大剧院氧化镁电缆应用经验分析
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摘要：氧化镁绝缘电缆由于其自身的特性,有别于常规的有机电缆,近几年来被广泛应用｡在国家大剧院工程中大量使用该电缆｡文章首先分析了该电缆的物理性质和化学性质,通过与其它类型的电缆对比,表明其优势所在｡结合在大剧院工程实际施工中的使用情况,阐明了电缆从敷设到测试的施工方法,分析了施工过程中出现的问题及原因,解决了电缆分支､电缆测试､电缆除潮､电流不平衡等问题,并提出了氧化镁电缆施工时应注意的多项问题｡为今后氧化镁电缆的使用积累了经验,为类似工程提供借鉴｡
Abstract: magnesium oxide insulated cable due to its own characteristics, is different from the conventional organic cable, is widely used in recent years. The cable is widely used in the national grand theatre engineering. This paper analyzes the physical properties and chemical properties of the cable, compared with other types of cable, shows its advantages. Combining with the grand theater usage in engineering construction, expounds the cable to the test from construction method, analyzes the problems existing in the construction process and the reason, solve the branch cable, cable testing, in addition to the tide, current imbalance problems, and put forward the magnesia cable should be paid attention to during the construction of a number of problems. The use of magnesium oxide cable has accumulated experience for the future, and to provide reference for similar projects.
Key words: grand theatre; Magnesium oxide cable; Application experience
中图分类号：TU242.2文献标识码：A文章编号：
氧化镁绝缘电缆由于其自身的特性,有别于常规的有机电缆,近几年来被广泛应用｡在国家大剧院工程中大量使用该电缆｡文章首先分析了该电缆的物理性质和化学性质,通过与其它类型的电缆对比,表明其优势所在｡
1.氧化镁电缆简介
铜芯铜护套氧化镁绝缘防火电缆(BTTZ电缆),国外叫MI电缆,国内简称防火电缆或矿物绝缘电缆｡它是采用高导电率的独芯铜线作导体,无机物氧化镁晶体粉作绝缘,无缝铜管作护套,经特殊工艺制作而成的现代建筑布线电缆和特殊行业(冶金､化工､石油等)用电缆｡由于其用料和结构的特殊性,决定了该产品具有有机电缆(塑料电缆)所无法比拟的电气性能､机械性能､耐环境性能和环保性能｡
氧化镁裸电缆的长期使用温度为250℃,在950℃~1000℃时可持续供电3小时,短时间或非常时期使用时可接近铜的熔点1083℃(氧化镁绝缘熔点为2800℃)｡
该产品为BTTVZ型,若无防腐外护套则为BTTZ型,大剧院工程选用此型号电缆｡
2.国家大剧院工程氧化镁电缆应用概况
国家大剧院是国家级重点工程,位于北京天安门地区人民大会堂西侧,总占地面积11.893公顷,总建筑面积约19.4万平方米,地面上高度46.285m,地下深度27.5m,建筑物总高度73.785m.建筑外观是一个“椭圆形壳体”,座落于景观水池的中央｡
大剧院供电可靠性要求为一级负荷别重要的负荷,10kV高压供电有四路进线,每路进线供一段高压母线,四段母线形成“环路四联络”的方式｡低压采用常用的两段低压母线分段运行,故障时互投的供电方式,在四路高压全部故障的情况下,特殊负荷由EPS电源供电｡以上的供电方式完全满足一级负荷别重要负荷的供电要求｡
剩下的问题就是解决低压线路供电可靠性要求｡低压干线出线有三种情况,对于疏散照明､观众厅照明､各种消防用水泵､消防水炮､防火卷帘门､防火幕､补风机､排烟机､加压送风机､消防电梯､消防广播等设备的电源,采用氧化镁绝缘电缆供电,末端控制箱进线电源互投(即分别由两路氧化镁绝缘电缆供电);对于舞台照明､舞台机械､舞台音响､雨水泵､污水泵､生活水泵､一般照明､广播､一般电梯等设备的电源,采用低烟无卤阻燃交联电缆或封闭母线供电,末端控制箱进线电源互投;对于厨房动力､冷冻机､空调机､室外照明､水池处理等设备,采用低烟无卤阻燃交联电缆或封闭母线供电,末端控制箱单电源进线,且在供电负荷困难时切断电源｡这三种出线中,氧化镁绝缘电缆供电可靠性事最高的｡对于较大容量的负载,还采用每相由两根以上的氧化镁电缆并联方式供电,最多的是消防水泵供电回路,每相由三根240mm2截 面的单芯氧化镁电缆并联供电,负载容量约600kW｡整个大剧院氧化镁绝缘电缆供电干线支路约250路,电缆截面由25~240mm2,由于供电线路长,截面大,故全部采用单芯电缆组成供电回路(每回路四根单芯电缆),单芯电缆长度约160km,电缆总价超过2000万元｡
3.氧化镁电缆施工中的常见问题及处理方法
(1)在施工中要防止氧化镁电缆铜护套的锈蚀｡在地下室､电缆穿楼层处,由于环境状况原因或施工中的水溅在铜护套上,特别是装饰中的泥浆等有腐蚀性的物质附着在铜护套上,都可能使铜护套生锈,要及时清理护套上的污物,铜护套的厚度一般不到2毫米,如锈蚀严重,后果难以设想｡因此在发现有污物时要及时清理干净｡
(2)氧化镁电缆不可随意弯曲,多次弯曲或弯曲半径较小时,应在加热后实施,以避免铜材硬化而折断｡
(3)成品保护是氧化镁电缆施工中的难点,在电缆没有送电前,氧化镁电缆被锯断的情况经常发生,补救的方法只能是用中间接头加长,除增加成本外还增加了线路的电阻,如果接头多,还会造成三相电流不平衡,这一点在实际中应用中很难避免,因此在每条电缆的中间接头超过2个时,需测量每相电缆的负荷情况｡
(4)电缆回路应编号并粘贴标志
在每个回路终､始点,每个中间接头处,穿墙洞等处采用悬挂标志牌或粘贴永久性标志的方法标明各回路编号及相序,以免由于回路多､接头过多而无法分辨,出现回路､相序连接的错误｡
(5)受潮端头的除湿法
在电缆端头处,一般情况下潮气侵入范围为300~400mm,但是若电缆端头未作临时密封而长时间暴露在空气中,潮气约能侵入1m.这时可将电缆受潮尾端斜向上并用汽油喷灯从离电缆端头约1m处向外进行文火烘烤去湿,使电缆氧化镁内的潮气由里向外逐渐散发,操作时火焰要缓慢移动做到均匀加热,注意要将铜护套表面温度控制在200℃以内,将潮气排除｡若在一端烘烤后测量绝缘电阻的阻值上升不大,应用相同方法继续烘烤电缆的另一端,直至绝缘电阻值合格为止｡
(6)电缆铜护套损伤的查找与修复
1)在施工中电缆中间部分的铜护套出现破裂的情况下,其查找修复方法是:首先确定电缆是否有故障,若电缆两端的绝缘层经过文火去湿后绝缘阻值无上升或变化不大的情况下,才能确定为中间段故障｡
2)查找方法:可用文火对电缆全长进行烘烤并用万用表高阻档进行查找,具体方法是将万用表调至高阻档,表头一端接电缆线芯,另一端接外护套,用喷灯沿该电缆首端进行文火烘烤加热,并观察指针读数变化,若指针在烘烤某一部位时读数变化很大,则故障点可确定在此｡
3)修复方法:锯断电缆并用文火烘烤除湿,除湿后再检测绝缘值的变化｡受潮电缆绝缘层在200℃烘烤时电阻变化曲线应呈现上升趋势,最后应用兆欧表测量其绝缘电阻,使其阻值在100MΩ以上即可｡
(6)氧化镁电缆的铜护套做接地线时应注意的问题
1)接地线不能中断,特别是在氧化镁电缆分支处,一定要按电缆的相序分别进行跨接(不能用箱体代替接地线),跨接线的截面要大于氧化镁电缆铜护套的截面｡
(2)氧化镁电缆的起始端(包括树干式供电的分支终端)铜护套的连接软线,一定要压在配电箱的PE排上,每路氧化镁绝缘电缆供电回路的PE线,是由A､B､C､N四根氧化镁电缆的铜护套并接组成的｡
4.大剧院氧化镁电缆应用经验分析
大剧院工程是氧化镁电缆使用比较早的过程,通过大量的施工,了解了该电缆的特性:
(1)完全防火､防水｡BTTZ电缆自身完全不燃烧,同时也不会引发火源;
(2)良好的接地性能,铜护套可提供良好的低接地电阻,起接地作用而省去单独的接地线芯;
(3)耐高温,无毒､无烟､无卤;
(4)防腐､防爆性能好,耐辐射､防电磁干扰强;
(5)使用寿命长,根据厂家资料说明,在正常情况下使用,该电缆的使用寿命为150年;
(6)敷设方式灵活性较大;
(7)载流量大､过载能力强;
(8)机械强度高｡
参考文献：
[1] 钱宗申,张庆秋.从美加大停电看馈电线路绝缘电阻允许值[J]. 安装. 2004(06)
[2] 吕敬高,张狄林,刘轶强.利用稳定系数法估计电机的寿命[J]. 船电技术. 2007(03)