柔性矿物质防火电缆 BBTRZ
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。
产品详情
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 年获得专利权,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,国内最新的柔性矿物绝缘防火电缆于 2014年由广东南方电缆实业有限公司推出。
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
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 |
绝缘性 |
增强了电性能与机械物 |
容易吸潮影响绝缘,特备是大 |
理性,耐化学性,更有绝 |
量的接头所导致,保护绝缘体 |
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缘能力 |
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 |
耐电压能力最多达到 750 伏, |
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伏,符合现代建筑电气设 计,大大提高使用寿命 |
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 |
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可靠 |
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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 |
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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环保 |
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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 |
规格限制 |
多芯结构中的单芯最大 |
多芯结构的单芯截面积局限于 |
截面积可做到 300mm2,可 以覆盖各种规格建筑电 |
35mm2 以下,难以实现多芯大 截面的防火电缆要求 |
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线电缆需求 |
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敷设要求 |
无接头、重量轻,各种常 |
接头多、外径大,占用宝贵空 |
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便利 |
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规方法敷设均可,占用空 |
间,而且线路设计、施工难, |
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间很小,无敷设安全隐患 |
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,使得其最大截面通常为 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 压最高为 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 单根最长不超过 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,最多可做到 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 示线路成为火灾中最重要的线路,必须要保持线路完整。
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,最大跨距,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)
电缆特征
电缆外径 D |
敷设方式 |
|
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,最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。
4.3 验证
柔性矿物绝缘防火电缆的设计参数,是严格遵循英国 BS6387 标准,以及国际电工委 员会 IEC 标准。这些技术参数,已经分别通过了国家消防总局与上海电缆研究所的专项检测。
表 3 燃烧试验的测试标准
试验方法:
单纯防火试验:C 级 直接受火温度 950±40℃,燃烧 180min 防水防火试验:W 级 650℃,先燃烧 15min,再燃烧和喷淋 15min 防火防撞试验:Z 级 950℃、15min/30 次
5. 结论
该类电缆在安装完毕后能够保证应急使用,平时也可作为耐温 125℃无卤阻燃电缆、 耐火电缆使用,因该系列电缆覆盖面广,既克服刚性MI电缆的缺陷,又发挥了柔性MI电缆的优势,并且为各重点工程提供了实用产品,使现代工程在电气线路中达到了短路 不燃烧,燃烧不短路的功效,本文采用的应用案例证明柔性矿物绝缘电缆不仅在消防报 警和紧急救生回路等防火性能上能够成功应用,在高密度电流及其他特殊性能要求的情 况下也能得推广应用。