矿物绝缘电缆在人防工程供电系统中的应用

[摘要] 本文从矿物绝缘电缆的性能及其与有机绝缘类电缆的区别、使用的经济及所产生的军事、社会效益等方面论述，并阐述了矿物绝缘电缆的许多优异特性，这些特点决定着矿物绝缘电缆非常适合在人防工程平时消防设备电气配线和战时供电系统中应用。
[关键词] 人防工程 矿物绝缘电缆 气火灾 战时供电 
 
人防工程空间封闭，机电设备复杂，通道狭窄，通风和疏散都受到极大的限制，发生火灾后，烟气大，温度高，疏散和扑救极为困难，不仅直接威胁着工程的安全和防护作用的发挥，而且极易造成重大人员伤亡。因此，在电气设计时必须做好防火设计，采取可靠措施，利用先进技术，预防火灾发生。并且一旦发生火灾，能够做到立足自救，由工程内部人员利用消防设备把火灾扑灭在初期阶段。所以，火灾发生时消防设备的正常运行对于人员安全疏散、控制火势蔓延、减少火灾损失具有十分重要的作用。这就要求工程的配电电缆线路应满足耐火性、安全性、有效性要求，以保证火灾时消防设备供电不会中断及最大连续供电时间，并确保平时与战时条件下的供电质量及可靠性。
1  矿物绝缘电缆简介
根据人防工程相关设计规范的要求，在人防工程供电系统中宜选用阻燃型电缆，消防配电电缆应选用耐火电缆。耐火类电缆按绝缘类型可笼统的分为有机绝缘和矿物绝缘两大类，有机绝缘类包括聚氯乙稀绝缘、交联聚乙烯绝缘、聚乙烯绝缘、橡皮绝缘及聚丙烯绝缘等，其中前两种电缆目前应用较为广泛，其性能指标我们也非常熟悉，这里不再赘述。矿物绝缘电缆（Mineral Insulated Cables）简称MI电缆，是由铜芯、铜护套和氧化镁绝缘等全无机物组成的电缆，电缆外层是由无缝铜管构成的金属护套，在铜护套和铜芯之间是氧化镁粉绝缘层，其采用独特的制造方式，使氧化镁绝缘材料高度紧密的压实在电缆的无缝铜护套中，与铜芯、铜护套共同形成密实的一体。铜的熔点为1083℃，氧化镁的熔点是2800℃，所以在温度不超过1000℃时，电缆结构不会出现问题，在绝大部分场所是不会因熔化或燃烧而解体的，更不会传播火种，因而具有良好的耐火、耐高温、防水、耐腐蚀、耐机械损伤、耐辐照及电磁兼容性等特点。同时该电缆在火灾条件下不会释放出任何烟雾、卤素及有毒有害气体，可以预期在人防工程的低压配电线路中采用MI电缆会产生良好的军事效益和经济效益。



2  矿物绝缘电缆在人防工程中的应用
由于MI电缆独特的材料、结构特性，使得它具有很多其他电缆没法相比的特点，非常适合在人防工程中应用。
（1） 耐火性能强。人防工程由于空间封闭，结构厚，着火后，温度远比地面火灾高，对电缆的耐火性要求更高。对MI电缆而言，其全部结构材料仅由铜和氧化镁所构成，氧化镁也是一种优良的耐火材料，高温的绝缘性能也很好，电缆可在接近铜的熔点温度下继续运行。试验证明MI电缆在950~1000℃可保证3小时以上的连续供电时间，远远超出了国家规范的要求。
（2） 在耐过电压和性能稳定性方面远远优于传统电缆。在电磁脉冲武器打击下，人防工程内部各种线路上将产生十分强大的瞬时过电压。对有机绝缘类电缆而言，如超过其极限耐压值被击穿时，绝缘层被损坏，电缆必须更换。在人防工程中，电缆的检修与更换是非常困难且耗时的，这对快速恢复工程的综合作战效能非常不利。MI电缆则不存在这个问题，过电压的击穿是击穿处的空气电离作用，氧化镁熔化后成份不会改变，耐压水平能迅速恢复，电缆仍可正常使用。
（3） MI电缆是由无机材料制成，火灾时不会释放任何烟雾和有害气体。而相比之下，有机绝缘类电缆在着火、被火烧或长期过载绝缘受损时烟雾和有害气体都会存在。聚氯乙烯绝缘电缆的烟雾中有大量的CO、CO2和氯化物，其它电缆的烟雾中还会含有溴化物、氟化物和硫化氢。这些物质对人的危害很大，一些有害气体很少量就会造成人体的极大伤害，尤其在人防工程内部，空间封闭，其造成的危害更为严重。此外，含氯化物的电缆燃烧时产生的腐蚀性HCL气体会使弱电系统损坏，严重威胁指挥通信系统的安全。
（4） 敷设方便。从符合防火及防电磁脉冲的要求出发，采用普通的有机绝缘类耐火电缆在敷设时需采用封闭电缆桥架或穿钢管敷设，但缆线检修更换非常困难。而MI电缆内部结构紧密，无缝铜管构成的铜外套在高温下不会脱落，即有重物冲击，一般情况下只会变形而不会断裂，同时对电磁脉冲能量也能起到很好的屏蔽作用，因此MI电缆完全可以在工程内明敷。敷设时，MI电缆允许的弯曲半径是电缆外径的2~6倍，远比传统电缆的10~30倍要小的多，非常有利于在空间狭窄的人防工程内施工。
（5） 战时抗机械破坏能力强，可靠性高。成品MI电缆都是经过完全退火的，柔软、韧性好，在人防工程遭敌方打击局部破坏的情况下，MI电缆可经受剧烈的机械破坏，而不会损害其导电性能，在电缆外径变形到原外径1/3的情况下仍可正常工作，极大的提高了战时供电的可靠性。
（6）耐久性强。电缆的使用寿命是由其绝缘层的完好程度来决定的。有机绝缘类电缆中寿命较长为交联聚乙烯绝缘电缆，在正常的使用条件下，最长的使用寿命是40年左右。MI电缆的寿命则取决于铜护套的氧化速度，其氧化速度与其工作温度有关，即使在250℃下长期使用，需要2.57年才使铜护套氧化0.025mm，即使是最小规格的MI电缆（其铜护套厚度为0.46mm）其寿命也可达数百年，可以说MI电缆是一种“永久性电缆”。人防工程作为永久战备工程，使用MI电缆就可以“一劳永逸”，不需周期更换，节约了大量的人力和物力。
3  结束语
综上所述，MI电缆具有十分优越的性能，非常适合在人防工程供电系统中应用。但目前人防工程相关的设计规范中还没有关于MI电缆应用的条文，建议在下一步制定和修改时，加入MI电缆应用的相关条文，以更好的配合人防工程的建设与改造，切实提高工程平时和战时的供电安全与可靠性。
参考文献
[1]《人民防空工程设计防火规范》.中国计划出版社. 2001
[2]《模拟实体火灾电缆特性实验报告》. 公安部四川消防科研所及浙江久立耐火电缆有线公司. 2001.7

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