【导读】随着人们对建筑防火要求的逐步提高,刚性矿物绝缘电缆与柔性矿物绝缘电缆在当今建筑的配电系统中得到了广泛的应用。本文通过对比刚性矿物绝缘电缆与柔性矿物绝缘电缆的特点,分析这两种电缆的优劣,为工程选择提供参考。
BTTZ 刚性矿物绝缘电缆与 NG-A(BTLY)柔性矿物绝缘电缆的比较分析
文/田元
（中国电子工程设计院有限公司,北京 ）
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引言
(1)刚性矿物绝缘电缆
以铜护套包裹铜导体芯线,并以氧化镁粉末为无机绝缘材料隔离导体与护套,最外层可按需选择适当保护套, 通称为 MICC 或 MI 电缆。类似的电缆以金属代替铜护套包裹芯线和绝缘材料,称为矿物绝缘金属护套电缆。 典型的刚性矿物绝缘电缆产品为 BTTZ 矿物绝缘电缆。
(2)NG-A(BTLY)柔性矿物绝缘电缆
柔性矿物绝缘电缆也可称为柔性无机矿物绝缘电缆, 代表的型号有 YTTW 电缆、NG-A(BTLY)电缆、BBTRZ 电缆等。其中, NG-A(BTLY) 系列柔性矿物绝缘电缆在项目中普遍被认同和使用。其又称为隔离型矿物绝缘电缆,是一种以多股绞合铜线为导体、矿物质绕包带材为绝缘并采用连续无缝挤出的铝管为金属护套的电缆。采用无机矿物质材料为填充,隔离外界火焰或高温,无卤低烟聚烯烃为外护层,又称 BTLY 矿物绝缘电缆。
(3)设计规范要求和实际使用情况
在《建筑设计防火规范》GB 50016—2014(2018年版)中的 10. 1. 10. 3 条有明确要求:“消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内;确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时,应分别布置在电缆井、沟的两侧,且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。”在实际的项目设计中,由于空间因素的制约,常遇到消防配电线路与其他配电线路共用竖井的情况,按此条规范的要求,消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。由此可以看出采用矿物绝缘类不燃性电缆的必要性,且规范并未要求具体是哪种矿物绝缘电缆,因此设计、施工有多种方案可选择。在近些年的设计中,常用的有 BTTZ 刚性矿物绝缘电缆和 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆。
在实际工程中,矿物绝缘电缆已广泛应用于高层建筑、石油化工、机场、隧道、船舶、海上石油平台、航空航天、钢铁冶金、商业综合体等项目中。由于这两种电缆的结构有明显区别,根据现有项目的实际反馈,施工单位比较倾向于采用 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆,其主要原因是此类电缆相对 BTTZ 刚性矿物绝缘电缆敷设灵活性较大、成品美观性较强且电缆接头保护效果好。
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刚性与柔性矿物绝缘电缆的对比分析
1. 1 产品标准
矿物绝缘电缆(Mineral Insulated Cable,MI) 按结构特性可以分为刚性和柔性两种。
BTTZ 刚性矿物绝缘电缆执行的标准有:《额定电压 750V 及以下矿物绝缘电缆和终端》 GB13033. 1~ 3—2007 和《额定电压不超过 750V 的矿物绝缘电缆及其终端》IEC 60702—2002。
YTTW(RTTZ)柔性矿物绝缘电缆执行标准有:《额定电压 0.6/1kV 及以下云母带矿物绝缘波纹铜护套电缆及终端》 GB/T 34926—2017,本文中提及的 NG-A(BTLY) 系列柔性矿物绝缘电缆型号是执行企业标准。
1. 2 产品型号命名和结构
BTTZ 刚性矿物绝缘电缆命名解释中, B代表布线采用固定安装电力电缆,第一个 T 代表铜护套,第二个 T代表铜导体, Z代表电缆额定电压重型 750V。
NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆命名解释中, B代表布线用矿物绝缘电缆, T代表铜导体, L代表铝金属套, Y代表聚氯乙烯外护套。
两种电缆最主要的区别为护套材质和绝缘材料不一致, BTTZ刚性矿物绝缘电缆的护套材质为铜,绝缘材料为氧化镁。而 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆的护套材质为铝护套和聚氯乙烯护套,绝缘材料为双面云母带和陶瓷带。根据定义, 矿物绝缘电缆应是一种以铜护套包裹铜导体芯线的电缆。《矿物绝缘电缆敷设技术规程》 JGJ 232—2011 第 2.0.1条规定:矿物绝缘电缆是用普通退火铜作为导体、密实氧化镁作为绝缘材料、普通退火铜或铜合金材料作为护套的电缆。笔者认为,正是护套材质的区别导致了 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆目前并无国家标准支撑,仅是执行企业标准。
1. 3 电缆的防火、防水性能对比
BTTZ刚性矿物绝缘电缆全都是用无机物(金属铜和氧化镁粉)组成,本身不会引起火灾,不可能燃烧或助燃,由于铜的熔点是 1083℃ ,矿物绝缘层也是 1000℃以上的熔点。因此该电缆可以在接近铜熔点的火灾情况下继续保持供电,是一种真正意义上的防火电缆。其防火性能满足《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验》 GB/T 19216.11—2003:(1) 950℃火焰下持续通电 180min 不击穿;(2)950℃火焰下 180min 后浸水 60min 不击穿;(3)950℃火焰下承受 180min 的敲击振动而不击穿。
因为 BTTZ 刚性矿物绝缘电缆采用高度压缩的氧化镁作为绝缘材料,结构简单,杂质少,产品能够满足《电缆及光缆燃烧性能分级》 GB 31247—2014中的 4.2 表中电缆及光缆燃烧性能等级判为 A 级的要求。
NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆耐火性能通过 bs6387 标准最高级别 C、W、Z 试验考核:(C)燃烧 950℃ ,燃烧 180min;(W)喷淋 650℃ 燃烧15min,再继续燃烧的同时喷淋 15min; ( Z) 撞击950℃ ,燃烧 15min/30 次。
1. 4 电压等级和导体工作温度对比
BTTZ刚性矿物绝缘电缆执行 GB 13033 系列标准,其额定电压等级分为 500V(轻型) 和 750V(重型)两种,此电缆 最高工作温度为 250℃,在 950 ~1000℃ 时可持续供电 3h,短时间或非常时期可接近铜的熔点 1083℃ 工作 ( 氧化镁的熔点为 2800℃ )。
NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆根据产品标准,其额定电压等级为 0.6/1kV,电缆的 工作温度为 70~90℃,且该电缆可在环境温度 250℃ 的条件下长期工作。
1. 5 电缆的不燃性对比分析
根据《电缆及光缆燃烧性能分级》 GB 31247—2014 中的 4.2 条的“电缆及光缆燃烧性能等级判据表”可以看出,只有根据 GB/T 14402 的实验方式测出电缆的总热值 PCS≤2.0MJ/kg 的情况下,才可判断此电缆为不燃电缆,其燃烧性能等级为 A 级。
通过 GB 31247—2014 中“电缆及光缆燃烧性能等级判据表”规定:总热值测试时,对整体制品及其任何一种组件(金属材料除外)应分别进行试验,测得的整体制品的总热值以及各组件的总热值均满足分级判据时,方可判断为 A 级。国家防火建筑材料质量监督检验中公开的有代表性的非金属电缆材料燃烧热值数据见表 1。
根据表 1 可判断出,均由无机物(金属铜和氧化镁粉)组成的 BTTZ 刚性矿物绝缘电缆可以达到燃烧性能等级 A 级的标准,组成成分含有无机物的NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆无法达到 A 级标准。
两种电缆实际产品的检测报告也证实, BTTZ刚性矿物绝缘电缆的燃烧性能等级 可以达到A 级, NG-A( BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆 可以达到B1 级。
1. 6 电缆的敷设形式对比分析
在 《 建筑设计防火规规范》 GB 50016—2014(2018 年版)第 10.1.10 条第 1 款(强制性条文)规定:当采用矿物绝缘类不燃性电缆时,可直接明敷。
根据上节内容可看出, BTTZ刚性矿物绝缘电缆可定义为不燃性电缆,且参照《矿物绝缘电缆敷设》09D101—6,此 电缆可以明敷,也可采用槽盒内敷设的方式。
同理,由于 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆的燃烧性能最高仅可达到 B1 级标准,故此电缆不可明敷,需敷设于槽盒内。因此,工程中若采用NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆,需考虑槽盒及其支吊架的工程量和槽盒的敷设路由。
1. 7 电缆敷设最小弯曲半径对比分析
电缆最小弯曲半径是在电缆工作时不受损伤或不明显降低寿命的最小的弯转半径,是在电缆不发生破坏的情况下所能弯曲半径的最小值。参考《矿物绝缘电缆敷设》 09D101—6 中的矿物绝缘电缆敷设、布线的一般要求章节,BTTZ 刚性矿物绝缘电缆的敷设弯曲半径可参考表 2。
关于 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆,参考国内某常见品牌的产品样本, 其敷设弯曲半径可参考表 3。
由此可以看出,虽然NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆为柔软形结构产品,但实际敷设时相比BTTZ 刚性矿物绝缘电缆需考虑更大的弯曲半径,对施工的要求相对也更高。
1. 8 电缆的载流量对比分析
在电缆的实际工作中,载流量受电缆导体的材质、工作环境温度、电缆敷设方式以及绝缘材料允许最高工作温度、短路温度等因素的制约。
敷设在空气中的电缆载流量基准值是在环境温度为 30℃的数值,以华北地区为例,实际工作环境温度可按照 35℃ 或者 40℃ 计算环境温度校正系数。
电缆敷设方式按照《低压电气装置 第 5-52 部分:电气设备的选择和安装 布线系统》 GB/T 16895.6—2014 与《低压电气装置 第 5-52 部分:电气设备的选择和安装 布线系统》 IEC 60364-5-52—2009 中给出了 A1、A2、B1、B2、C、D、D2、E、F、G 共计 10 种敷设方式,不同的敷设方式有对应的校正系数。
《工业与民用供配电设计手册》 (第四版)给出了 B1、B2、C、D、D2、E、F、G 共计 8 种常用的敷设方式在不同环境温度下的载流量。通过手册可以查出: BTTZ 刚性矿物绝缘电缆,按照敷设方式 E 和环境温度 35℃ 考虑, 该手册 P848 页给出了考虑校正参数后的载流量。其中,10mm2 截面积的电缆载流量为 84A,95mm2 截面积的电缆载流量为 324A。
由于该手册未收集 NG-A(BTLY) 系列柔性矿物绝缘电缆的载流量参数,按照交联聚乙烯电力电缆载流量进行选择,根据前文内容,此电缆需敷设在槽盒中,故按照敷设方式 C 和环境温度 35℃ 考虑, P839 页给出了考虑校正参数后的载流量。其中, 10mm2 截 面 积 的 电 缆 载 流 量 为 68A,95mm2 截面积的电缆载流量为 266A。为了验证参数的准确性,笔者同时参考了国内某品牌 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆的产品样本,在相同敷设温度条件下,10mm2 截面积的电缆载流量为65A,95mm2 截面积的电缆载流量为 265A。经比对与手册中给出的载流量较为相近。
由此可见,由于敷设方式的不同,在相同的环境温度和截面积下,两种电缆的载流量存在较为明显的差异。笔者建议,工程的设计者需结合上述载流量的差异并考虑同一路径下敷设的电缆数量 进行进一步校对分析,选取适当截面的矿物绝缘类电缆,保障消防负荷设备稳定运行。
1. 9 电缆的防潮性能对比分析
由于 BTTZ 刚性矿物绝缘电缆的氧化镁晶体粉末是一种吸潮率非常高的材料,所以在电缆运输、敷设过程中一旦外护套有轻微破损就会造成氧化镁晶体粉末受潮。 产品采购时需检测其绝缘值和端头及铜护套是否裸露、划伤,如发现后应及时进行密封。放线时剩余部分锯断处也应立即密封,确保空气中水分不进入绝缘层。若检测中电阻值不符合规范要求,需采取除湿处理且电阻值符合要求后进行敷设。
NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆中的云母材质的吸水性和吸湿性很小,且该电缆联接时采用金属管连续挤出工艺,不需要使用中间接头,从而降低了受潮的风险。
根据项目的实际反馈,在电缆敷设时经常出现电缆受潮的情况,导致送电工作无法完成,且由于电缆受潮位置较难检测以及重新更换受潮电缆成本较大等原因,施工单位在选择电缆时比较倾向于选用防潮性能较好的 NG-A(BTLY) 系列柔性矿物绝缘电缆。
1. 10 电缆的长度与现场实际施工
BTTZ 刚性矿物绝缘电缆交货长度较短,例如,截面积为 240mm2 的单芯电缆交货长度不大于69m,故导致其敷设距离较长时会增加较多中间接头的制作, 不仅施工工作量有所增加,若电缆接头未按要求施工也会导致后期电缆使用时出现安全隐患。由于电缆硬度较大,现场施工放线时若采用硬拉措施,会导致电缆扭结及开裂,电缆弯曲时需专业的弯管工具。
NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆在生产过程中采用的金属套连续成型工艺,可以做到整根无接头,从而减少中间接头的使用。由于此类电缆的柔韧性较好,在现场施工放线时,与常规电缆操作没有区别。
由于电缆生产长度的问题,且电缆接头会增加人工、材料成本和质量安全隐患,所以施工单位在选择电缆时比较倾向于选用无中间接头的 NG-A(BTLY)系列柔性矿物绝缘电缆。
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结束语
当今电缆的生产技术突飞猛进,BTTZ 刚性矿物绝缘电缆与 NG-A(BTLY) 系列柔性矿物绝缘电缆均广泛运用于实际项目中。本文中笔者就两种电缆进行一定程度的对比分析,通过对比可以看出这两种电缆各有优缺点,希望能为同行提供有指导意义的参考。
本文引用格式：
[1]田元.BTTZ 刚性矿物绝缘电缆与 NG-A(BTLY)柔性矿物绝缘电缆的比较分析[J].智能建筑电气技术,2022,16(增):48-51.
本文刊登于《智能建筑电气技术》杂志
2022年增刊
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