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(de)交貨(huo)長度隨導線截面增大而縮短，長距離敷(fu)設(she)時(shi)中間接頭多、氧化鎂絕(jue)緣易吸潮、電纜剛度大敷(fu)設(she)不便等特點，除(chu)少(shao)數具備先進施工水(shui)準(zhun)的(de)企業外，被大多數安裝公司(si)抵觸使(shi)用(yong)。

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業(ye)績，但非標(biao)（柔性(xing)）礦物(wu)電(dian)纜(lan)(lan)是否等同于(yu)傳(chuan)統(tong)（剛性(xing)）礦物(wu)電(dian)纜(lan)(lan)？其耐火(huo)性(xing)能、安全可(ke)靠(kao)性(xing)與傳(chuan)統(tong)（剛性(xing)）礦物(wu)電(dian)纜(lan)(lan)有何區(qu)別？筆者(zhe)結(jie)合現行國家(jia)標(biao)準及(ji)規范，就兩(liang)者(zhe)產品的結(jie)構原理、電(dian)氣性(xing)能、施工(gong)特(te)點進行綜合比較。

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(yuan)并非采用(yong)密實礦物粉末組成。因此(ci)從嚴格意義(yi)來講，它并非礦物絕(jue)緣(yuan)類電纜(lan)。

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(ge)個生產廠家自行對產品(pin)命名(ming)，原材料及制(zhi)造標(biao)(biao)準(zhun)也(ye)不盡相同(tong)。由于還(huan)未頒布相關的國家標(biao)(biao)準(zhun)，現今(jin)只(zhi)能(neng)參考一些企業標(biao)(biao)準(zhun)或(huo)行業標(biao)(biao)準(zhun)，其防(fang)火性能(neng)更是(shi)缺乏依據。

2 結構(gou)原理比較

2.1 絕緣材料

2.1.1 （剛性）礦物絕緣電纜的絕(jue)緣采用(yong)無機礦物(wu)材(cai)質 MgO（氧(yang)化(hua)(hua)鎂）粉末壓縮密(mi)實(shi)而成，通常填充(chong)密(mi)度為75%~80%，如表2 所(suo)示，其熔點(dian)遠遠超(chao)過(guo)銅護套(tao)熔點(dian)（1083℃），且電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率受溫(wen)度變化(hua)(hua)影(ying)響(xiang)小(xiao)，在(zai)高(gao)溫(wen)下具有優(you)良的電(dian)(dian)(dian)絕(jue)緣性和散(san)熱(re)性，作(zuo)(zuo)為無機礦物(wu)材(cai)料，其天然的不燃性以及無煙無鹵特性非常適合于重要場(chang)所(suo)消防配電(dian)(dian)(dian)線路，唯一的不足是MgO 易吸收(shou)空氣中(zhong)的水分，電(dian)(dian)(dian)纜(lan)的臨時封(feng)端(duan)或(huo)電(dian)(dian)(dian)纜(lan)頭制作(zuo)(zuo)須在(zai)1h 內完成，否則絕(jue)緣阻(zu)(zu)值會迅速降至10MΩ 以下。但由于MgO H2O（熱(re)水） Mg（OH）2 ↓屬可逆(ni)反(fan)應，在(zai)施工過(guo)程(cheng)中(zhong)利用(yong)火焰噴燈(deng)等(deng)方式對電(dian)(dian)(dian)纜(lan)端(duan)部區域(yu)反(fan)復加熱(re)，可以消除這一缺點(dian)。

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。云母帶也同樣(yang)具有易(yi)受潮(chao)的缺陷，其(qi)受潮(chao)后絕(jue)(jue)緣迅(xun)速下降， 且不可(ke)恢復。而其(qi)他諸如 BBTRZ、NG-A（BTLY）竟然采用交聯聚乙烯作為絕(jue)(jue)緣層(ceng)，其(qi)構造已完全脫離了無機礦物類絕(jue)(jue)緣的定(ding)義。

2.2 金(jin)屬外護套

2.2.1 （剛性）礦物絕緣電纜的采用無(wu)縫銅管作為外護套(tao)， 具體生(sheng)產工(gong)藝流程(cheng)如下 ：

銅(tong)護(hu)套(tao)管(guan)采用(yong)拉(la)拔工(gong)(gong)藝延伸，達到預定長度后又經(jing)過2 道熱(re)處理工(gong)(gong)序，其拉(la)拔過程(cheng)中(zhong)產(chan)生的(de)(de)應(ying)力已基本消除，軋(ya)制也確保了電纜(lan)整體截面尺寸做到最小(xiao)，并且使護(hu)套(tao)與內部氧化鎂密實壓(ya)緊。按上述工(gong)(gong)藝成型的(de)(de)電纜(lan)無(wu)論是(shi)(shi)抗壓(ya)強度、還是(shi)(shi)機械性(xing)能，都超(chao)過普(pu)通耐火(huo)電纜(lan)。但(dan)美(mei)中(zhong)不(bu)足的(de)(de)是(shi)(shi)，銅(tong)管(guan)在一次下料時(shi)原(yuan)材料有(you)限，拉(la)拔的(de)(de)長度也有(you)限制，以750VBTTZ-4?25mm2 電纜(lan)為例，其最大出(chu)貨長度僅(jin)為130m，若在超(chao)高層建筑中(zhong)應(ying)用(yong)，需耗費(fei)大量的(de)(de)中(zhong)間接(jie)頭(tou)作業進行連接(jie)，勢必增加工(gong)(gong)程(cheng)量與施工(gong)(gong)難度。

2.2.2 （柔性）礦物絕緣電纜最(zui)典型(xing)的外護套(tao)采用銅軋紋(wen)焊接工(gong)藝(yi)，其生產工(gong)藝(yi)流程(cheng)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)套(tao)采用銅帶(dai)繞包焊接，軋紋后(hou)即裝盤，由于未做(zuo)熱處理(li)，護(hu)套(tao)上因(yin)焊接產(chan)生(sheng)的殘余應力沒有消除，在(zai)實際(ji)敷設過程中經常出現開裂。同時，銅帶(dai)軋紋也增大了電(dian)(dian)纜整體截面尺寸，如表3 所示，相(xiang)近規格（柔性(xing)）電(dian)(dian)纜比（剛性(xing)）體積大10%~174%， 重量(liang)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(neng)比較

2.3.1 耐火性試(shi)驗

耐火(huo)性是驗證電(dian)纜在火(huo)災情況(kuang)下持續供電(dian)的(de)能力，筆(bi)者結(jie)合出廠驗收經歷，選取具有代表性的(de) BTTZ 型（剛性）與YTTW 型（柔性）規(gui)格都為(wei)4?25mm2 進(jin)(jin)行分析(xi)，檢測(ce)標準以英國 BS6387（C、W、Z 級(ji)）耐火(huo)試驗為(wei)準，各選一樣(yang)品依次進(jin)(jin)行3 項試驗。比(bi)對(dui)結(jie)果見表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(jue)緣被(bei)燒至黑粉狀并脫落(luo)于護套縫隙內，而BTTZ（剛性）樣品再次重(zhong)復上述試(shi)驗后，護套僅留(liu)有少量撞(zhuang)擊痕跡。隨后在對兩者(zhe)進(jin)行絕(jue)緣電阻(zu)(zu)測試(shi)時，YTTW（柔(rou)性） 絕(jue)緣阻(zu)(zu)值(zhi)近乎為(wei)0Ω，BTTZ（剛性）阻(zu)(zu)值(zhi)仍超過(guo)200MΩ。

2.3.2 耐壓試驗

 根據(ju) GB/T13033-2007 的(de)電壓試(shi)驗(yan)要(yao)求 ：2500V 用(yong)于(yu)750V 電纜(lan)(lan)導體(ti)間 / 每個導體(ti)與(yu)銅護套間，升壓速(su)度應(ying)(ying)≥ 150V/s，每次應(ying)(ying)持續1min，實驗(yan)過程(cheng)電纜(lan)(lan)應(ying)(ying)不擊穿(chuan)。在此以同一廠(chang)家相(xiang)同規格的(de) BTTZ（剛性）和 YTTW（柔性）樣品為試(shi)驗(yan)對象。

（1） 首先對 BTTZ 電纜升壓至(zhi)2500V 并持續15min 后， 未擊(ji)穿(chuan)。繼續升壓至(zhi)3300V 附件(jian)發(fa)生擊(ji)穿(chuan)，靜置3h 后，對該樣品重新打耐壓，升壓至(zhi)2500V 未擊(ji)穿(chuan)，說(shuo)明氧化(hua)(hua)鎂(mei)絕緣是因局部(bu)熔化(hua)(hua)造(zao)成擊(ji)穿(chuan)，但(dan)擊(ji)穿(chuan)并未改變其化(hua)(hua)學(xue)性質(zhi)，因此(ci)絕緣性能可自(zi)行恢復。

（2）在(zai)對 YTTW 電纜(lan)試驗時于2800V 附近擊(ji)穿(chuan)(chuan)，3h 后重(zhong)新(xin)打耐壓，最高升壓至50V 時再(zai)次擊(ji)穿(chuan)(chuan)。表明 YTTW 電纜(lan)擊(ji)穿(chuan)(chuan)后絕(jue)緣性能(neng)無法恢復，只能(neng)重(zhong)新(xin)更(geng)換。

2.3.3 載流溫度(du)測試

于(yu)標(biao)準室溫 20 ℃環境下，選取同一廠家規格都(dou)為4?25mm2 的(de) BTTZ（剛性）和 YTTW（柔性）電纜(lan)樣品，分別通以額定電流140A，并于(yu)兩個樣品導線及銅(tong)護套相(xiang)同位(wei)置(zhi)設溫度傳(chuan)感器，結果(guo)見(jian)圖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(jiu)電纜本身而言， 散熱性同(tong)樣對載流量(liang)會產生較(jiao)大影響。

3 施工特點(dian)比(bi)較(jiao)

3.1 彎曲(qu)能力

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(zui)小彎(wan)曲(qu)半徑(jing) R ≥ 6D，由于電纜(lan)(lan)銅護套在(zai)生產時(shi)的退火工藝(yi)已消除(chu)了變形應力(li)，其柔韌性并(bing)不(bu)亞(ya)于普(pu)通耐火電纜(lan)(lan)。

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能力，根據一些(xie)（柔(rou)性(xing)）電纜(lan)的產(chan)品說明書可知， 其最小彎曲半徑 R 的范圍在(zai)15D~20D 之間，由(you)于上述論點已證明同規格的（柔(rou)性(xing)）電纜(lan)無論在(zai)體積還是重量(liang)上均超過（剛性(xing)），未(wei)經熱(re)處(chu)理的軋(ya)紋銅護套也使電纜(lan)自身變得堅硬，所以在(zai)實際敷設過程中并不及(ji)（剛性(xing)）柔(rou)軟。

3.2 終端 / 中間接(jie)頭密封(feng)性

3.2.1 在制作（剛性）礦物絕緣電纜終端(duan)時，為確(que)保絕(jue)緣層不(bu)受潮氣影響，終端(duan)頭 / 中間接頭附件都會附帶絕(jue)緣封(feng)蓋， 并(bing)膠封(feng)于電纜切口處，從而(er)使氧化鎂隔絕(jue)空氣水分(fen)的污染(ran)， 保證電氣絕(jue)緣性能。

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(jue)緣，所以電纜(lan)切口處(chu)無(wu)法膠封(feng)，只能(neng)采(cai)用熱縮套(tao)對電纜(lan)連接處(chu)密封(feng)，該工藝是針(zhen)對交聯聚乙烯等有機電纜(lan)的(de)密封(feng)方法，其隔離潮氣(qi)的(de)能(neng)力遠(yuan)不及膠封(feng)徹底。

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(bao)消防配電(dian)安(an)全可(ke)靠。