矿物绝缘电缆开发与应用

矿物绝缘电缆开发与应用

　　1，前言矿物绝缘电缆亦称氧化镁电缆，主要成分是电工铜、氧化镁绝缘材料和金属护套。将高导电率的铜导线嵌置在内有紧密压实的氧化镁材料的无缝钢管中即构成安全性极高的矿物绝缘电缆。特殊需要时也可在金属护套上挤包一层聚乙烯外护套。矿物绝缘电缆在国外开发较早，生产已有半个世纪，使用遍及各个领域。国内还是新课题，虽然近年来与国外合资的一些部门、企业和进口设备使用了这种电缆，但仅仅是开始。瑞士工程师Arnold Francois Borel于19世纪末最早提出矿物绝缘电缆的设想，1936年获zhuanli权。随之法、英相继正式投入生产，以后发展很快。英、法、意、加、澳、美、苏、日等各主要国家都有大量的生产。国内已从奥地利及意大利引进主要设备。哈尔滨电缆厂松雷特种电缆制造有限公司利用引进设备和国内配套设备研制开发了该电缆产品及其附件生产线，注册资金3900万元，使之成为具有年生产能力1500公里的首家大规模矿物电缆专业生产厂家，填补了国内空白。 2、电缆结构按照国外通常的分类，矿物绝缘电缆大致分为：配线电缆（Wiring Cable），加热电缆及元件（Heating Cable and Heating Element），热电耦电缆及补偿电缆（Thermocouple Cable and Compensating Cable）以及特种电缆（Special Cable）等。按照耐压等级，矿物绝缘电缆分为重载电缆（1000伏级）和轻载电缆（600伏级）两种。电缆芯数有1，2，3，4，7，12，19芯，1－4芯主要用于动力和照明，7芯以上主要用于控制和通讯。单芯电缆的导体最大制造截面积可达400mm2.。根据不同要求，电缆也可制成方形、扁行或中空型及其它不同形状。电缆终端由金属或热塑材料制成。裸电线的长期使用温度为250oC, 短时间或非常时期可接近铜的熔点1083oC。在具有侵蚀铜护套的化学性场合使用时，可以在铜护套外面挤包一层（不延燃的）PVC外护套。电缆结构(如图1) 1) 电缆护套 2) 导电线芯 3) 绝缘材料 4) PVC护套 图1 电缆的主要规格： 电缆型号 导体芯数和标称截面mm2 裸电缆外径mm 挤PVC护层标称直径mm 导电线标称直径mm 导电线芯电阻率20oC 铜护套电阻20oC 成品电缆交货长度±5﹪轻载电缆 2L1 2 x 1.0 5.1 6.7 1.13 17.241 3.251 100 3L1 3 x 1.0 5.8 7.4 1.13 17.241 2.618 100 4L1 4 x 1.0 6.3 7.9 1.13 17.241 2.269 100 7L1 7 x 1.0 7.6 9.6 1.13 17.241 1.074 345 重载电缆 1H1.5 1 x 1.5 4.9 6.5 1.38 11.494 3.449 108 2H1.5 2 x 1.5 7.9 9.9 1.38 11.494 1.584 243 3H1.5 3 x 1.5 8.3 10.3 1.38 11.494 1.457 274 4H1.5 4 x 1.5 9.1 11.1 1.38 11.494 1.263 333 7H1.5 7 x 1.5 10.8 12.8 1.38 11.494 0.956 455 12H1.5 12 x 2.5 15.6 15.6 1.78 6.896 0.519 1001 19H1.5 19 x 1.5 16.6 16.6 1.38 11.494 0.500 1086 3、电缆特性电缆全部由无机材料构成，因而使它具有优于其它任何类型电缆的某些特性，如: 1） 防火：铜和氧化镁都是无机物，电缆不燃烧也不助燃，更不会产生毒性气体，它通过了国际电工委员会IEC331的试验； 2） 防爆：电缆中高度压实的绝缘材料及专门密封套安装的电缆终端可以阻止蒸汽、气体和火焰进入与电缆连接的电气设备，因而实用于有爆炸危险的地方和各种防爆设备、器材的连线； 3） 防水耐腐蚀：电缆的无缝金属护套具有高耐腐蚀性，不透水、油和气体，几乎在所有的环境下，它不需要采取附加的防护措施，PVC护套只是在个别化学品腐蚀的场合才需要； 4） 耐辐照：由于用的是无机材料，具有有效的中子俘获截面，并且保持很高的绝缘电阻，因而稳定性好，适用于核电站和其它核设施方面的使用； 5） 载流大：在同等载流量情况下，该电缆直径比传统电缆截面小，而承受过载（电流）能量大； 6） 机械强度高：可经受剧烈机械破坏，在电缆直径变形三分之一的情况下仍可正常工作； 7） 载流大：铜芯铜套电缆实际正常连续使用温度可达250oC, 在同等载流量情况下，电缆直径比传统电缆截面小，而承受过载（电流）能量大; 8） 安全可靠：不需要独立的接地导线，电缆外护套与相线配合安装已起到接地作用，提供极好的低接地电阻。由于金属护套的强度和韧性，氧化镁在电缆加工过程中又经过高度压缩，所以电缆在遭受弯曲、压扁、扭转等变形时芯线之间以及芯线与护套间的相对位置保持不变不会断路。保证了电缆的稳定性，工作中无需维护; 9）寿命长：电缆全部都是无机材料，不老化。其寿命按照铜护套的氧化腐蚀速率计算，护套氧化0.25 mm, 在250oC下需257年，在 400oC下需583年，而一般矿物绝缘电缆护套的厚度为0.34mm-1.03mm, 因此该电缆寿命长。作为加热电缆, 加热范围广泛、温度均匀、控制方便。作为热电偶电缆, 反映灵敏惰性小。它的耐温及电气性能均十分良好，在其熔点2800oC以下几乎不起任何变化。每根电缆都配有合适的终端，一个完整的终端由可以伸到接线盒内起连接作用的压盖和防止潮气侵入、保证恒定绝缘电阻的终端及相应的PVC套管组成。根据电缆的安装方式和运行温度，可以采用三种不同形式的终端材料，如下表： 最大工作温度 密封料 垫片 绝缘套管黄铜锅 105oC CS 莫普伦 BT 185oC HT 聚四氟乙烯 PTEF 热缩性端头 125oC 电缆在安装敷设时有专门的附件：1) 黄铜接地片，用于电缆护套接地;2) 铜带（12 x 1mm）;3) 可调节的塑料安装片;4) 黄铜锁紧螺帽;5) "0"型垫片;6) 黄铜紧缩连接帽;7) 润滑油;8) 用于特殊场合的PVC护套压盖;9) 直形接头和安装用树脂;10) PVC外护套;11) 压盖。 4，结束语由于矿物绝缘电缆具有以上特点，它已被国际电工委员会、美国电气工程师学会、英国电气工程师学会、德国劳氏船级社等许多国际权威组织、一些国家标准规范所认可，并优先选用于重要电气工程领域，如危险区域：机场、油库、液化气站、化工、煤矿、（核）电站、钢铁冶炼及造船等；高级重要公共设施：卫星地面站、铁路配线、报警、消防等；确保人身财产安全场所：历史性建筑、饭店宾馆、高层建筑、博物馆、图书馆、银行、医院、保险、商场、科研机构等。该电缆一旦敷设可永远使用，从一次性投资来讲，使用这种电缆是合算的。据统计，世界上每年由于电气原因引起的火灾约占全部火灾的20－30％。我国的损失不会小于此数。由此可见，矿物绝缘电缆是现代工程电缆系统必不可少的组成部分。它将使我国石油平台、核电站、石油化工及高层建筑达到国际标准的要求。