中国随着建筑用电缆的负荷越来越大,建筑电气施工对所用电缆的性能要求也越来越多,很多电缆生产企业为了满足市场需求,都在不断的研发新型电缆,以实现高质量高性能的新型建筑用电缆。目前已经有各种阻燃电缆与耐火电缆被研发应用,在一定程度上改善了电缆的使用性能,但这些电缆在实际的应用中却仍然存在诸多问题,如价格过高等,因而目前我国的建筑用电缆依然是使用的普通阻燃耐火电缆。而普通电缆在使用中一旦发生事故,就会使电缆着火并释放大量的毒烟,给建筑内人员逃生造成不利环境。为了能够有效解决这些问题,必须要研发一种具有良好性能的电缆作为建筑的主要线路电缆,就目前的技术来讲,矿物绝缘电缆是性能的一种建筑用电缆,以下本文就对其性能与实际应用情况进行分析。
一、建筑用矿物绝缘电缆的性能及优点
由于矿物绝缘电缆是以矿物氧化镁为主要的绝缘体材料,而氧化镁又是一种不可燃烧的物质,且在遇到高温时不会产生毒烟或其他有害物质,因此以氧化镁作为铜芯、铜护套的绝缘体的电缆具备较好的性能和诸多优点,具体如下所示:
1、绝缘性高
在一般情况下,只要电缆湿度控制在0.4%以下时,氧化镁绝缘电阻的绝缘性要比普通绝缘材料高出许多,因而使得矿物绝缘电缆具备了较高的绝缘性。
2、耐热性能良好
在高温时,无论是线芯或者是铜护套均不产生氧化。由于电缆绝缘内的含氧量很低,线芯氧化并不严重。但电缆护套因暴露在空气介质中而剧烈的氧化,温度越高氧化就越严重。当电缆铜护套的温度超过250℃时,便开始发生急剧氧化,形成氧化层CuO,使护套厚度减薄。电缆在250℃时,护套厚度减薄0.25mm,一般要经过240年左右的时间,而在1000℃时,则只需2.87h,所以允许正常工作温度必须在250℃及以下,当铜护套厚度为0.5mm时,在1000℃高温下可使用6.79h。
3、 允许载流量大
由于氧化镁材料具有较高的导热系数和耐过载能力,使防火电缆可以承受高密度电流,尤其是小截面电缆。矿物绝缘电缆载流量采用英国电机工程师学会所有定的计算后的修正值,对于同截面的电缆而言,防火电缆比其它类型的电缆传送的电流要大。根据比较,小规格的电缆载流量提高30%左右,大规格的电缆提高10%左右。同时,过载能力强,也是其它电缆无法比拟的。
4、机械性能
防火电缆具有极好的机械性能,并能具有经受较大的变形后仍能保持本身的工作性能的特性。
5、防火特性佳
从我国建筑发生电气火灾事故的原因调查分析可以发现,引起电气火灾事故的原因大都是因为电缆负荷过大或短路导致电缆自燃,或者因为外界火源接触到电缆而引起的电缆燃烧。无论是哪种情况,都是因为电缆自身的防火性能不佳而引起的。而矿物绝缘电缆则不会轻易出现自燃或燃烧现象,这是因为矿物绝缘电缆是以氧化镁为绝缘体的,而氧化镁的熔点高达2800℃,很难轻易燃烧,因而矿物绝缘电缆的防火性能极佳。经试验表明,矿物绝缘电缆在温度高达800℃ -900℃的火焰中烧2h,电缆一直能正常运行;在1000℃的火焰下燃烧30 min,电缆仍完好无损,继续正常运行。这就表明了矿物绝缘电缆已完全达到电气和建筑防火安全规程的要求。
6、耐腐蚀性和耐辐射性好
由于铜护套具有较好的耐腐蚀性能,一般情况下,无需加防护措施。当电缆应用于化学腐蚀(如酸、碱)较严重的场合或工业污染严重的地点时,宜选用加PVC护套的防火电缆。另外,铜护套具有屏蔽层的功能,因而也具有耐辐射性。
7、使用期限较长,且更加安全可靠
由于矿物绝缘电缆的结构组成是铜芯与绝缘护套组成,是一个密闭的整体,因而材料很难被外界空气中的氧气作用而发生老化现象,这就使得电缆的整体使用寿命更长,再加上铜护套的自身特性,使得电缆的接地性更好,因此有效实现了防雷接地措施,从而确保电气线路运行的安全可靠。
8、性价比较高
与普通的电缆相比,矿物绝缘电缆的单价相对较高,一般会高出2-3倍,比其他具有防火性能或阻燃性能的电缆也要高出1倍左右。但若从性价比的角度来看,矿物绝缘电缆的性价比是非常高的,因而其价格实际上并不算高,尤其是当前矿矿物绝缘电缆的价格已经在不断下调,更是进一步增大了其性价比。
矿物绝缘电缆在超高层建筑的施工技术
赖铭炘
引言: 而随着城市化进程的加快.人们的梦想终于得以实现:“鹤立鸡群”的摩天大楼在全球城市建筑中拔地而起,也在我国各大城市纷纷“试比高”,而在我们广东省.特别是广州和深圳市的高层建筑越来越多。现规划中的广州珠江新城几乎全部是由高层建筑和超高层建筑组成。超高层建筑对其供电可靠性和消防系统提出了越来越高的要求。在消防供电干线中也大量应用了矿物绝缘电缆,而矿物绝缘电缆的施工技术相对传统耐火电缆的施工技术大有不同,以下就通过本文对上述问题进行详细探讨。
1.超高层建筑的特点
a. 最显著的特点就是建筑高度比较高。1972年.在美国Pennsylvania(宾夕法尼亚州)的Bethlehem (伯利恒市)的国际高层建筑会议上。将4O层以上.建筑高度在100 m以上的建筑定义为超高层建筑。我国长期以来没有“超高层建筑” 的官方定义.直到GB 50352—2005 《民用建筑设计通则》颁布执行, 才有超高层建筑的定义。 《民用建筑设计通则》第3.1.2条第2款指出。“建筑高度大于100 m的民用建筑为超高层建筑。”GB 50045—95《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版)也对100 m以上的高层建筑做出了更严格的要求和规定。
b.建筑规模大 在建筑高度增加的同时,建筑面积也随之增大
c .功能多.人员密度大 ;通常一栋超高层建筑中包含办公、酒店、商业等功能,可同时容纳数万人。在紧急情况下疏散时间长。疏散难度大E1, 。
d.用电量大.变配电所数量较多。为了深入负荷中心,除了总变配电所外。往往在地下层、避难层或设备层、顶层设置分变配电所。
2. 建筑竖向干线采用矿物绝缘电缆的依据
JGJ 16—2008 《民用建筑电气设计规范》第13.10.4条规定:
1 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。
2 火灾自动报警系统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。
GB 50116—98《火灾自动报警系统设计规范》第3.1.1条规定,建筑高度超过100m的高层民用建筑为特级保护对象。
综合上述两本规范。超高层建筑中消防设备供电干线及分支干线应采用矿物绝缘电缆(即矿物绝缘电缆)。
3.矿物绝缘电缆的特点
矿物绝缘电缆截面图
矿物绝缘电缆以高导电率的导电线芯(熔点1083℃)、绝缘材料(熔点2800℃)、铜护套(熔点1083℃)为基本结构组成,当电缆需要防腐处理时可外加一层聚氯乙烯。
由上述可见,矿物绝缘电缆具有非常优秀的耐火、耐高温性能,电缆自身无法燃烧,也不会引发火源。即使有外在火焰的烧烤,电缆仍可正常工作。同时,只要火焰的温度低于铜的熔点温度,火情消除后,电缆无需更换,仍可正常使用。这也是矿物绝缘电缆在消防系统中使用的原因。
但是,矿物绝缘电缆的缺点也非常明显,氧化镁很容易吸潮,吸潮后绝缘电阻急剧降低,矿物绝缘电缆将失去其应有的作用。对于矿物绝缘电缆来说,其中间联接器和端头是防潮的关键,这两个关键点处理好了,使矿物绝缘电缆的性能能够得到保证。
另外,矿物绝缘电缆的柔性很差,施工放线要保持顺直比较困难。
同时由于超高层建筑具有随风偏移的特性,其竖向干线采用矿物绝缘电缆将使电缆联接器和端头长期处于振动状态,可能给矿物绝缘电缆的防潮性能带来一定的影响。
矿物绝缘电缆具有无烟无毒、载流量大、防爆、耐腐蚀性能高、使用寿命长、机械强度高、接地可靠等优点。在安装方面, 除大规格电缆较硬, 拉直和布放电缆