矿物绝缘电缆在电气防火中的作用

矿物绝缘电缆在电气防火中的作用矿物绝缘电缆在电气防火中的作用 矿物绝缘电缆 简称 电缆 国内也有人称之为氧化镁绝缘 电缆或防火电缆 是一种全部由无机材料组成的电缆 电缆外层是由无缝金属管构成的金属护套 在金属护套和 金属线芯之间是一层经紧密压实的氧化镁粉绝缘层 这种电缆在国外开发较早 早在 世纪末一位瑞士人 就提出有关矿物绝缘电缆的设想 并于 年获得专利权 年 法 英 相继正式投入生产 到 世纪 年代中叶仅电力用矿物绝 缘配线电缆 在世界范围的销售 量就达五万公里以上 由于应用的不断扩大 目前一些主要的 工业国家 如英 美 加 法 意 澳等 都有大规模的生产 一些国际性组织和国家的标准 规范 法规等也规定或推荐在 某些场所和部位需要使用矿物绝缘电缆 尤其对安全要求特别 高和环境条件特别恶劣的场所 矿物绝缘配线电缆介绍矿物绝缘配线电缆介绍 主要特性 1 1 1 耐火 由于电缆的全部结构材料仅由铜和氧化镁所构成 氧化镁 实际上是一种优良的耐火材料 高温的绝缘性能也很好 因此 电缆可在接近铜的熔点温度下继续运行 试验证明在 可持续 个小时不损坏 国外的很多实际 火灾现场也充分证明经火灾后 所有电缆中仅有矿物绝缘电缆 还完好无损 图 照片是一个英国油漆试验室在一次灾难性火 灾后的情况 只有矿物绝缘电缆完好无损 头部是切开检查电 缆的 其他电缆全部烧毁 1 1 2 耐高温 不老化 寿命长 该电缆可在 高温环境下连续长时间使用 寿命达 数百年 由于电缆全部由无机材料构成 不会老化 更不会引 发和传播火种 实际上它是一种真正 安全型 的电缆 理应做 为在高温环境下长期使用的首选品种 1 1 3 不会释放任何有害气体和烟雾 在过载和火烧的情况下 矿物绝缘电缆不会放出任何有害 气体和烟雾 这对火灾条件下确保人员 包括消防人员 安全 至关重要 对确保仪器 设备及房屋不受酸气的侵害也是很重 要的 1 1 4 载流量大 耐过载能力强 对于相同截面的电缆而言 矿物绝缘电缆由于本身结构特 点和允许更高的使用温度 使它比其他类型的电缆能传送更大 的电流 由于其他有机绝缘电缆在消防系统中使用必须加以保 护 如穿管或暗敷 这样在相同的载流量的条件下 矿物绝缘 电缆起码可比其他电缆减少 个以上截面等级使用 另外 它可承受更大的过电流而不会烧损电缆 在过电压的情况下 既使是矿物绝缘电缆被击穿 去掉电压负荷后它仍可恢复到电 缆被击穿前的耐电压水平 电缆仍可正常使用 1 1 5 防水 耐腐蚀 因矿物绝缘电缆的铜护套是无缝的金属管 它不透水 油 和气体 完全可以在水中敷设长期使用 英国泰晤士河中一根 矿物绝缘电缆使用了 年 检查时电缆完好无损 因为铜具 有极好的耐腐性能 在大多数情况下 它不需要采取任何附加 的保护措施 在特殊情况下 如在某些对电缆铜护套有腐蚀作 用的场合使用时 可在电缆外面再加上一层塑料外套 1 1 6 安装方便 美观大方 由于矿物绝缘成品电缆是经完全退火的 所以它有很好的 柔软性 它可以弯成各种复杂形状而不损坏电缆 在电缆安装 敷设中可使用专用工具 施工方便 沿墙敷设特别美观 在相同的载流量条件下 矿物绝缘电缆的外径比其他类型 电缆的外径要小得多 重量轻得多 这就意味着安装敷设及旧 线路的改造带来极大的方便 使用场所 矿物绝缘电缆主要可用于以下领域和场所 1 2 1 须确保人身和财产安全的场所 历史性建筑物 高层建筑 银行 博物馆 影剧院 档案 馆 学校 政府机关 科研中心 体育馆 高级商住楼 地下 铁道等一切重要的场所 北京人民大会堂大礼堂照明主干线 应急照明干线改造全部使用矿物绝缘电缆 用量约 北京中国银行总行大楼部分应急电源主干线和低压配电房 应急电源输出线等用矿物绝缘电缆约 除使用在消防 电梯 消防泵 应急照明 防火卷帘门 防排烟系统外 金库 中心计算机房等处 也使用了矿物绝缘电缆 北京工商银行总 行也用了矿物绝缘电缆近 国外在此领域应用得更普遍 图 和图 为国外地下铁道 和隧道中矿物绝缘电缆的使用情况 主要用于消防报警 应急 照明 防排烟系统和救生系统等 由于 年英国 地铁站发生火灾 后引起世界各国的广泛重视 对电缆的耐火及火烧时释放出来 的烟雾和有害气体提出更加严格的要求 因此矿物绝缘电缆是 最佳的选择 1 2 2 有关影响人身健康的场所 医院 食品和饮料加工厂 酿酒厂 制药厂 餐厅和厨房 牛奶场 农业配线等 如上海第一人民医院住院大楼就使用了矿物绝缘电缆近 广州荔湾医院用矿物绝缘电缆 1 2 3 危险区域及防火防爆的场所 机场 化工厂 煤矿 地上部份 煤粉厂 金属粉末 铝 镁 加工厂 海上石油平台 车库 加油站 煤气厂 石油精炼厂及油库 油漆厂 印刷厂 棉纺厂 亚麻厂 船舶 等 如在英国北海上的一些海上石油生产平台 为安全起见都 选用矿物绝缘电缆 大的平台用量近 1 2 4 高温场合 钢铁工业 常规电站及核电站 锅炉房 铸造厂 玻璃工 业 造船 机器配线等 1 2 5 一切重要的公用设施 广播通讯系统 地球卫星地面接收站 多层停车场 公共 照明 公用设施建筑 铁路布线等 如 上海东方明珠电视塔障碍灯用的电缆就是矿物绝缘电 缆 国内外矿物绝缘电缆生产使用现状及国内远景预测 目前 就我们所知及与我们进行过交流或有产品输入我国 的国外矿物绝缘电缆 主要指配线电缆 生产公司主要有美英 合资的 包括 在英国 加拿大的制造厂和美国及英国的公司 法国的 意大利的 以前的 澳大利亚的 即 公司 以及英国的 公司等 除了 外 其他 一些公司均为大型公司 生产能力很大 虽然矿物绝缘电缆有 很多其他电缆没法相比的特点 而且应用领域在不断的扩大 但目前市场竞争仍是很激烈的 我国对矿物绝缘电缆的研究 开发较晚 年上海 电缆研究所开始研究试制反应堆堆芯测量用探测电缆 从 年代中期开始研究开发电力用配线电缆 年代中期上海电 缆研究所协助北京东风电缆厂从意大利 公司引进了 全套矿物绝缘电缆生产技术 购置了部分国外设备 建成了年 产 的生产车间 后因厂内部种种原因未能正式生 产便将设备全部转手到哈尔滨电缆厂 哈尔滨电缆厂至今未生 产 年代末上海电缆研究所将矿物绝缘电缆生产技术转 让给湖州久立耐火电缆有限公司 并形成年产 的生 产线 直到 年国家计委将矿物绝缘电缆列为 国家重大 科技成果产业化项目 湖州久立耐火电缆有限公司引进国外关 键设备 建成目前国内规模最大 生产水平最高的矿物绝缘电 缆生产车间 年代中期江苏宝胜电缆厂也建成了一个小规 模的矿物绝缘电缆生产车间 为什么和国外相比国内对矿物绝缘电缆的生产和应用的差 距这么大 除了生产时间不长和一些其他原因外 笔者认为下 面几个因素也是不可忽视的 1 3 1 立法不够 一些国家标准 规范 法规大大滞后于国民经济的飞速发 展和人们对生活质量日益提高的要求 由于国家没有明确规定 使很多应该选用矿物绝缘电缆的场所和部位没有选用 除了已 经造成很多能够避免而没避免的损失外 对很多已建成的工程 也预留下了很大的隐患 1 3 2 认识模糊 部分人对电缆五花八门的名称认识不够 往往望词生意 认为选用耐火电缆甚至是阻燃电缆就可以万事大吉 事实并不 如此 湖州久立耐火电缆有限公司做的模拟火灾实体试验和短 样电缆的加温试验的试验结果充分说明 能真正保证着火条件 下电力线路完整性要求的只有矿物绝缘电缆 1 3 3 价格因素 大部分人认为矿物绝缘电缆价格太高 当然 单从电缆本 身 同截面 同芯数的矿物绝缘电缆比有机类型的耐火电缆价 格要高一些 这是由于材料成本的原因 但是 如果综合考虑 到其载流量大 节省一根地线 安装方便 只需明敷 不需任 何防火和机械保护等优点 其价格比就比有机类型耐火电缆还 要低 北京人民大会堂大礼堂照明线路技改项目用矿物绝缘电 缆是用塑料耐火电线穿管敷设总造价的 而且此 时的矿物绝缘电缆并没有降低截面等级选用 北京国家电力调 度中心用矿物绝缘电缆的总造价为低烟无卤耐火电缆的 如果考虑到电缆的使用寿命 矿物绝缘电缆的 价格优势就会更加明显 矿物绝缘电缆在国外有关建筑物消防设施及重要部位的矿物绝缘电缆在国外有关建筑物消防设施及重要部位的 使用规定或推荐使用情况使用规定或推荐使用情况 英国国家标准中的规定或推荐情况 2 1 1 bs 5839 建筑物的火警探测和报警系统 第一部分 系统设计 安装和维护的实施法规 在电缆线和其它内部连接一节中 推荐使用的电缆型号如 下 1 符合 bs 的带有或没有 外套的矿物绝 缘铜护套电缆 符合 起码满足 或 类要求 的电缆 符合 起码满足 或 类要求的电缆 符合 绝缘和护套电缆 符合 绝缘无护套电缆 符合 一般目的的橡胶绝缘 纤维编织 复合的电缆 符合 和 型号的 绝缘电缆 符合 绝缘和护套 钢丝铠装 的电缆 符合 具有交联聚乙烯或硬的乙丙橡胶 绝缘 钢丝铠装护套电缆 具有一个中心导体不小于 股 直 径的聚乙烯绝缘 护套同轴电缆 对探测热电缆 见该标准 条 在该标准中 虽然菜单中列有 种之多 但规定在火灾 中需较长时间 起码 小时 使用的 则只能用菜单中的 和 两种电缆 如果用其它电缆则必须埋在建筑物 结构的泥灰中 厚以上或用隔板把电缆与重大危险地隔 开 隔板或地板最低要具有 小时的耐火能力 同样 用 其它非金属铠装电缆还应有附加的机械保护 而矿物绝缘电缆 则不需要 2 1 2 bs 5266 1 1999 应急照明 第 1 部分 除影院及 用于娱乐的特殊建筑物外的其它建筑物的应急照明 规定用于备用电源和逃生照明之间连接的电缆必须是具有 特有的抗火焰冲击和自然伤害的电缆 或密封于适当的沟道 导线管 桥架或线槽中 以得到必要的火灾保护及机械强度 在电缆火灾保护中规定应采用下列电缆和配线系统 具有高抗火特性的电缆 符合 标准的矿物绝缘铜护套电缆 该电缆可以带或不带 外护套敷设 符合 标准的电缆 该电缆至少符合 类 要求 需要附加有火灾保护的配线系统 符合 标准的穿入硬 管中的 绝缘电缆 管道应为 规定的 等级或 等级 符合 标准的 穿入钢管的 绝缘电 缆 符合 或 标准的 绝缘 及护套钢丝铠装电缆 2 1 3 bs 5454 档案文件的贮存和展览 该标准中的照明线中就明确规定 在贮藏室的照明用线只 能用带螺丝组件的矿物绝缘铜护套电缆 而且规定在线进出贮 藏室处应加以密封 以防止鸟和虫的进入 澳大利亚国家标准中的规定或推荐使用情况 2 2 1 as 3000 线路规则 该标准中消防设备和电梯规定可使用的电缆菜单为 在金属套管内有或没有护套的电缆 矿物绝缘电缆 具有金属外壳的母线 其它对火和伤害可提供一定防护程度 相当于上述 种情况 的方法 前面所指的消防设备包括 消防增压泵 火警探测和报警 系统 建筑物中控制烟雾和火情的其它设施 如通风机及控制 建筑物防火保护的其它设施 电梯包括可输送人员的电力控制 的电梯 但不包括平时在任何位置可停下来 运输乘客的电梯 装置 该标准实际上是一母规 其它很多标准规定的线都必须符 合该标准的规定 如 自动火灾探测 及报警系统 系统的设计 安装和调试 第 节 安装要求 中规定主配电盘与控制及显示装置间的配线必须符合 规定 再如 自动火 灾喷淋系统第 部分 标准 中规定 到消防队的火灾报警信 号的传输线路中 报警信号线路和电源必须符合 及 的要求 2 2 2 as 2941 1995 固定消防装置 泵站系统 该标准第 节 电气传动及控制中规定 所有与消防泵 电机配套的配线 从接入点往前以及上至包括每一消防泵在内 的所有配线必须是 矿物绝缘金属护套 电缆 穿入金属管线的护套或无护套电缆 符合 和 要求的其它任 何配线方式 该标准第 节 内燃机驱动及控制器中规定 控制器干 线从主电源到消防泵控制器的所有配线必须是 矿物绝缘金属护套 电缆 穿入金属管线的护套或无护套电缆 母线槽 符合 和 规定具有防火 及防机械损伤安全等级的其它线路 2 2 3 as 2293 建筑物中应急撤离照明 第一部分安装要求 标准中规定对回路用线的菜单为 矿物绝缘电缆 硅橡胶绝缘 圆形镀锡软铜导体 铝带绕包 护套电缆 符合 标准第一部分允许的方式安装在 隔墙内的任何电缆 2 2 4 as 1668 机械通风和空调法规 第一部分 在有空气 调节系统的建筑物中的火灾预防 其目的是为在建筑物发生大火时确保通风系统 以帮助控 制烟雾和火情 标准中布线一节中要求对所有通风设备的布线 基本控制线路和探测器线路均要用矿物绝缘铜护套电缆或其它 认可的防火方法 美国国家标准中的规定或推荐使用情况 2 3 1 nfpa 70 国家电气法规 该法规是美国防火协会制定的总的电气法规 所有其他标 准或法规中使用的线路方法必须遵循该法规的规定 它对线路 方式及各种电缆允许使用的场合都有明确规定 法规中规定矿物绝缘电缆可作如下使用 作为电源线 作为分支线路 用于干燥场所 用于潮湿场所 埋在泥灰中 埋在混凝土或砖石中 地下 用适当保护以防伤害 暴露在石油或汽油中 在危险区域 在任何对铜护套没有损害的腐蚀场所 2 3 2 nfpa 75 电子计算机 数据处理装置防护标准 1999 版 该标准规定 接至容器或现场接线装置的分支电源线必须 是穿入金属硬管 非金属硬管 金属介质管 电气金属管 金 属线槽 带金属盖的表面金属桥架 金属软管 密封金属软管 或金属管的电缆 或矿物绝缘 电缆 金属包 电缆或铠装 电缆 矿物绝缘电缆在国外有关危险区域中的规定或推荐使用矿物绝缘电缆在国外有关危险区域中的规定或推荐使用 情况情况 英国国家标准中的规定或推荐使用情况 英国 第 部分 用于潜在爆炸气 体 除矿用或爆炸物处理及制造外 的电气设备的选择 安装 和维护 中 将危险场所分为三类 类场所 爆炸性气体连续存在或长期存在的场所 类场所 正常操作中 爆炸性气体可能出现的场 所 类场所 正常操作中 爆炸性气体不大可能出现 且出现时只是短时间存在的场所 规定在危险场所规定使用的配线系统如下 敷设在 类场所的电缆必须是本质安全型电缆或推荐采用 特殊保护电缆 用在 类和 类场所的配线系统为 穿入管道的电 缆 加以适当保护以防止机械损坏的电缆 根据 的推荐 列举的电缆型号如下 热缩性塑料或人造橡胶绝缘 有或无内护套 聚氯 乙烯 聚氯丁二烯 氯化聚乙 烯 或类似材料外护套屏蔽或铠装电缆 无缝铝护套 带或不带铠装 并有外护套保护的电 缆 矿物绝缘金属护套电缆 热缩性塑料或人造橡胶绝缘软电缆 或加软金属屏 蔽或铠装和 或类似材料的外 护套 热缩性塑料绝缘半硬护套电缆 对于本质安全型设备以及只用在 类场所的设备 可选用 其它电缆 澳大利亚国家标准中的规定或推荐使用情况 线路规则 之 危险区域安装的一般要求 中规定 类区域的安装可以是 本质安全型设备及线路 采用其它技术保护的设备及线路 在 级 类区域列举的典型线路类型如下 包围在螺纹连接金属管里的电缆 铠装电缆 矿物绝缘金属护套 电缆 美国国家标准中的规定或推荐使用情况 国家电气法规 中把整个危险区域分成三 个级别 每个级别又分成二类 3 3 1 一级场所 一级场所是指有足够量的易燃气体或蒸汽出现或可能出现 在空气中 因而产生爆炸或燃烧混合物的场所 一级 类是指易燃气体或蒸汽正常存在或由于设备检修 泄漏或因设备不正常操作而损坏产生易燃气体或蒸汽的场所 一级 类是指易燃液体或气体装在容器内 在正常时没 有易爆炸的蒸汽 除非在容器损坏的情况下 在一级 类地区法规允许使用的布线是 刚性的金属套管 矿物绝缘电缆 在一级 类地区法规允许使用的布线是 刚性的金属套管 封闭的气密型母线 矿物绝缘电缆 电缆 金属包覆的电力电缆 电缆 铝护套电缆 电缆 屏蔽非金属护套电缆 电缆 电力或控制电缆 电缆 3 2 2 二级场所 二级场所是指存在着可燃粉尘的场所 二级 类是指易燃粉尘 包括金属粉尘如镁和铝的粉尘 正常存在于空气中或者由于机器损坏可能存在于空气中 二级 类是指易燃粉尘在正常情况下不存在于空气中 但这样的粉尘可能沉积在电气设备上而引起设备过热 在二级 类地区法规允许使用的布线是 刚性金属套管 矿物绝缘电缆 在二级 类地区法规允许使用的布线是 刚性金属套管 封闭的气密型母线 矿物绝缘电缆 金属包覆的电力电缆 铝护套电缆 铜护套电缆 电缆 屏蔽非金属护套电缆 导电金属管 3 3 3 三级场所 三级场所是指由于出现易燃的纤维和飞絮而成为危险的场 所 三级 类是指那些输送 制造和使用易燃纤维的场所 三级 类是指贮存和运送易燃纤维的场所 在三级地区法规允许使用的布线是 刚性金属套管 矿物绝缘电缆 金属包覆电力电缆 铝护套电缆 铜护套电缆 同时法规中也列举了很多特定危险区推荐使用矿物绝缘电 缆的场所 如商业汽车修理和存放库 飞机库 加油站 油灌 区 喷涂工序 卫生护理设施 包括麻醉区 集会地点 包 括有放映和舞台表演场所 剧场 造船厂等 其它一些国家或国际标准也规定或推荐使用矿物绝 缘电缆 国际电工委员会标准 船用电气安装 新西兰标准 矿物绝缘电缆和设备电 气安装实施法规 英国石油学会的石油工业安全实施法规 意大利 在危险区域电气系统标准 意大利 高度火灾危险区域等 加速国内标准 规范制定的建议加速国内标准 规范制定的建议 综合前面的介绍 矿物绝缘电缆在消防设施 重要场所及 危险区域的应用 有其优越的技术及安全性能 它的使用 可 以极大地提高电气线路的安全等级 为避免电气火灾的发生及 在火灾条件下消防设施的正常运行和人员的营救 逃生提供了 技术保障 同时 矿物绝缘电缆的使用又具有良好的经济性 并能够产生极大的社会效益 因此 矿物绝缘电缆应该在消防 设施 重要场所及危险区域的电气线路中占据它应有的位置 国外许多国家标准或规范对矿物绝缘电缆的应用都作了详 细的规定 由于资料收集有限 在此还无法做到全面介绍 而 在国内 由于矿物绝缘电缆正式生产时间不长 很多人对它还 不甚了解 到目前为止所使用的场所还不太多 很多对安全要 求极高的建筑以及一些重要部位 如消防系统等 应该选用 矿物绝缘电缆而没有选用 势必会给以后的使用留下隐患 这 其实与我们国家当前的一些标准 规范陈旧和不健全有着极大 的关系 从目前已收集到的国内的一些有关建筑物或工业电气 设计 安装和维护标准或规范来看 涉及到矿物绝缘电缆的基 本上还没有 甚至有的专门关于消防的或危险区使用的也没有 列出矿物绝缘电缆 这不能不说是一个很大的缺陷 为了更好的配合国内建设需要 向国际先进的标准和规范 靠拢 提高电气线路的安全等级 减少电气火灾事故的发生及 损失 我们国家有必要加快制定新的针对各种不同要求的建筑 物电气标准或规范 并对一些使用多年 老的标准和规范应加 快修订和补充 矿物绝缘电缆的技术经济性矿物绝缘电缆的技术经济性 电缆的载流量和电压降 根据 布线系 统载流量的标准 在相同条件下 环境温度 电缆温升及敷设 方式 矿物绝缘电缆 裸的 与聚氯乙烯绝缘电缆的载流量相 差不大 但由于矿物绝缘电缆允许在更高的温度下使用 截面 及以上的电缆均为单芯电缆 散热条件好 只需明 敷 不像其他电缆 尤其在消防系统线路使用时必须加以某种 保护 如穿管 电缆管槽 埋墙暗敷或放在防火桥架中 这样就使矿物 绝缘电缆的允许载流量比同样截面的其他有机绝缘电缆的允许 载流量高出许多 同样 矿物绝缘电缆的电压降也比其他电缆明显减少 下页表列出了聚氯乙烯电缆明敷 穿管及暗敷埋墙的载流 量变化情况 三相线路 环境温度 升温至 从表中可清楚的看出埋墙暗敷要影响电缆载流量达 个截面等级 穿管明敷也有很大的影响 敷设在导管或线槽中 的聚氯乙烯绝缘电缆载流量不但比同截面同样条件明敷的矿物 绝缘电缆小得多 而且电压降降低也是明显的 设计人员应对 此引起注意 电缆的接地 矿物绝缘电缆的铜护套可做为地线使用 与其他类型的电 缆相比 它可以减少一根芯线 也就是说 芯电缆可代其他 芯电缆 而且铜护套截面也与芯线截面相仿 多芯电缆和单芯 电缆 以下的护套大于芯线截面 以上 的