对矿物绝缘电缆和非标绝缘电缆的探讨

陈伟鹏

悉地国际设计顾问（深圳）有限公司广州分公司

摘要:本文主要介绍了矿物绝缘电缆与非标矿物绝缘电缆在标准定义、国家规范/标准、产品结构、毒性、载流量、寿命及施工安装等等做了综合对比，结合矿物绝缘电缆卓越性能，提出了矿物绝缘电缆在实际工程中使用的必要性。

关键词:矿物绝缘电缆 非标矿物绝缘电缆 国标规范 消防

随着经济社会地不断前进和发展，人们对于防火意识和生命安全意识的不断提高，国家对于消防方面的技术和规范要求也是不断加强。如《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）（2018年版）第10.1.10条第3款：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；《民用建筑电气设计标准》（GB51348-2019）第13.8.4条第2款：消防控制室、消防电梯、消防水泵、水幕泵及建筑高度超过100m民用建筑的疏散照明系统和防排烟系统的供电干线，其电能传输质量在火灾延续时间内应保证消防设备可靠运行等诸如此类的规范性条文要求，国家在消防安全方面的重视程度可见一斑。由于该电缆使用的全部都是无机材料，因此也让它具有一些其它类型有机绝缘电缆所不具备的某些特性，其中耐火、耐高温、无毒性等是它区别其它所有电缆的典型标志。目前该电缆已成为国内外安全条件要求高的重要部门和使用环境恶劣的场所所必用的电缆品种。

市场上对矿物绝缘电缆（以下简称国标电缆）已广泛应用了30多年时间，但是由于国标电缆产品的技术含量高、制造工艺要求比较高，产品生产技术工艺与其它有机塑料电缆完全不一致，国家虽一直致力于产品的发展，但是由于生产此类电缆的先天性技术限制，国内生产的企业并不多，专注生产专业化产品的就更少。在国标电缆的刺激下，以及成熟的有机电缆生产技术条件下，有些企业于因为生产国标电缆大量的研发资金和技术能力，转而另辟蹊径，针对于矿物电缆的耐火性，在传统的耐火电缆上的基础上做了改进，研发了很多可以满足BS6387C、W、Z实验要求的产品，并冠以“矿物绝缘电缆”的名称，如市面上常见的1kV柔性矿物绝缘电缆、隔离型柔性矿物绝缘电缆等等。由于这些产品都是企业自行开发的，其实质仍是传统耐火电缆的衍生品，并不符合矿物绝缘电缆的标准，所以，我们统称这些电缆为非标矿物绝缘电缆（以下简称非标电缆）。

一、产品标准、定义、术语及设计依据

国家标准《电工术语电缆》（GB/T 2900.10-2013）中第461-02-09矿物绝缘：由紧压的矿物粉末组成的绝缘；国标《低压配电设计规范》（GB50054-2011）中术语第2.0.37矿物绝缘电缆：在同一金属护套内，由经压缩的矿物粉绝缘的一根或数根导体组成的电缆；行业标准《矿物绝缘电缆敷设技术规程》（JGJ232-2011）中术语2.0.1矿物绝缘电缆：用普通退火铜作为导体，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。根据国标《额定电压750V及以下矿物绝缘电缆及终端第1部分：电缆》（GB/T13033.1-2007）中明确规定了矿物绝缘电缆的六个标准型号：BTTZ、BTTVZ、WD-BTTYZ、BTTQ、BTTYQ、WD-BTTYQ。而非标矿物电缆根据企业制造的要求以及矿物电缆的标准，可见其是由非紧压的矿物粉末加上传统耐火电缆工艺组成的绝缘，从本质上讲已经不属于真正意义上的矿物绝缘电缆，矿物绝缘电缆的“高仿品”，是无法满足国标标准的。

设计规范/标准是设计人员在从事设计过程中需要严格按照设计规范/标准的要求选用产品，而国家规范/标准是编制组专家们根据实际工程需求，现有的合格产品，考察各种实际案例综合分析得出的，这给设计人员在设计过程中依据规范/标准选用产品，可以避免设计人员不熟悉市场产品或者没有经过严格的考察对比，选用了不符合工程需求的产品。目前，国标中都对于矿物绝缘电缆的选用做了明确的规定，如《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）第10.1.10条第1点：当采用矿物绝缘类不燃性电缆时，可直接明敷；第3点：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；《民用建筑电气设计标准》（GB51348-2019）第13.8.4条第2款：消防控制室、消防电梯、消防水泵、水幕泵及建筑高度超过100m民用建筑的疏散照明系统和防排烟系统的供电干线，其电能传输质量在火灾延续时间内应保证消防设备可靠运行等诸如此类的规范性条文要求，且在相应的条文解释中也有说明：为了保证有效灭火和人员疏散安全，消防设备供电干线的耐火温度、耐火时间、耐受电压、防喷淋、防撞击等参数，应能保证供电干线电能传输质量,在火灾延续时间内满足消防设备可靠运行要求。耐火电缆和矿物绝缘电缆或耐火母线槽是在火灾中使用的，导体的温升是影响电压传输质量的重要因素（《民用建筑电气设计标准》（GB51348-2019）第13.8.4条）；矿物绝缘类不燃性电缆由铜芯、矿物质绝缘材料、铜等金属护套组成，除具有良好的导电性能、机械物理性能、耐火性能外，还具有良好的不燃性，这种电缆在火灾条件下不仅能够保证火灾延续时间内的消防用电，还不会延燃、不产生烟雾，故规范允许这类电缆可以直接明敷（《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）第10.1.10条）。

规范中术语中也明确了矿物绝缘电缆的定义，因此，非标矿物绝缘电缆在设计及真正使用上没有国家规范/标准的支持，鉴于非标矿物绝缘电缆均是企业标准上的产品，其本身的产品质量、耐火安全性能无法严格保证，因此，目前在设计使用过程中无法做到替代矿物绝缘电缆。

二、综合性能对比

（1）产品组成：

矿物绝缘电缆，一种以普通退火铜或铜合金材料作为护套包裹普通退火铜作为导体芯线，并以氧化镁粉末为无机绝缘材料隔离导体与护套的电缆，最外层可按需选择适当保护套，称为矿物绝缘金属护套电缆。

而非标矿物绝缘电缆，顾名思义，就是很大企业的生产技术或者说生产成本无法满足国标要求，退而求其次，在耐火电缆的基础上加强，又在某方面削弱了矿物绝缘电缆的要求，生产出一种形似的电缆。纵观不同企业的产品样本资料以及相应的样品上可以看出，企业中生产的电缆样品的结构形式及所采用的原材料，工艺都不尽相同，尽管企业为了提高产品要求，也相应之间做了一些企业标准，但是电缆结构形式、材料及工艺的不同，形成了矿物绝缘电缆性能的差异性。

以下列举几种常见的国标及非标电缆的结构比较：

型号	BTTZ	YTTW	BBTRZ	NG-A(BTLY)	WDZN-YJY
规格	5*25	5*25	5*25	4*25+16	5*25
外径	20.1	22.2	32.2	55	27.6
重量	1822	—	1903	3369	1690

从表中可以发现，YTTW要比BTTZ整体体积大了约10%，BBTRZ要比BTTZ整体体积大约60%，整体重量重了4%，NG-A(BTLY)要比BTTZ整体体积大173%，整体重量重了84.9%；而且由于大部分非标矿物绝缘电缆的结构复杂，外径大且多芯电缆重量重，部分类型的产品的电缆截面实际上只能做到95 mm²，部分产品能做到120mm²，120 mm²以上都是单芯电缆结构，但基本所有非标的产品都难以突破这个限制。

（2）耐火及耐高温：

国标电缆组成的材料基本都是无机材料（如铜、氧化镁），从本职上决定了电缆不可能燃烧或者助燃。如铜的熔点是1083℃，氧化镁的熔点是2800℃，而且在此温度下，短时间内电缆的性能也基本不会发生质的变化，在火灾现场可以继续正常使用，也不会产生其它有害气体和传播火源。在250℃高温下电缆可以长期使用，在非暴露触摸且不可燃烧材料接触时，可在105℃或更高温下使用。

而非标电缆的缺点就显而易见了，如YTTW电缆在行业标准中的耐火试验是，在燃烧温度950℃~1000摄氏度，燃烧时间是90分钟，明显就达不到消防线路180分钟的供电要求；如BTTRZ部分规格的耐火性能通过BS6387C、W、Z的试验要求，但部分产品通过不代表全部产品可以通过。

（3）载流量及耐过载能力：

国标电缆由于采用氧化镁（熔点是2800℃），且制造工艺比较高，其同规格电缆的载流量远远超过普通电缆，可以比普通电缆提高一个截面规格。由于电缆允许在高温条件下使用，且国标电缆在截面35mm²以上的电缆都是单芯为主，过载能力可以达到正常载流量的10倍以上，在长时间不严重过载的情况下都很难对电缆造成损坏。国家标准《建筑物电气装置第5部分：电气设备的选择和安装第523节：布线系统载流量》（GB 16895.15-2002）中只有国标电缆的载流量，没有非标的。非标电缆的载流量数值是企业自己制定的标准，设计选用时不能按照国标电缆的载流量来选择规格。通过实验，在同截面规格及同样的安装条件下，非标电缆载流量比矿物绝缘电缆要小一个等级。

其次，对于消防设备，本身使用的频率就非常低，尤其是在管理人员维护不善的情况下，更是长时间没有去启动运行，久而久之，一些动力设备就会有锈蚀，这时启动时间变长，电流变大，如果电缆过载能力不够，在设备启动的过程中，就有可能出现电缆的安全问题，短时间的过载造成电缆发热发软，载流量进一步降低，电缆寿命也会影响，还可以能出现电缆烧坏的情况，在同样设备安装容量和安装条件下，非标电缆的温升明显要高过国标电缆的，如YTTW比国标电缆温升高8-10℃。而非标电缆，因没有国家标准，还是以企业标为准的，具体的耐过载能力就无法有准确的数据去判别了。

现在国内发生火灾时，造成人员伤亡的主要原因就在于火灾燃烧时产生的有毒气体，灰尘等，人员在逃生的过程被烧死的反倒是少数，绝大多数是呛死的。矿物绝缘类不燃性电缆由铜芯、矿物质绝缘材料、铜等金属护套组成，除具有良好的导电性能、机械物理性能、耐火性能外，还具有良好的不燃性，这种电缆在火灾条件下不仅能够保证火灾延续时间内的消防用电，还不会延燃、不产生烟雾，是属于可以直接明敷都能符合使用的优质电缆。矿物绝缘电缆本身几乎处于不燃性质，在火灾现场中，基本不会释放出任何气体，透光率达到100%，是严格意义上的无烟无卤电缆，在安全性、环保性上非常高。而非标的矿物绝缘电缆，按目前绝大部分的企业产品说明中，透光率基本保持在60%左右，无法达到真正意义上的无烟无卤，只能算是低烟无卤电缆，无法媲美真正的矿物绝缘电缆。

（4）防潮性、电气性能：

国标电缆由经压缩的矿物粉作为绝缘材料，在工艺上可能让电缆近乎不会吸潮，而非标电缆，如YTTW，BTLY（NG-A）等，大多数都是采用云母作为绝缘材料的，极易吸潮，受潮后绝缘电阻1小时候为0.25MΩ，4小时后绝缘电阻为0.08MΩ，而且无法用喷灯恢复；如BTTRZ，填充的隔离型材料会产生裂变，厂家宣称是矿物灭烟材料或叫陶瓷化硅橡胶，经国内原料料厂家分析，实际该填充材料是氢氧化镁(铝)加了一些有机硅，因此，时间久了，氢氧化镁（铝）会吸收空气中的水，填充材料会变硬，材料发生开裂，挤包层出现裂纹，一旦火灾时，火焰会穿透缝隙，把绝缘及云母烧毁，电缆失效。见下图：

电缆使用前剖面电缆三个月后剖面

在电气性能方面，国标电缆采用的是将绝缘材料挤压的工艺，而大部分的非标电缆，如YTTW，BTLY（NG-A），采用的是半机械式绕包云母，绝缘厚度是无法考证的；如BTTRZ，该产品实际上是一种云母绕包、有机交联聚乙烯绝缘隔氧层耐火电缆，该种电缆的防火性主要靠成缆后挤包的隔离层，但电缆厂家在说明上鱼目混珠，说绝缘、护套都采用矿物合成材料，但其实目前是没有针对该产品的国家或行业标准，执行的标准是企业标准或组合标准（结构+性能），中间联结技术无法解决防火；任何一种电缆，由于测量误差及降低造价，施工时都会希望通过联结来解决，但非标矿物绝缘电缆基本无法在现场解决这个问题，会造成造价的提升，也这就造成了电气性能的不确定性和不可靠性。

三、市场准入

随着社会发展，国家对于消防工作是愈发严格，消防产品自然也是需要有合格的认证，不能大家各执一词。中国质量认证中心（英文缩写CQC）对矿物绝缘电缆也是提了相应的要求，颁发了《矿物绝缘电缆安全认证实施规则》（CQC11-463423-2009），要求对矿物绝缘电缆进行CQC认证，将其列入了中国质量认证中心CQC认证目录。只有通过了CQC认证的产品，才是满足消防使用的产品，因为CQC认证不仅要求企业对所生产的产品进行型式试验，而且必须能够让检查人员进入工厂对所申报的产品的工艺流程、生产设备、检测设备、产品标准进行检查，需全部合格之后才能颁发相应的证书，在此之后产品才可以进入市场销售。

目前非标矿物绝缘电缆只有寥寥几家厂家获得了CQC认证，而且还不是所有的非标矿物绝缘电缆都有，目前也只有柔性矿物绝缘电缆可以获得认证，取得CQC颁发的认证证书。矿物绝缘电缆进入中国市场已经多少年了，而非标的又发展了多少年，但是鉴于到目前为止，能够获得CQC认证证书的才多少，说明非标矿物绝缘电缆在性能上就一直无法解决存在的问题，CQC不认可非标矿物绝缘电缆的安全性和可靠性，也就无法成为真正意义通行的产品，同时也是说明了国家在消防安全的决心，不是随便什么产品都可以鱼目混珠的。

设计人员或者建设方在使用矿物电缆的时候，也要特别注意产品的选用，现在很多厂家为了宣传或者卖出去他们的产品，经常是拿着某个规格样品的检测报告，就说产品是符合要求的。然而这些报告的类型是抽样报告，所谓的抽烟检测是厂家把某个规格的电缆送到检测机构检测耐火极限等性能（通常这种都不会含有现场施工、后期环境等等对产品的影响），检测单位往往也会在检测报告中说明仅对来样负责，某个规格的电缆耐火等性能合格了，不代表同个类型的所有产品都合格，也不代表其它综合性能也合格。而通过了CQC是对于同个产品的所有规格、综合性能等等都做了评估与考察，不是片面的，所以也只有CQC认证的产品才是合格的产品，这是无法替代的。

四、施工安装

由上述第一节第2点产品组成中可知，非标电缆比国标电缆无论是体积还是重量，都要大上不少，对于现场施工的桥架成本、井道的土建成本、施工人员的人力成本都是一种额外的增加，而矿物绝缘电缆的交货状态是软态，弯曲半径是2D~6D之间，其实是非常方便安装的。其次，国内使用矿物绝缘电缆已经有不少年了，各种敷设技术条件已经非常成熟，国标图集《矿物绝缘电缆敷设》（09D101-6）也早在2009年12月就已经颁布实施指导施工了，在施工安装及质量验收的时候，《矿物绝缘电缆敷设技术规程》（JGJ232-2011）也给验收人员提供了验收工程质量的规范依据。

其次国标电缆坚固耐用，可经受剧烈的机械碰撞而不会损害其电性能，在电缆外径压扁至1/3的情况下仍可正常工作。电缆的铜护套本身具有较高的耐腐蚀性，在大多数情况下，不需要采取任何附加的保护措施。在某些对铜护套腐蚀作用比较明显的特殊场所下敷设下时，可使用外加PVC或无卤低烟外套的电缆。非标矿物绝缘电缆，电缆工艺各种企业做法标准，没有统一比较完善的施工工艺，造成了非标矿物绝缘电缆在使用或者现场施工以及使用寿命上出现各种问题，如YTTW，电缆铜管采用纵包连续焊接，易脱落，上海世博会中国馆使用时因弯曲半径发生电缆爆裂事故，施工时电缆报废时有发生：由于多芯电缆重量重，施工拖放电缆或尖锐物的触碰时容易造成电缆铜皮破损，通常在现场无法进行中间联结，有很多工程在现场做联结时，不能解决电气安全，造成接头爆炸，电缆报废，电缆外壳开裂现象时有发生：由于采用铜带焊接成管，不进行成品退火，因此焊接处应力大，施工时容易出现扭裂。如BTTRZ，电缆弯曲处绝缘容易损坏，原因在于隔离型材料会变硬，因此，电缆放置一段时间后，安装弯曲时，弯曲电缆时可以听到电缆吱吱的声音，那是填充材料在挤压绝缘，绝缘一旦所损，会造成电缆通电后或过电压后击穿。如BTLY（NG-A）,由于结构复杂，外径粗大，因此放线非常困难，弯曲也非常困难，安装公司已经开始抵制，同时已经发现，在做终端时，在切割铝管时，会将铝管金属碎穿破云母与铜导体相碰，造成短路或击穿。

五、结语

矿物绝缘电缆从诞生到广泛使用，以其卓越的安全性、可靠性、耐用性等在非常多的重要项目中起到了非常重要的作用，得到了时间的考验，是非常成熟的产品，然而非标电缆限于技术发展的问题，还未成熟到可以替代矿物绝缘电缆的，至少在目前是无法取代国标矿物绝缘电缆在项目上的广泛使用的。

参考文献：

1，《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）2018年版

2，《民用建筑电气设计标准》（GB51348-2019）

3，《矿物绝缘电缆敷设技术规程》（JGJ232-2011）

4，《矿物绝缘电缆敷设》（09D101-6）

5，《矿物绝缘电缆安全认证实施规则》（CQC11-463423-2009）

6，中国航空工业规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册.第四版.北京：中国电力出版社，2016.12