将矿物绝缘电缆线的结构原理比较会有什么结论解析

绝缘材料

1、（刚性）矿物绝缘电缆线的绝缘采用无机矿物材质MgO（氧化镁）粉末压缩密实而成，通常填充密度为75%~80%，如表2所示，其熔点远远超过铜护套熔点（1083℃），且电阻率受温度变化影响小，在高温下具有优良的电绝缘性和散热性，作为无机矿物材料，其天然的不燃性以及无烟无卤特性非常适合于重要场所消防配电线路，唯一的不足是MgO易吸收空气中的水分，电缆线的临时封端或电缆线头制作须在1h内完成，否则绝缘阻值会迅速降至10MΩ以下。但由于MgO+H2O（热水）Mg（OH）2↓属可逆反应，在施工过程中利用火焰喷灯等方式对电缆线端部区域反复加热，可以消除这一缺点。

表绝缘材料性能对比

2、而（柔性）矿物绝缘电缆线的绝缘材料就难以统一了，最具代表性的就是采用耐火（NH）电缆线常用的云母带绕包。在此以A类耐火级的合成云母KMg3（AlSi3O10）F3为例：它是以F-代替（OH）-，在常压下合成出的大晶体人工云母，再用粘合剂将云母片粘贴于玻璃布上。参考表2可知，其熔点不足氧化镁粉的1/2，导热率仅为氧化镁粉的1/10，常温下电阻率略高于氧化镁粉，但伴随温度上升电阻率却显著下降，该材料在有机耐火电缆线（如NH-YJV）中只能作耐火层，而不可作为绝缘层，因为其绝缘性能、散热性能远不及交联聚乙烯。云母带也同样具有易受潮的缺陷，其受潮后绝缘迅速下降，且不可恢复。而其他诸如BBTRZ、NG-A（BTLY）竟然采用交联聚乙烯作为绝缘层，其构造已完全脱离了无机矿物类绝缘的定义。

3、金属外护套

4、（刚性）矿物绝缘电缆线的采用无缝铜管作为外护套，具体生产工艺流程如下：

铜护套管采用拉拔工艺延伸，达到预定长度后又经过2道热处理工序，其拉拔过程中产生的应力已基本消除，轧制也确保了电缆线整体截面尺寸做到最小，并且使护套与内部氧化镁密实压紧。按上述工艺成型的电缆线无论是抗压强度、还是机械性能，都超过普通耐火电缆线。但美中不足的是，铜管在一次下料时原材料有限，拉拔的长度也有限制，以750VBTTZ-4×25mm2电缆线为例，其最大出货长度仅为130m，若在超高层建筑中应用，需耗费大量的中间接头作业进行连接，势必增加工程量与施工难度。

5、（柔性）矿物绝缘电缆线最典型的外护套采用铜轧纹焊接工艺，其生产工艺流程如下：

为做到电缆线出货长度无限延长，（柔性）矿物绝缘电缆线外护套采用铜带绕包焊接，轧纹后即装盘，由于未做热处理，护套上因焊接产生的残余应力没有消除，在实际敷设过程中经常出现开裂。同时，铜带轧纹也增大了电缆线整体截面尺寸，如表3所示，相近规格（柔性）电缆线比（刚性）体积大10%~174%，重量重3.9%~86.2%。

表4*25mm2（含防腐护套）电缆线规格明细

6、电气性能比较

耐火性试验

耐火性是验证电缆线在火灾情况下持续供电的能力，笔者结合出厂验收经历，选取具有代表性的BTTZ型（刚性）与YTTW型（柔性）规格都为4×25mm2进行分析，检测标准以英国BS6387（C、W、Z级）耐火试验为准，各选一样品依次进行3项试验。比对结果见表。

耐火试验对比

从结果来看，两者均能通过BS6387标准测试，但YTTW（柔性）样品的铜护套90°弯处已发生变形，当样品重复上述试验后，YTTW（柔性）铜护套发生开裂。同时，受轧纹结构的影响，云母带绝缘被烧至黑粉状并脱落于护套缝隙内，而BTTZ（刚性）样品再次重复上述试验后，护套仅留有少量撞击痕迹。随后在对两者进行绝缘电阻测试时，YTTW（柔性）绝缘阻值近乎为0Ω，BTTZ（刚性）阻值仍超过200MΩ。

7、耐压试验

根据GB/T13033-2007的电压试验要求：2500V用于750V电缆线导体间/每个导体与铜护套间，升压速度应≥150V/s，每次应持续1min，实验过程电缆线应不击穿。在此以同一厂家相同规格的BTTZ（刚性）和YTTW（柔性）样品为试验对象。

（1）首先对BTTZ电缆线升压至2500V并持续15min后，未击穿。继续升压至3300V附件发生击穿，静置3h后，对该样品重新打耐压，升压至2500V未击穿，说明氧化镁绝缘是因局部熔化造成击穿，但击穿并未改变其化学性质，因此绝缘性能可自行恢复。

（2）在对YTTW电缆线试验时于2800V附近击穿，3h后重新打耐压，最高升压至50V时再次击穿。表明YTTW电缆线击穿后绝缘性能无法恢复，只能重新更换。

8、载流温度测试

于标准室温20℃环境下，选取同一厂家规格都为4×25mm2的BTTZ（刚性）和YTTW（柔性）电缆线样品，分别通以额定电流140A，并于两个样品导线及铜护套相同位置设温度传感器，结果见图1：

图1额定载流量时电缆线温升曲线

从结果可以看出，在相同试验条件下，持续通电4h，BTTZ（刚性）电缆线的导线比YTTW（柔性）低5.5℃，铜护套低6.7℃。从而验证了上述关于绝缘材料性能分析的论点，氧化镁粉的散热性明显优于合成云母带。而就电缆线本身而言，散热性同样对载流量会产生较大影响。