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摘要：在现代的配电系统中矿物绝缘电缆有着广泛的使用空间，其耐火性、安全性、耐久性、施工便捷和抗辐射能力强是传统的电力电缆所无法取代的。
关键词：矿物绝缘电缆 特级保护对象 无机材料 有机材料 安全性
一、引言：
矿物绝缘电缆（Mineral Insulated Cables），国际上简称MI电缆，是一种无机材料电缆。它是采用氧化镁作为绝缘材料，钢管作为护套的电缆。
电缆的芯数有1、2、3、4、7、12、19芯，1~4芯主要用于动力及照明，7芯以上主要用于控制及通讯。单芯电缆的导体最大制造截面积可达400平方毫米。根据不同的要求，电缆也可制成方形、扁形或中空形及其他不同形状。电缆终端由金属或热塑材料制成。
二、矿物电缆的产品特性：
1、耐火性：
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℃。只要火焰温度不超过铜的熔点1083℃，电缆就安然无恙。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。BS6387（英国标准）中规定的方案才是电缆在火灾中经受的真正的耐火性能考验。因为电缆在火烧中并非不受外界的干扰。它会受到消防水、火烧脱落物及其它重物的不断冲击。有机电缆的耐火性能是靠导体和绝缘间的云母包带实现的，而塑料耐火电缆一经火烧，云母和绝缘将分别形成硬壳及碳壳。碳壳遇水将导电，云母壳遇水或其它重物的冲击将脱落。经过国外权威机构的多次试验证明，能够满足BS6387测试的只有矿物绝缘电缆。
2、安全性：
由于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，更无卤素及有毒气体。而传统的电缆（包括阻燃、低烟低卤、低烟无卤和其相应的耐火电缆）在着火、被火烧或长期过载绝缘受损时烟雾和有害气体都会存在。聚氯乙烯绝缘电缆的烟雾中有大量的CO、CO2和氯化物，其它电缆的烟雾中还会含有溴化物、氟化物和硫化氢，这些物质对人的危害是很大的。而含氯化物的电缆燃烧时产生HCL气体会使弱电系统损坏。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（见表1）。
表1消防用电设备在火灾发生期间的最少持续供电时间
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。
3、耐久性
正常使用电缆寿命是由其绝缘层的完好程度来决定的。塑料电缆中寿命较长为交联聚乙烯绝缘电缆。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。其使用期限最低达百年以上。且矿物电缆可伴随设备移位或线路改造而重新拆装、重复使用。
4、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（RigidConduit）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。
5、抗辐射能力强
由于电缆组成材料均为无机物，具有有效的中子俘获截面，并且保持很高的绝缘电阻，因而在经受核辐射后，電缆的电气及机械性能不会产生任何变化。
三、矿物电缆的选用：
根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.10.4条消防设备及控制线路选择，应符合下列规定：
火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆；
火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电缆；
火灾自动保护对象分级为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用有机绝缘耐火类电缆；
消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消防供电干线或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆。
而《全国民用建筑工程设计技术措施》-电气分册第11.11.5消防设备及控制线路选择，应符合下列规定：
火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，也可以采用有机绝缘耐火类电缆；
火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电缆；
火灾自动保护对象分级为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用有机绝缘耐火类电缆；
消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消防供电线路相同标准类别的电线或电缆；当敷设保护措施符合防火要求时，可采用普通型电线或电缆。
根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98第3.1.1条表3.1.1建筑高度超过100米的高层民用建筑为火灾自动报警系统保护对象分级特级。
综上，笔者认为超高层建筑中消防设备供电干线及分支干线可采用矿物绝缘电力电缆明敷，也可以采用有机类耐火电缆采用穿耐火电缆线槽或穿管保护，同时管子表面涂防火涂料。
以下场所应选用矿物绝缘电缆：
冶金工业熔炼车间、建材工业的玻璃炉窑等高温环境；
核电站或核反应堆、电子加速器等敷设较强的场合；
需耐火同时要防水冲击及防重物坠落损伤时，明敷的耐火电缆应采用矿物绝缘电缆。
四、结束语
随着国内矿物绝缘电缆的广泛应用，笔者认为选用矿物绝缘电缆应该结合敷设条件以及环境要求，合理的选择，以免造成不必要的浪费，尽量做到物尽其用，节约能源。
参考文献
1、《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008 中国建筑工业出版社 2008
2、《工业与民用配电设计手册》第三版 中国电力出版社 2007
3、《全国民用建筑工程设计技术措施（2009）》 电气分册 中国计划出版社 2009
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：矿物绝缘电缆 特级保护对象 无机材料 有机材料 安全性
一、引言：
矿物绝缘电缆（Mineral Insulated Cables），国际上简称MI电缆，是一种无机材料电缆。它是采用氧化镁作为绝缘材料，钢管作为护套的电缆。
电缆的芯数有1、2、3、4、7、12、19芯，1~4芯主要用于动力及照明，7芯以上主要用于控制及通讯。单芯电缆的导体最大制造截面积可达400平方毫米。根据不同的要求，电缆也可制成方形、扁形或中空形及其他不同形状。电缆终端由金属或热塑材料制成。
二、矿物电缆的产品特性：
1、耐火性：
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℃。只要火焰温度不超过铜的熔点1083℃，电缆就安然无恙。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。BS6387（英国标准）中规定的方案才是电缆在火灾中经受的真正的耐火性能考验。因为电缆在火烧中并非不受外界的干扰。它会受到消防水、火烧脱落物及其它重物的不断冲击。有机电缆的耐火性能是靠导体和绝缘间的云母包带实现的，而塑料耐火电缆一经火烧，云母和绝缘将分别形成硬壳及碳壳。碳壳遇水将导电，云母壳遇水或其它重物的冲击将脱落。经过国外权威机构的多次试验证明，能够满足BS6387测试的只有矿物绝缘电缆。
2、安全性：
由于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，更无卤素及有毒气体。而传统的电缆（包括阻燃、低烟低卤、低烟无卤和其相应的耐火电缆）在着火、被火烧或长期过载绝缘受损时烟雾和有害气体都会存在。聚氯乙烯绝缘电缆的烟雾中有大量的CO、CO2和氯化物，其它电缆的烟雾中还会含有溴化物、氟化物和硫化氢，这些物质对人的危害是很大的。而含氯化物的电缆燃烧时产生HCL气体会使弱电系统损坏。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（见表1）。
表1消防用电设备在火灾发生期间的最少持续供电时间
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。
3、耐久性
正常使用电缆寿命是由其绝缘层的完好程度来决定的。塑料电缆中寿命较长为交联聚乙烯绝缘电缆。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。其使用期限最低达百年以上。且矿物电缆可伴随设备移位或线路改造而重新拆装、重复使用。
4、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（RigidConduit）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。
5、抗辐射能力强
由于电缆组成材料均为无机物，具有有效的中子俘获截面，并且保持很高的绝缘电阻，因而在经受核辐射后，電缆的电气及机械性能不会产生任何变化。
三、矿物电缆的选用：
根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.10.4条消防设备及控制线路选择，应符合下列规定：
火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆；
火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电缆；
火灾自动保护对象分级为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用有机绝缘耐火类电缆；
消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消防供电干线或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆。
而《全国民用建筑工程设计技术措施》-电气分册第11.11.5消防设备及控制线路选择，应符合下列规定：
火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，也可以采用有机绝缘耐火类电缆；
火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电缆；
火灾自动保护对象分级为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用有机绝缘耐火类电缆；
消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消防供电线路相同标准类别的电线或电缆；当敷设保护措施符合防火要求时，可采用普通型电线或电缆。
根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98第3.1.1条表3.1.1建筑高度超过100米的高层民用建筑为火灾自动报警系统保护对象分级特级。
综上，笔者认为超高层建筑中消防设备供电干线及分支干线可采用矿物绝缘电力电缆明敷，也可以采用有机类耐火电缆采用穿耐火电缆线槽或穿管保护，同时管子表面涂防火涂料。
以下场所应选用矿物绝缘电缆：
冶金工业熔炼车间、建材工业的玻璃炉窑等高温环境；
核电站或核反应堆、电子加速器等敷设较强的场合；
需耐火同时要防水冲击及防重物坠落损伤时，明敷的耐火电缆应采用矿物绝缘电缆。
四、结束语
随着国内矿物绝缘电缆的广泛应用，笔者认为选用矿物绝缘电缆应该结合敷设条件以及环境要求，合理的选择，以免造成不必要的浪费，尽量做到物尽其用，节约能源。
参考文献
1、《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008 中国建筑工业出版社 2008
2、《工业与民用配电设计手册》第三版 中国电力出版社 2007
3、《全国民用建筑工程设计技术措施（2009）》 电气分册 中国计划出版社 2009
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