首頁 > 特種電纜
[礦物質電纜] 礦物絕緣電纜的發(fā)展
P:2018-01-30 12:07:21
6
礦物絕緣電纜的發(fā)展
(泰科熱控 俞康祥)
一、MI電纜歷史回顧
· 1896年瑞士工程師Francois Borel發(fā)明，簡稱MI電纜（Mineral Insulated Cable）
· 1936年由英國BICC公司率先大規(guī)模商用化生產MI防火電纜
· 50年代初由英國BICC公司率先大規(guī)模商用化生產MI電伴熱電纜和MI熱電偶電纜（即鎧裝熱電偶）
· 50年代BICC公司采用了不吸潮氧化鎂用于MI防火電纜的絕緣
· 1936年至今，BICC公司的Pyrotenax MI防火配線電纜已歷經幾十代的更新換代（包括設計和工藝）
· 2001年BICC公司的Pyrotenax品牌礦物絕緣電纜公司被美國泰科熱控公司收購
· 全球現今約有數百家MI電纜制造商，美國泰科熱控公司為全球最大的制造商，占據約60－70％的全球市場份額。
二、MI電纜結構和產品范疇
MI電纜的外護套一般采用銅、銅鎳或不銹鋼形成全封閉型無縫金屬護套鎧裝氧化鎂絕緣的全無機結構。電纜采用全無機材料的目的是為了利用無機材料無老化防火防爆性能優(yōu)異且耐高溫的特點。早期由于防火需要而發(fā)明的MI電纜，經過半個世紀以上的應用實踐證明了它的這些優(yōu)異性能。MI電纜因而也成為耐惡劣環(huán)境電纜的代名詞。MI 電纜現大規(guī)模應用于以下產品范疇
· 高溫電伴熱電纜
· 耐高溫防火電纜耐高溫和防火防爆等級最高的電纜，性能遠遠好于阻燃電纜/耐火電纜等有機材料電纜
· 鎧裝熱電偶/熱電阻最廣泛使用的熱電偶測溫產品
三、MI防火電纜特性和優(yōu)點
· 完全防火，零燃燒能量
· 不燃燒、不助燃、不延燃。在火災條件下可繼續(xù)運行，且不產生任何煙氣和有害氣體。
· 不老化－全無機材料不構成任何老化因素，性能極其穩(wěn)定，在重建和改造時可重復使用。
· 耐高溫－銅護套MI電纜可長時間連續(xù)工作于250℃高溫。短期可工作于銅的熔點溫度1083℃。MI不銹鋼護套電纜可長時間連續(xù)工作于500℃高溫。短期可工作于1205℃高溫場合。
· 完全防水、防油、防氣。
· 耐腐蝕－在一般的情況下，MI銅電纜具有較高的耐腐蝕特性。在某些特殊場合，可以添加一層無鹵低煙塑料外護套LSF。
· 柔韌型好－MI電纜退火完全，具延展性。安裝時易彎曲，狹小空間走線靈活自如，對其電氣特性無不良影響。
· 接地連續(xù)性－MI電纜無需一個分離的電路保護導線，因為電纜的護套已起到了優(yōu)異的低電阻接地導線作用，符合IEE布線規(guī)則BS 7671
· 機械強度高－MI電纜異常堅固，可經受劇烈的機械損傷和濫用，如彎曲、壓扁、扭曲，此時仍可維持正常工作。
· 固有的防爆屏障－MI電纜為實心結構，高度壓縮的絕緣體將會阻止任何氣體和火焰在MI電纜所連接的不同設備間的傳播。 參見BS 5345 Part 1 Clause 25.4。
· MI電纜無需穿管保護，無需防火橋架因而MI電纜布線占空遠小于任何常規(guī)電纜勝任任何狹小精致的布線路由。具有較低的安裝成本。
· 載流量大－與常規(guī)電力電纜相同截面時MI電纜載流量更大或在相同載流量時其安裝外徑較常規(guī)電纜小很多稍挖墻面即可安裝或直接明敷于墻表明。Pyrotenax空心水制冷。MI電纜可以在同樣截面下提供比常規(guī)MI電纜大的多的載流能力。這種水制冷低壓動力防火電纜可以構造成圓形空心、方形空心和多心空心型，額定工作電壓為600伏以內。
· 抗核輻射－MI電纜非常適合于核電環(huán)境的應用，這歸功于其全無機結構。
· 高度的電磁屏蔽性－－MI電纜的實心護套提供了這一性能。并且其電磁兼容性EMC得到大大增強，如與其他電纜一起布線時，可以保持極小的間距。Pyrotenax專利零輻射系統（Zero EMI）為世界獨創(chuàng)專利產品，此系統的電磁輻射，一米以外小于5毫高斯。作為對比，常規(guī) MI系統為50毫高斯，常規(guī)有機耐火電纜系統為100至300毫高斯。
四、MI電纜應用領域
除了民用建筑領域用于應急和消防回路以外，在工業(yè)應用領域，如果需要電力供電回路和控制電路在高溫環(huán)境下正常工作，或能夠耐受各種不利因素導致的高溫。如短路或能在各種火災、爆燃、碳氫大火及其他火災，溫度可達1100°C中在一段時間內，如半小時至兩小時保證供電回路和控制電路的正常工作－－則可以利用這段時間啟動緊急救援措施、關斷緊急閥門、關斷供料截止閥以防火勢蔓延、啟動消防救災系統、應急照明、應急話音廣播和指揮系統、計算中心的數據緊急備份等。在這種情況下，必須采用825不銹鋼或銅護套耐高溫防火電纜國外稱火災生存電纜。是否采用825不銹鋼電纜取決于溫度和腐蝕狀況。目前只有MI無機礦物絕緣電纜能夠勝任這種應用。MI電纜在以下所列的一些工業(yè)領域得到了快速發(fā)展。
· 危險及防火防爆區(qū)域：石油化工裝置、油庫、化工廠、液化氣、地下礦井、變電站
· 高溫場合：鋼鐵、冶煉、石油、化工、發(fā)電、制藥、油漆、紡織
· 航空航天：發(fā)射平臺、航天飛機、火箭
· 軍事設施：飛機、艦船、航母、導彈等
五、MI控制和信號電纜（弱電電纜）的應用
無論強電或弱電電纜，如需滿足一定的防火要求，必須對其經過標準測試和評價。評價電纜防火性能的有效性只有一個標準－－在火災發(fā)生時能否正常傳送電力，包括動力電纜或數據或控制電纜。
防火動力電纜的測試標準目前在國際上已非常成熟，并有最新版本。對于弱電電纜防火方面，國際權威防火認證和試驗機構的試驗表明，常規(guī)有機耐火電纜，采用阻燃塑料、橡膠、云母或陶瓷纖維等作為電纜護套或絕緣材料。有多種稱號如阻燃電纜、耐火電纜、耐燃電纜等，只具有有限的防火能力。在正常試驗條件下，即火、水霧或機械沖擊，數據電路由于信號惡化會造成運行誤操作。
各種耐火電纜的試驗結果具有一定的差異，這種差異取決于電纜的結構和材料。硅橡膠絕緣耐火電纜在試驗條件下呈現極差的性能，如果再繞上一層云母帶，性能雖有改觀，但隨后的機械沖擊或震動將加速水汽的侵入并導致突然失效。試驗同時表明，MI對絞或星絞控制電纜在同樣的試驗條件下數據電路信號不受影響，其結果令人滿意。
由此可見，弱電電纜除了必須滿足與強電電纜相同的防火要求以外，還必須滿足在電纜起火后數據能夠正常傳輸。而普通耐火數據電纜在電纜起火以后會立即產生傳輸信號惡化現象，并因此導致消防報警系統失靈。防火弱電系統如采用MI對絞星絞控制電纜，將極大地減小火災發(fā)生時控制信號的波動和消防系統的誤動作，大大增加消防系統的可靠性。
六、"零電磁干擾/零輻射"低壓動力電纜的應用
電磁干擾產生的原因和帶來的不利影響：
對于一些敏感通信設備以及計算機產生的電磁干擾現象已經日益引起人們的重視。特別是當人們將動力電纜饋線安裝在（經過或隔墻經過）以下敏感設施時：
□ 計算機房
□ 醫(yī)院
□ 寫字樓
□ 電信機房
□ 機場導航中心
□ 軍用指揮中心
□ 實驗室
在許多重要的場合，即便是極低的電平干擾，也不允許存在！
現代醫(yī)學也從很多方面證實了過量電磁輻射對人們身體造成的危害，以及由此引起的心理恐懼。
諧波畸變：
在過去的十年里，隨著計算機的普及并大力推廣運用，隨著直流驅動設備和電器的大量使用，電源供電系統的諧波畸變也變得日益嚴重。這些諧波畸變將會導致兩種直接后果：
□ 供電線路發(fā)熱加劇，通常導致零線導體的截面需要增加；
□ 日益加劇的電磁污染。
解決電磁干擾的常規(guī)辦法是采用電磁屏蔽材料將供電回路屏蔽起來，當然通常是付出很高的代價現在發(fā)明了一種解決辦法，即利用一種高載流量/橫截面比的礦物絕緣電纜并配上已獲專利權的"零電磁干擾"系統。
由于Pyrotenax礦物絕緣電纜的尺寸較相同橫截面（或載流量）的常規(guī)電纜小，并考慮到通常采用三角形布置方法，Pyrotenax礦物絕緣電纜比常規(guī)電纜的電磁輻射要小。典型情況下，Pyrotenax礦物絕緣電纜的電磁輻射一般只有常規(guī)電纜的30％左右。盡管這已經是一個很大的改進，但這個等級的電磁輻射劑量仍然難以滿足人們的期望值（一般用離電纜所在處3－4 英寸或一米以外的電磁場強度表示，單位毫高斯）。礦物絕緣電纜和"零電磁干擾"系統"零電磁干擾"系統將電纜對外電磁輻射降低到接近零輻射。采用一種補償器，向Pyrotenax礦物絕緣電纜銅護套反向注入電流，其大小等于導體芯線電流，由此相互抵銷對外輻射而獲得有效的對外零電磁干擾。本系統裝置已獲一些主要歐美國家的專利權。
系統特性
□ 徹底消除配電饋線向外輻射的磁通量
□ 徹底消除配電饋線寄生的諧波畸變分量向外輻射的磁通量
應用
□ 新建樓宇
雖然對于新建建筑，可以經過精心設計而盡量避免主干或支干回路對敏感設施或設備的干擾。然而，如果今后翻修改造或重新布局，以及不斷增加的計算機設備及計算機網絡投入使用（可以比較一下現在和五年前的計算機使用普及狀況），如果用具有前瞻性的眼光來看待，也許值得或需要，甚至有必要打一個提前量，考慮采取措施來避免電磁干擾對設備和人體的長期慢性積累性的危害。
□ 樓宇翻新改建
舊建筑往往設施落后、布線空間有限或布線路由受限，翻新改建意味著更多更舒適的辦公設施投入使用（如空調和計算機網絡等）因而意味著更大的配電功率。"零電磁干擾"系統大大增強的電磁兼容性能和極小的布線空間需求并考慮到這種電纜無需穿管，為翻修改造提供了極大的便利。對于現代寫字樓，無論是新建或翻修改造，Pyrotenax"零電磁干擾"系統是一個理想的選擇。因為電磁輻射造成的污染是除了水污染，空氣污染，噪音污染，光污染和核輻射以外又一大對人體造成慢性積累性危害的污染。
七、MI防火電纜的絕緣材料
國際MI防火電纜工業(yè)在二十年前已普遍采用具有自封閉特性的氧化鎂材料， 因而MI電纜在運輸、儲藏及現場安裝時無需臨時封頭保護，電纜不受任何潮氣影響，電纜安裝時無需烘烤加熱！極大的簡化了現場安裝工序以及日后的維護，電纜系統可靠性大大增加，日后運行決無后顧之憂。
八、MI防火電纜的安裝工具
二十年前已全面實現了電動化和系列化以適合各種規(guī)格和尺寸的電纜，包括電動剝皮機等�，F場安裝工作強度大大減輕，安裝周期明顯縮短。
九、MI防火電纜適用的防火試驗標準和規(guī)范
1. 倫敦地鐵標準EME－SP14－028－A1－為國際上最嚴格的標準
2. UL 2196 － 為國際上最嚴格的標準之一
第一步：用144支燃燒噴嘴將電纜加熱。電纜溫度在開始5分鐘內達到538oC，然后按照標準曲線ASTM E－119，達到1010 oC，維持2小時；第二步：用30 psi 壓力的消防水龍向電纜噴水維持2.5分鐘。電纜在整個試驗期間必須維持滿負荷通電工作不中斷，直至試驗結束
3. DIN 4102Part 12 － 電纜系統整體火災試驗標準
電纜系統必須滿足在實際安裝形態(tài)下整體防火的要求。
電纜系統含以下要素：
□ 動力電纜、絕緣動力線路、通信/控制電線電纜和母線
□ 電纜槽、穿線管、保護涂層、護套、電纜固定裝置、支架和夾具等
模擬實際安裝形態(tài)進行防火試驗
□ 電纜安放在橋架上
□ 電纜安放在電纜槽內
□ 電纜直接夾裝明敷在試驗爐壁上
防火級別按時間分為30分鐘，60分鐘和90分鐘。
4. BS 5839 －2002 － 已頒布的最新標準2002.8
電纜防火試驗要求：
·標準型電纜低煙無鹵耐火阻燃電纜
□ 第一段電纜試樣在830℃－870℃范圍內，伴隨機械擊打，維持 30 分鐘
□ 第二段電纜試樣在830℃－870℃范圍內，伴隨機械擊打，維持15 分鐘，接著繼續(xù)經受水噴淋和機械擊打15分鐘。
· 加強型電纜MI防火電纜
一段電纜試樣在930℃－970℃范圍內，伴隨機械擊打，維持60 分鐘，接著繼續(xù)經受水噴淋和機械擊打60分鐘。BS 5839－2002－加強型電纜MI防火電纜使用場合：
· 6 層樓以上失火時需分批撤離的建筑
· 30 米以上的住宅
· 45 米以上所有的建筑
· 所有建筑物內，如一個區(qū)域的失火會影響到其他區(qū)域的重要信號回路
· 任何設計者認為有必要采用加強型電纜的場合。
5. BS 6387 － 已淘汰的標準
6. NFC 32 070
7. NBN C30－004
8. AS 3013
9. NT Fire 005 ISO 834
10. IEC 60331
中國目前的國家防火標準基本上等同于國際上1970年的標準（即IEC331－1970），此標準落后國際上最新標準達三十年。
RUW - UL 規(guī)格防潮型橡膠絕緣電線，60℃使用電壓與導體范圍與 RUH同。 （0） 投訴
8
