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。
柔性礦物絕緣電纜(BBTRZ)的發明較晚，大約是在上個世紀七十年代誕生于瑞士斯圖特電纜公司，國內最早、最新的柔性礦物絕緣防火電纜于2005年由上?？炻闺娋€電纜有限公司推出。
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、無鹵無毒、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：BBTRZ-750 3*25
例三，額定電壓1000V，5芯16 mm2，表示為：BBTRZ-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纜主要材料全都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。
表1 BBTR(Z)與BTTZ比較
比較內容 | BBTR（Z）柔性礦物絕緣電纜 | BTTZ剛性礦物絕緣電纜 | |
安全可靠 | 絕緣性 | 增強了電性能與機械物理性，耐化學性，更有絕緣能力 | 容易吸潮影響絕緣，特備是大量的接頭所導致，保護絕緣體的銅管同樣具有風險 |
耐電性 | 耐電壓等級重型為1000伏，符合現代建筑電氣設計，大大提高使用壽命 | 耐電壓能力最多達到750伏，很難承受變頻與電感因素形成的沖擊電壓，很難符合現代設計的安全要求 | |
使用安全性 | 耐溫等級 | 接頭過多引起的不可靠性 | |
節能環保 | 環保性 | 無機物組成，無污染，綠色環保 | 金屬構成，其制造過程存在環保問題 |
節能性 | 耐壓、耐受性更高，更支持現代建筑的節能設計 | 耐電壓等級低，對現代建筑設計有局限性 | |
公益性 | 從根本上節約了資源與能源型產品的消耗 | 大量消耗金屬銅與鎂等資源性材料 | |
施工便利 | 規格限制 | 多芯結構中的單芯最大截面積可做到2，可以覆蓋各種規格建筑電線電纜需求 | 多芯結構的單芯截面積局限于2以下，難以實現多芯大截面的防火電纜要求 |
敷設要求 | 無接頭、重量輕，各種常規方法敷設均可，占用空間很小，無敷設安全隱患 | 接頭多、外徑大，占用寶貴空間，而且線路設計、施工難，且易產生敷設安全隱患 | |
施工問題 | 結構柔性，便于彎曲，中間無接頭，方便省力 | 在具體的施工過程中，難以彎曲，造成接頭過多，施工麻煩 | |
3.1 傳統剛性礦物絕緣電纜特性
1. 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。
2. 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。
3. 線芯棒型實心銅導體，非常堅硬，使得其最大截面通常為400mm2。
4. 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。
5. 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仍保持通電。
6. 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。
7. 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
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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長生產，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。
5. 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。
6. 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以及中間接頭而造成的不必要的敷設空間浪費。
7. 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源消耗，公益價值同樣十分顯著。
4 在超高層建筑上的應用案例
4.1 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。
河南電視塔是鄭州市標志性建筑，高度388m，全鋼結構。由于工程的重要性，防火系統全部采用了BBTRZ-1000v電纜，該系列電纜由于是柔性礦物絕緣電纜，耐壓等級是1000v，規格從3×2.5+E2.5開始，到3×240+2×120全系列電纜，共20145Km。設計單位是在比較了剛性礦物絕緣電纜(即銅管氧化鎂絕緣電纜)和各類其他結構的耐火電纜的基礎上，作出采用了BBTRZ-1000v柔性礦物絕緣系列電纜的決定。
4.2 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。
表2 普通支架、吊架的允許跨距(mm)
電纜特征 電纜外徑D | 敷設方式 | |
水平 | 垂直 | |
D≤20 | 400 | 1000 |
20＜D≤30 | 600 | 1200 |
30＜D≤50 | 800 | 1500 |
D＞50 | 1000 | 2500 |
柔性礦物絕緣防火電纜的截面積單芯為1.5mm2～600mm2，多芯為1.5mm2～300m2。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。
4.3 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
試驗方法：
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
5. 結論
該類電纜在安裝完畢后能夠保證應急使用，平時也可作為耐溫125℃無鹵阻燃電纜、耐火電纜使用，因該系列電纜覆蓋面廣，既克服剛性MI電纜的缺陷，又發揮了柔性MI電纜的優勢，并且為各重點工程提供了實用產品，使現代工程在電氣線路中達到了短路不燃燒，燃燒不短路的功效，本文采用的應用案例證明柔性礦物絕緣電纜不僅在消防報警和緊急救生回路等防火性能上能夠成功應用，在高密度電流及其他特殊性能要求的情況下也能得推廣應用。
參考文獻
【1】中國消防手冊 郭鐵男、李世雄等 上?？茖W技術出版社 2007
【2】電線電纜簡史 湖北省宜昌市紅旗電纜廠 1985年11月
【3】GB/T 12706
【4】GB/T 13033
【5】GB/T 12666
【6】BS-6387
【7】IEC-60331
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