氧化镁的熔点是2800℃, 矿物绝缘电缆与普通塑料电缆相比, 矿物绝缘电缆的载流量能力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100倍以上。在过电压的情况下, 即使是矿物绝缘电缆被击穿, 但去掉电压后仍可恢复到电缆被击穿前的耐压水平, 电缆仍可正常使用。
1.3 密封防水
由于矿物绝缘电缆采用的铜护套是无缝铜管, 终端连接采用的密封泥, 所以水分子完全被阻隔在外, 是一种真正意义上的防水产品。
1.4 柔软耐压性强
由于矿物绝缘电缆的铜护套有一定的强度和韧性, 氧化镁在加工过程中又是经高度压缩的, 所以电缆在遭受到弯曲、压扁、扭转等变形时, 电缆芯线间、芯线和护套间的相对位置保持不变, 不会短路, 且其铜护套可以达到铠装电缆的机械性能, 电缆仍能保持本身的工作性能的特性, 具有很好的柔软耐压性能。
1.5 环保无卤无毒, 适用各种特殊环境
由于矿物绝缘电缆组成材料均为无机物, 不含任何有机物, 因而电缆即使在1000℃以上烧烤或置于对铜有破坏性的火焰中, 也不会产生丝毫的烟雾, 更无卤素素及毒性气体。该电缆是能真正实现绿色保护, 无“二次灾害”的安全型产品。
1.6 铜护套可以作接地线, 屏蔽性能好
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, 不需要独立的接地导线。矿物绝缘电缆屏蔽性能强。电缆铜护套是最好的屏蔽保护层, 既可防止电缆本身对其他线缆的干扰, 又可防止外界磁场对自身的干扰。
1.7 使用寿命长
矿物绝缘电缆全部由无机材料构成, 因而不存在绝缘老化, 在正常使用过程中, 依照铜的氧化速度计算, 矿物绝缘电缆使用寿命可达到100年。
2 矿物绝缘电缆的缺点
2.1 投资成本高
由于矿物绝缘电缆外护套是由无缝铜管构成, 整体含铜量远多于普通电缆, 同时矿物绝缘电缆的施工工艺对设备要求高于普通电缆, 造成矿物绝缘电缆价格与普通电缆相比高出30%左右。但随着工艺的改进, 矿物绝缘电缆的造价正逐步下降。
2.2 接头处易受潮
绝缘层由矿物氧化镁组成, 它极易与空气中的水分发生化学反应, 而生成能导电的氢氧化镁。在电缆头施工中, 电缆端头剥开裸露导体时, 电缆绝缘一般大于10兆欧, 电缆头制作时间过长, 同时如不注意划破外层, 又未及时发现并作密封防潮处理, 绝缘值则会很快下降并会逐步下降到0, 这样就会造成该电缆无法使用。
2.3 接头工作量较大
矿物绝缘电缆凡规格超过35mm2的均为单芯电缆, 如1根70mm2的电缆, 普通电缆只需3×70+2×35五根导体在同一外护套内即可, 而矿物绝缘电缆要达到同等规格须由3根70mm2加1根35mm2的单芯电缆拼合而成。单芯电缆的交货长度较短, 例如240mm2的电缆交货长度为69米, 若敷设距离较长则会增加大量中间接头的制作, 使得施工工作量成倍增加。
在现代建筑中, 矿物绝缘电缆正在被积极普遍采用, 尤其在防火等级较高的地铁、变电站、微机中心、各种危险易燃易爆区域中大量使用, 所以矿物绝缘电缆的敷设应用中应注意以下几个方面:
2.3.1合理确定电缆的长度和规格。由于矿物绝缘电缆系列中大规格单芯和多芯电缆的制造长度受到原材料和厂家生产工艺的限制, 因此选择电缆规格时需考虑电缆的实际交货长度, 尽可能避免使用中间接头。应用中可采用小规格的电缆双拼或多拼来替代大规格的电缆, 尤其是240mm2及以上的电缆建议采用小规格电缆双拼或多拼。也可用相同规格的单芯电缆来替代多芯电缆。首先应根据施工现场情况确定电缆的位置、计算长度, 计算敷设电缆所需长度时, 应考虑留有1%的余量, 再依据生产厂家供货长度和设计规格确定实际选用规格。2.3.2电缆进场检查。在敷设前, 应对电缆的种类、型号、规格、电压等级等进行详细检查, 电缆检查结果均应符合设计要求, 外观无扭曲、破损等现象。检测电缆绝缘性能是否符合产品和设计要求。核对电缆附件包括终端、接线端子、接地片、中间连接器等是否配套、齐全。2.3.3电缆敷设。矿物绝缘电缆敷设方式有:支架直接裸敷、穿管明敷、防火桥架内裸敷、防火桥架内穿管敷、穿管埋墙暗敷等。矿物绝缘电缆外径不算大, 一般是软态出厂, 电缆敷设与普通电缆敷设一样, 在敷设量不大时, 采用人力放电缆, 大量敷设时可采用专用机械。电缆敷设后, 要及时固定, 其固定点之间的间距, 除在转弯处、中间连接器两侧、应加以固定外, 其余电缆段可按表1推荐的数据固定。不同规格的电缆一起明敷时, 从整齐美观考虑, 可按最小规格电缆标准要求固定。为防止电缆受潮, 电缆锯断后应立即对其端部进行临时性密封。电缆应逐段施工, 务必当天截断的当天施工完, 否则将造成氧化镁吸潮, 电缆绝缘下降。为控制好电缆绝缘, 应每施工完毕一段, 应对其电缆绝缘进行测试。一般矿物绝缘电缆无需穿管敷设, 特殊场合必须穿管的要严格按照设计要求和生产厂家提供的技术资料规定的导管 (单芯电缆不允许单独穿金属管敷设) 。电缆在沟内、竖井内其两端处、中间接头处、过管处或可能产生振动的联接用电设备处, 均应留有适当的余量, 通常要在允许的场合设置“S”形或“Ω”形膨胀弯, 其曲率半径R不小于6倍的电缆外径, 膨胀弯的做法如图1所示。2.3.4减小涡流损耗。矿物绝缘电缆在实际应用中多为单芯电缆组成回路, 故容易在电缆固定金属护套中产生感应涡流。若涡流过大不仅会产生大量的涡流损耗还使电缆的固定金属护套老化速度加快, 所以在实际施工过程中应尽量避免产生涡流或将涡流减至最小。现场通常采用以非金属固定件绑扎电缆, 同时采用合理电缆相序排列使涡流产生量最小。通常有以下几种排列方法: