关键词：刚性；柔性；矿物绝缘电缆
前 言：近年来，随着经济的发展，人们对消防安全越来越重视。因此，矿物绝缘电缆在我国市场的数量持续增多。传统的矿物绝缘电缆又称刚性矿物绝缘电缆，具有优良的防火性能和较高的技术含量，但由于制造工艺的复杂性，制造企业必须投入大量资金进行技术研发和设备改进。此外，由于其结构特点，矿物绝缘电缆的传输长度随着导体截面的增大而减小，在长距离敷设过程中，中间接头多、氧化镁绝缘易吸潮、电缆刚性大敷设困难等特点，除少数施工水准先进企业外，大多数安装企业抵触使用。因此，一种冠以柔性矿物绝缘电缆借此取代传统刚性矿物绝缘电缆。
1 矿物绝缘电缆优点
一种用铜护套包裹铜导体芯线的电缆，用氧化镁粉作为无机绝缘材料将导体与护套隔离，其外层可根据需要适当选择。因此种电缆的所有材料是无机材料，所以它具有其他电缆所不能提供的优点。①耐火性。铜及矿物质绝缘是矿物绝缘电缆中使用的两种无机材料。电缆不燃烧、也不助燃，可在火焰附近继续工作。②工作温度高。矿物绝缘电缆能承受高达250℃的连续工作温度。此外，在紧急情况下，电缆可在接近铜套管熔点的温度下短时间继续工作。③使用寿命长。矿物绝缘电缆中使用的无机材料保证了电缆的稳定性、使用寿命及耐火性。④防爆性。矿物绝缘电缆中的高密度绝缘材料，有效防止蒸汽、气体及火焰通过连接电缆的设备部件。⑤耐水性。若矿物绝缘电缆完全浸入水中，则可借助其无缝金属护套继续工作。⑥载流量大。对于同一截面的电缆，矿物绝缘电缆比其他类型的电缆传输更多的电流。同时，矿物绝缘电缆能承受很大的过载。⑦耐腐蚀性高。矿物绝缘电缆的铜套管具有较高的耐腐蚀性，对于大多数设备，其无需额外的保护。若电缆的铜护套易受到化学腐蚀或严重的工业污染时，则应使用外部塑料护套来保护矿物绝缘电缆。
2 刚性和柔性矿物绝缘电缆结构和原理对比
（1）绝缘类材料。用于刚性矿物绝缘电缆的绝缘材料，通常是无机矿物材料，如氧化镁粉末，这些材料的填充密度通常在75%到80%之间，该材料熔点比铜护套熔点高，在温度变化的情况下，电阻率不会受到严重影响，即使在温度高的环境下，该类电缆也能满足绝缘和散热的需要。但如果只是无机矿物，从这个角度来看，其也有良好的不燃性，能有效运用于消防配电线路。同时，也存在一些缺陷及不足，从氧化镁粉末的性质来看，水被空气吸收，因此电缆头的制作时间必须严格控制在不超过1小时，否则会降低绝缘阻值。因MgO+H2O=Mg(OH)2是可逆反应，在施工过程中，必须用火焰喷灯方法对电缆端部区域进行合理加热，以弥补这一缺陷。
在柔性矿物绝缘电缆的生产中，云母具有使用概率高、耐火性能好的特点，以A类防火性能良好的合成云母KMg3(Alsi3O10)F3为例，在常温常压下用F-代替OH，通过合成大晶体云母，并选择合适的玻璃纤维布，将云母片粘于其上。这些材料在正常自然温度下的最大熔点为氧化镁粉末熔点的1/2，与氧化镁粉相比，电阻率更高，随着温度的升高，材料电阻降低，在应用这类材料时，它们被简单地视为耐火层，而不是绝缘层，这主要是由于与交联聚乙烯相比，电缆的绝缘和散热相对较低。潮湿的条件会影响云母，削弱其绝缘性，甚至无法恢复。
（2）刚性矿物绝缘电缆的金属外壳。刚性矿物绝缘电缆，外壳采用无缝铜管，基本生产流程表现为：氧化锌柱块线的填充、护套的拉拔延伸、高速精密轧制、辊底退火、检验。通常，铜套管主要是经两种热处理方法用拉拔工艺延伸到相应的长度，在特定的拉拔过程中产生的应力被置换，特殊的电缆轧制不仅保证了电缆尺寸符合标准，还提高了金属保护层和氧化锌的密度。对上述生产工艺而言，它不仅在耐压性方面具有优势，而且在机械性能等方面也具有较强的优势。但也存在缺陷，因铜管用一次下料，其原材料有限，所以限制了拉拔的长度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如，750v-BTTZ-4×25mm2，若运用于超高层建筑工程，则出货的最大长度约为130m，因此，中间接头工作会导致大量的消耗，从而极大地增加了施工难度。
柔性矿物绝缘电缆的制造通常采用铜轧纹焊接工艺，具体生产流程表现为：线包铜带、轧纹焊接成型、电缆装盘检测。目前，为了延长电缆出货长度，柔性矿物绝缘电缆的外管必须用铜带绕包焊接方式，轧纹后装盘，然而因未实施相应的热处理，残余焊接应力未完全消除，护套可能有严重裂纹。同时，采用铜带轧制的方法增加了电缆截面尺寸。
3 刚性与柔性矿物绝缘电缆的性能对比。
（1）耐火试验比较。这一特性决定了在发生火灾时电缆不间断供电能力，同时，在检验过程中以此做出评判。因此，可将典型的刚性和柔性矿物绝缘电缆作为具体对象进行比较，两种电缆规格是4×25mm2。刚性与柔性矿物绝缘电缆均严格按照既定标准进行试验，然而，经过对柔性试件的观察表明，铜套直角弯曲部位发生了变形，经多次试验后裂纹加剧。同时，由于柔性矿物绝缘电缆结构呈扎纹，在燃烧过程中云母带落入套管内，但经过多次试验，刚性矿物绝缘电缆只在套管上产生一定撞击。
（2）耐压性比较。经刚性和柔性矿物电缆的电压试验表明，电压为2500V，主要用于750V电缆的导体、各个导体和铜套管之间，升压速率固定在150V/s，每次间隔1min，然后以同一制造商生产的刚性和柔性矿物电缆进行测试。①需将BTTZ电缆升压到2500V且持续15min后，若电缆未击穿，则继续升压到3300V，当电缆被击穿时，必须在3小时内在实验室内进行静置，然后对电缆进行耐压处理。若升压到2500V时电缆未被击穿，根据上述试验分析可得出，刚性矿物绝缘电缆中的氧化镁被击穿是因局部出现了融化，但因击穿的发生不会改变电缆本身的化学性质，所以才能恢复绝缘性。②在柔性矿物电缆试验中，因在2800V附近被击穿，需3h后重新升压，当升压达到50V时，再次击穿。这种现象在一定程度上表明了柔性矿物电缆击穿后原有的绝缘性不能恢复，需更换电缆。
（3）载流温度的试验。当试验温度在20℃时，可使用相同材料的制造商，电流通过4×25mm2刚性或柔性矿物绝缘电缆固定在140A，另外温度传感器必须与两种刚性和柔性导体及铜套管在同一位置。在相同试验条件下，持续通电4h，刚性电缆的导线比柔性电缆导线温度低5.5℃，铜套管温度低6.7℃，这在一定程度上反映了绝缘材料的特性。因氧化镁粉体具有良好的散热性能，其载流温度远低于人工合成云母带。对于绝缘电缆本身，其散热性能直接影响载流量。
4 刚性与柔性矿物绝缘电缆的施工特征对比
4.1 弯曲能力
1)对于刚性矿物绝缘电缆，根据标准图集09D101-6《矿物绝缘电缆敷设》的指导意见，最小弯曲半径R大于或等于6D，该方法在生产过程中通过退火铜套管消除了变形应力，其柔性不低于普通耐火电缆。
2)当前，还没有相关的国家标准提及柔性矿物绝缘电缆的抗弯强度，根据一些柔性电缆产品说明书可知，最小弯曲半径R介于15D和20D之间。上述论点已证明相同规格的柔性矿物电缆在体积和重量上超过了刚性矿物绝缘电缆，未经热处理的轧制铜护套也使电缆本身变硬，因此在敷设过程中不及刚性矿物绝缘电缆柔软。
4.2 终端/中间接头密封性
1)在制造刚性矿物绝缘电缆头时，必须在中间接头/端头的附件上安装绝缘封盖，以防止绝缘层受潮；并将电缆切口处密封，使氧化镁与空气中的水污染隔绝，以确保电气绝缘性。
2)因大多数柔性矿物绝缘电缆都是云母带绕包，因而电缆切口无法胶封，只能用热缩套密封电缆连接处；该方法可对交联聚乙烯等有机电缆进行密封，且隔离潮气能力大大低于胶封。
参考文献：
[1]吴克宇.刚性与柔性矿物绝缘电缆应用性综合对比分析[J].住宅与房地产，2019(21):110+124.
[2]陶源.刚性与柔性矿物绝缘电缆应用性综合对比研究[J].居舍,2018(14):162-163.
论文作者:王亚强
论文发表刊物:《建筑实践》2020年1月1期
论文发表时间:2020/5/7