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安徽柔性矿物绝缘防火电缆建筑应选型
1. 矿物绝缘电缆的发展
矿物绝缘电缆(Mineral Insulated Cable)简称MI电缆。目前按结构特性可以分为刚性和柔性两种。
刚性矿物绝缘电缆(BTTZ)发明较早，19世纪末瑞士工程师Arnold Francois Borel就提出矿物绝缘电缆的设想，并于1896年获得******权，1934-1936年法、英投入生产以后发展很快。我国也于上世纪六十年代研制，开始用于军事领域，80年代中期开始工业化生产，并逐步被建筑领域全面接受。由于刚性矿物绝缘电缆在结构设计上的天然不足，造成其在性能、生产及敷设等方面都存在着一定的缺陷。在发达国家特别是欧盟国家中，柔性矿物绝缘防火电缆的崛起，刚性矿物绝缘电缆的使用正在被替代。
柔性矿物绝缘电缆(BBTRZ)的发明较晚，大约是在上个世纪七十年代诞生于瑞士斯图特电缆公司，国内***早、***新的柔性矿物绝缘防火电缆于2005年由上海快鹿电线电缆有限公司推出。
2. 柔性矿物绝缘电缆的组成
相对传统的刚性矿物绝缘电缆，柔性矿物绝缘电缆是由铜绞线、矿物化合物绝缘、和矿物化合物护套所构成。其采用柔性结构，主要材料均采用无机材料，弥补了结构硬、易燃烧、有毒等缺陷，并且具有一些其他电缆不具有的优点，如：耐火、载流量大、耐冲击电压、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。
图1 产品的表示方法
例一，额定电压500V，单芯25mm2 , 表示为：BBTRQ-500 1*25
例二，额定电压750V，3芯25mm2，表示为：BBTRZ-750 3*25
例三，额定电压1000V，5芯16 mm2，表示为：BBTRZ-1000 5*16
3. 性能对比
一般的电线电缆由于绝缘使用的都是有机高分子材料，因此在火焰条件下极易碳化从而失去绝缘作用。由于柔性矿物绝缘防火电缆主要材料全都采用无机矿物或矿物化合物组成，它本身不会引起火灾，不可能燃烧或助燃。而这些材料一般都具有1500℃以上的较高熔点，因此防火电缆即使用于火焰条件下也能发挥正常的输电功能，是一种真正意义上的防火电缆。
柔性矿物绝缘防火电缆产品的工艺结构与传统电缆完全相同，成功的解决了氧化镁铜管矿物绝缘电缆的生产工艺所决定的产品众多不足之处。该产品的问世，成为防火电缆发展史上的一个里程碑，同时也加快了中国电缆的技术研发水平与国际接轨的进程。
表1 BBTR(Z)与BTTZ比较
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比较内容 |
BBTR（Z）柔性矿物绝缘电缆 |
BTTZ刚性矿物绝缘电缆 |
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安全可靠 |
绝缘性 |
增强了电性能与机械物理性，耐化学性，更有绝缘能力 |
容易吸潮影响绝缘，特备是大量的接头所导致，保护绝缘体的铜管同样具有风险 |
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耐电性 |
耐电压等级重型为1000伏，符合现代建筑电气设计，大大提高使用寿命 |
耐电压能力***多达到750伏，很难承受变频与电感因素形成的冲击电压，很难符合现代设计的安全要求 |
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使用安全性 |
耐温等级125℃，安装过程无接头，提高了可靠性 |
接头过多引起的不可靠性 |
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节能环保 |
环保性 |
无机物组成，无污染，绿色环保 |
金属构成，其制造过程存在环保问题 |
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节能性 |
耐压、耐受性更高，更支持现代建筑的节能设计 |
耐电压等级低，对现代建筑设计有局限性 |
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公益性 |
从根本上节约了资源与能源型产品的消耗 |
大量消耗金属铜与镁等资源性材料 |
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施工便利 |
规格限制 |
多芯结构中的单芯***大截面积可做到300mm2，可以覆盖各种规格建筑电线电缆需求 |
多芯结构的单芯截面积局限于35mm2以下，难以实现多芯大截面的防火电缆要求 |
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敷设要求 |
无接头、重量轻，各种常规方法敷设均可，占用空间很小，无敷设安全隐患 |
接头多、外径大，占用宝贵空间，而且线路设计、施工难，且易产生敷设安全隐患 |
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施工问题 |
结构柔性，便于弯曲，中间无接头，方便省力 |
在具体的施工过程中，难以弯曲，造成接头过多，施工麻烦 |
3.1 传统刚性矿物绝缘电缆特性
1. 铜管拉拔工艺使得单根连续长度有限，安装的过程中需要不断使用接头，增加材料和人工成本，并且需要对接头处电气性能作特殊处理。
2. 35mm2及以上均为单芯电缆，安装工序多，并且不利于各芯电气参数的均衡。
3. 线芯棒型实心铜导体，非常坚硬，使得其***大截面通常为400mm2。
4. 氧化镁粉末充当绝缘层，易产生厚薄不均现象，工艺稍有差池便会击穿，额定电压***高为450/750V。
5. BTTZ电缆不断的使用专用接头，因此需要特别处理以保证火焰下承受水喷淋后仍保持通电。
6. 一旦受火铜管外壳即为直接受火温度——950℃+50℃(塑料外护套瞬间烧损)，铜导体芯线阻随温升而增加，因此火灾中BTTZ压降损失大。
7. 金属套采用分段拉拔工艺，大截面400mm2单根***长不超过60米，氧化镁对环境有污染，成本高，效率难以提高。
3.2 柔性矿物绝缘电缆特性
1. 提高了绝缘的稳定性：不仅保留了刚性矿物绝缘电缆的耐火特性，而且还具有不宜吸潮等特点，因此绝缘性更稳定。
2. 提高了耐电压等级：耐压水平可达到1000V，从而减少了很多因电感、变频电器的频繁启动而造成的冲击电压，相应地使得线路系统使用寿命大大提高。
3. 全系列性：可以根据用户实际需求，加工成单芯或多芯结构，***多可做到96芯，几乎可以覆盖电力电缆、控制电缆等各种规格的建筑电缆需求。
4. 无中间接头：采用了成熟的绞线和成缆技术，可以根据用户要求定长生产，不仅减少了接头成本，更可以提高并实现线路的整根一致性。
5. 柔性易安装：因为采用了绞线、成缆等传统电缆结构，使得电缆更柔软，同时由于不需要专用终端接头，更方便了安装和敷设。
6. 节省空间：由于可提供大截面、大长度的多芯电缆，从而避免了因多根排列以及中间接头而造成的不必要的敷设空间浪费。
7. 公益性：由于结构的改进，大量使用了矿物和矿物化合物，不仅节约了铜、镁等资源，还相应地节约了大量的能源消耗，公益价值同样十分显著。
4 在超高层建筑上的应用案例
4.1 案例介绍
考虑到高层建筑内人员的反应速度慢，以及由烟雾和缺乏电力供应造成的恐慌和混乱，致使对高层建筑的疏散时间在很大程度上无法确定，因此，紧急线路和消防报警提示线路成为火灾中***重要的线路，须***要保持线路完整。
河南电视塔是郑州市标志性建筑，高度388m，全钢结构。由于工程的重要性，防火系统全部采用了BBTRZ-1000v电缆，该系列电缆由于是柔性矿物绝缘电缆，耐压等级是1000v，规格从3×2.5+E2.5开始，到3×240+2×120全系列电缆，共20145Km。设计单位是在比较了刚性矿物绝缘电缆(即铜管氧化镁绝缘电缆)和各类其他结构的耐火电缆的基础上，作出采用了BBTRZ-1000v柔性矿物绝缘系列电缆的决定。
4.2 安装与敷设
电缆明敷时，应沿全长采用电缆支架、挂钩或金属吊绳等支持，***大跨距，应符合下列规定：
1. 满足支持件的承载能力和无损电缆的外层及其缆芯。
2. 使电缆相互间能够配置整齐。
3. 适应工作条件下的布置要求。
4. 直接支持电缆用的普通支架(臂式支架)，吊架的允许跨距宜符合下表规定的数值。
表2 普通支架、吊架的允许跨距(mm)
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电缆特征
电缆外径D |
敷设方式 |
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水平 |
垂直 |
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D≤20 |
400 |
1000 |
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20＜D≤30 |
600 |
1200 |
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30＜D≤50 |
800 |
1500 |
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D＞50 |
1000 |
2500 |
柔性矿物绝缘防火电缆的截面积单芯为1.5mm2～600mm2，多芯为1.5mm2～300m2。在防火电缆领域，***大限度的降低了使用单位的投资成本，提高了建筑物的安全防火性能等级。
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