礦物絕緣電纜在超高層建筑中的應(yīng)用

北京銀建建設(shè)工程管理有限公司      韓軍旺

一、工程概況

北京綠地中心工程位于北京市朝陽(yáng)區(qū)崔各莊，東北五環(huán)與機(jī)場(chǎng)高速交匯點(diǎn)的西南角大望京商務(wù)區(qū)內(nèi)。本項(xiàng)目為由超高層、多層兩個(gè)棟號(hào)組成的集商業(yè)、商務(wù)、公寓為一體的多功能群體建筑，建成后將成為機(jī)場(chǎng)到京城的國(guó)門標(biāo)志性建筑，總建筑面積為173079.35平米，其中地上建筑面積118849.35 m²，地下建筑面積54230 m²。地上55層，總高度260米，地下5層。

圖1  效果圖

本工程由市政引入兩路10KV供電電源，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。兩路10kV供電電源引至地下一層的電纜分界室，后再由分界室引入地下二層1#總變配電室下的電纜夾層最終至高壓進(jìn)線柜。

本工程總設(shè)備容量為：

Pe=26711.8 kW（不含火災(zāi)時(shí)投入的消防專用設(shè)備，其中：照明16254kW，電力5697.9kW，空調(diào)4362kW，其它502kW）

Pj=15639.7kW 選用8臺(tái)2000kVA和6臺(tái)1000kVA戶內(nèi)型干式變壓器?？傃b機(jī)容量為22000kVA，干式變壓器接線為D,Yn11，Uk= 4 %。

為了保證超高層建筑中供配電系統(tǒng)的干線電纜的可靠穩(wěn)定性，本工程干線電纜采用礦物電纜（即礦物絕緣電纜）。

二、礦物絕緣電纜簡(jiǎn)介

礦物絕緣電纜以高導(dǎo)電率的導(dǎo)電線芯（熔點(diǎn)1083℃）、礦物絕緣材料（氧化鎂，熔點(diǎn)2800℃）、銅護(hù)套（熔點(diǎn)1083℃）為基本結(jié)構(gòu)組成，當(dāng)電纜需要防腐處理時(shí)可外加一層聚氯乙烯。

圖2  礦物電纜截面圖

三、礦物絕緣電纜的特點(diǎn)

1、完全防火

礦物電纜自身完全不燃燒，同時(shí)也不會(huì)引發(fā)火源。即使在有火焰燒烤的情況下，只要火焰溫度低于銅的熔點(diǎn)溫度，火焰消除后電纜無(wú)需更換仍可繼續(xù)使用。在被火焰燒烤的情況下不會(huì)產(chǎn)生有毒的煙霧和氣體。

2、過(guò)載保護(hù)能力強(qiáng)

線路過(guò)載時(shí)，只要發(fā)熱達(dá)不到銅的熔點(diǎn)溫度，電纜不會(huì)受損。即使瞬間擊穿，擊穿處氧化鎂晶體也不會(huì)形成碳化物，過(guò)載消除后，電纜性能不會(huì)產(chǎn)生變化，仍可繼續(xù)正常使用。

3、工作溫度高

由于絕緣層氧化鎂晶體的熔點(diǎn)溫度遠(yuǎn)高于銅的熔點(diǎn)溫度，因而電纜最高正常工作溫度可達(dá)250℃，短期內(nèi)可在接近銅的熔點(diǎn)溫度1083℃下繼續(xù)運(yùn)行。

4、防腐、防爆性能好

由于采用無(wú)縫銅管作護(hù)套，所以礦物電纜具有防水、潮氣、油和一些化學(xué)物質(zhì)侵害的性能，銅管具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度故有較好的防爆性能。

5、使用壽命長(zhǎng)

礦物電纜全部由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，因而不存在絕緣老化，使用壽命可達(dá)到普通電纜的3倍以上。

6、敷設(shè)靈活性較大

礦物電纜可以與普通電纜敷設(shè)在橋架上，同時(shí)也可以采用專用支架明敷，比普通電纜敷設(shè)更具靈活性，也節(jié)省了電纜橋架的投入，可以降低工程整體造價(jià)。

四、礦物絕緣電纜的施工方法

 1、敷設(shè)方式

（1）沿電纜橋架敷設(shè)

電纜沿電纜橋架敷設(shè)包括沿橋架水平敷設(shè)和垂直敷設(shè)。敷設(shè)時(shí)，若橋架內(nèi)全部是礦物絕緣電纜，則不必考慮電纜本身的防火、阻火措施。電纜沿橋架垂直敷設(shè)時(shí)可采用銅線綁扎固定，也可采用電纜卡子固定（見(jiàn)圖3、圖4）。

圖3電纜沿橋架水平敷設(shè)

圖4 電纜沿橋架垂直敷設(shè)

（2）沿墻面及平頂敷設(shè)

首先必須將礦物絕緣電纜矯直，而后再牢靠地固定于墻面或平頂上。做好后應(yīng)是整齊、美觀，其固定間距應(yīng)符合規(guī)定的要求。遇到轉(zhuǎn)彎處，電纜彎曲半徑應(yīng)符合要求，在彎頭兩側(cè)100mm處均應(yīng)用電纜卡子固定。

各種規(guī)格電纜同時(shí)敷設(shè)時(shí)，電纜彎曲半徑均按最大直徑電纜的彎曲半徑進(jìn)行彎曲、整齊敷設(shè)。

（3）暗埋于墻內(nèi)敷設(shè)

必須在墻內(nèi)鑿溝槽后再敷設(shè)固定電纜。當(dāng)電纜敷設(shè)好后，經(jīng)絕緣測(cè)試合格后立即抹上防裂泥灰，以保護(hù)電纜不受傷，在天花板平頂上暗敷也可按此方法敷設(shè)電纜，但在開溝槽時(shí)，不得損傷建筑結(jié)構(gòu)的安全。

電纜在墻內(nèi)的固定，可采用膨脹螺栓埋進(jìn)墻中，用電纜卡子卡住電纜。

2、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，礦物絕緣電纜的搬運(yùn)可采用人工搬運(yùn)。

3、電纜放設(shè)

（1）核對(duì)規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量，一盤電纜中涉及到多根或多個(gè)回路時(shí)，先放長(zhǎng)線，后放短線；

（2）在相同走向敷設(shè)時(shí)，根據(jù)電纜分岔口位置由近到遠(yuǎn)逐根布線，以免電纜交叉而影響美觀；

（3）電纜硬度較大，在放線過(guò)程中，邊放邊整直，以減小下步整理的難度；

（4）電纜的彎曲：

電纜的彎曲使用專用的電纜彎管器,彎曲半徑為20D, 在橋架T形彎、L型彎、穿越墻洞、電氣豎井、進(jìn)出配電柜箱等彎曲度大、空間狹小處敷設(shè)時(shí)要注意敷設(shè)時(shí)應(yīng)用力均衡，不可使用普通工具或人工強(qiáng)行彎曲，避免免在操作中損傷電纜銅護(hù)套,電纜的彎曲示意圖如圖5所示:

圖5  電纜彎曲示意圖

（5）每放完一根，要及時(shí)對(duì)其端頭進(jìn)行封堵。

4、線路整理

線路的整理包括整線、固定和掛銘牌。

（1）整理的方法是先將電纜按回路分開，整直每根電纜，然后將電纜按要求的間距進(jìn)行固定。若回路出現(xiàn)了三根或是四根，則整直后捆綁在一起，每整好一路再敷設(shè)另一路，以免搞錯(cuò)。整理時(shí)應(yīng)從上至下、從前至后、從始至末逐段進(jìn)行。在轉(zhuǎn)彎處，將電纜按規(guī)定的半徑進(jìn)行彎曲。

（2）固定可用銅卡，或用銅、鐵扎線綁扎固定。為做到整齊美觀，整個(gè)電纜的走向，應(yīng)全部為平行走向，轉(zhuǎn)彎處的彎曲半徑一致，固定點(diǎn)盡量做到整齊，且間距都必須符合規(guī)定要求。如果敷設(shè)在槽架內(nèi)，同樣也應(yīng)全部整理平直，不應(yīng)出現(xiàn)交叉重疊無(wú)序堆放現(xiàn)象，彎曲處按槽架的彎曲度進(jìn)行彎曲。

（3）整理結(jié)束后，進(jìn)行相序核對(duì)，然后在電纜兩端掛上銘牌，銘牌上標(biāo)有電纜回路編號(hào)、型號(hào)、規(guī)格、起始端、相位（三相單芯）等。

圖6 電纜的線路整理

5、電纜的中間連接

由于礦物絕緣電纜生產(chǎn)長(zhǎng)度受電纜原材料（銅護(hù)套用銅管的長(zhǎng)度）長(zhǎng)度的限制，所以在電纜敷設(shè)安裝過(guò)程中，需采用中間聯(lián)接器將二根相同規(guī)格電纜聯(lián)在一起，以保證滿足線路長(zhǎng)度的需要。該聯(lián)接器的兩端均由內(nèi)螺紋無(wú)縫銅管、黃銅罐或熱縮性套管、銅壓接管和絕緣熱收縮套管所組成，電纜連接的結(jié)構(gòu)如圖7所示。電纜的中間連接有直通式中間連接和接線箱式中間連接兩種，一般情況下均采用直通式單芯中間連接, 直通式中間連接主要由絕緣密封終端、中間端子和中間連接器四部分構(gòu)成，連接方式詳見(jiàn)圖8所示。

1.礦物絕緣電纜 2.封套螺母 3.壓縮環(huán) 4.封套本體 5.密封罐 6.密封料 7.罐蓋 8.磁套管 9.電纜芯線 10.螺絲壓緊式中間連接管 11.螺絲 12.直通式連接黃銅管

圖7 中間連接器結(jié)構(gòu)圖

圖8 直通式電纜連接結(jié)構(gòu)圖

1壓蓋螺母     2壓縮環(huán)     3壓縮本體   4熱收縮絕緣套管   5銅套管    6鍍錫銅接管

6、礦物電纜的終端頭

礦物電纜在安裝使用時(shí)，需采用一種永久性的終端聯(lián)接器。終端有兩種作用：一是使電纜絕緣材料（氧化鎂）與外界隔離起密封用途，二是將電纜聯(lián)接到開關(guān)柜或用電設(shè)備上。施工時(shí)應(yīng)做好防潮措施，先將礦物電纜截掉一段（0.1m～0.2m），然后將礦物電纜銅外套剝切，使其露出芯線長(zhǎng)度符合要求，接著用力將密封罐的陰螺紋其擰到礦物絕緣電纜上，使其連接牢固，然后再用噴燈驅(qū)潮（大約1m 長(zhǎng)一段），驅(qū)潮時(shí)間憑經(jīng)驗(yàn)掌握，停止驅(qū)潮后，當(dāng)?shù)V物電纜被驅(qū)潮段的溫度到手可以觸摸但又有較高溫度時(shí)，測(cè)試礦物電纜的絕緣電阻達(dá)到200MΩ 以上時(shí)即將封端口朝上，注入密封膠，裝好罐蓋，對(duì)外露芯線加套熱收縮絕緣套管。放置24 小時(shí)，待密封膠穩(wěn)定固化，該封端完成，電纜終端及配件連接見(jiàn)圖9。

圖9  礦物電纜終端頭結(jié)構(gòu)圖

1.封套本體 2.束緊螺母 3. 封套螺母4壓縮環(huán) 5.密封罐 6.密封料 7.罐蓋 8.接地銅片 9.支架或殼體 10. 礦物絕緣電纜 11.熱縮管 12電纜芯線 13.壓接型接線端子 14.壓接坑

五、礦物絕緣電纜施工質(zhì)量控制

1、礦物電纜頭制作的質(zhì)量控制

　　礦物電纜在敷設(shè)中，電纜頭的制作是其中重要的環(huán)節(jié)。在敷設(shè)完畢后搖測(cè)絕緣電阻時(shí)，出現(xiàn)阻值過(guò)低的情況中有80％是由電纜頭制作過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷造成的，所以其電纜頭制作過(guò)程中的質(zhì)量控制就顯得更加重要。

　1）中間接頭制作中的質(zhì)量控制

　  導(dǎo)線制作時(shí)，要徹底清除粉末雜物，以免影響密封效果。使用封口膏或硅膠時(shí)不得有污染雜物混入，在擰封口杯時(shí)扣絲要準(zhǔn)確，用力要均勻，切不可蠻干。在多芯電纜中間頭制作中應(yīng)特別注意：在接頭之前應(yīng)仔細(xì)核對(duì)各線芯對(duì)應(yīng)的相位以避免相位連接出錯(cuò)，在接頭中不同相的線芯連接部位應(yīng)錯(cuò)開，填充絕緣密封物時(shí)應(yīng)保證密實(shí)，以保證各相之間絕緣。

　2）終端頭的制作

　　密封前電纜必須要用500V搖表測(cè)量絕緣電阻，其阻值大于100MΩ才可進(jìn)行密封。密封過(guò)程應(yīng)保證密封填料干凈無(wú)雜物侵入，密封嚴(yán)密。對(duì)于多芯礦物電纜終端頭應(yīng)特別注意，安裝過(guò)程中應(yīng)保證線芯之間、線芯與銅護(hù)套之間的間距和絕緣。

　　礦物電纜在終端頭和中間頭安裝之后，應(yīng)再進(jìn)行一次絕緣搖測(cè)。在實(shí)際測(cè)量時(shí)兆歐表的指針應(yīng)指向∞，這時(shí)說(shuō)明電纜線路性能良好。若測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)阻值下降，則應(yīng)找出故障點(diǎn)。通常故障點(diǎn)都處于接頭處，此時(shí)應(yīng)拆除接頭并進(jìn)行除濕直到其絕緣阻值恢復(fù)，再重新制作接頭。

2、礦物電纜防潮除濕的質(zhì)量控制

　　由于礦物電纜中作為絕緣體的氧化鎂晶體粉末是一種吸潮率非常高的材料，所以在電纜運(yùn)輸、敷設(shè)過(guò)程中容易造成氧化鎂晶體粉末受潮，造成電阻大幅降低；另外在電纜中間、終端接頭制作時(shí)要截?cái)嚯娎|，此時(shí)也會(huì)造成氧化鎂晶體粉末受潮。針對(duì)這些情況現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有相應(yīng)的處理辦法。通常有以下兩種情況：

1）電纜受潮端頭的除濕法

　　在電纜端頭處，一般情況下潮氣侵入范圍為300－400mm，但是若電纜端頭未作臨時(shí)密封長(zhǎng)時(shí)間曝露在空氣中，潮氣能侵入1m左右。這時(shí)可將電纜受潮尾端斜向上并用汽油噴燈從離電纜端頭約1m處向外進(jìn)行文火烘烤去濕，使電纜氧化鎂內(nèi)的潮氣由里向外逐漸散發(fā)，操作時(shí)火焰要緩慢移動(dòng)，做到均勻加熱，注意要將銅護(hù)套表面溫度控制在200℃以內(nèi)，將潮氣排除。若在一端烘烤后測(cè)量絕緣電阻的阻值上升不大，應(yīng)用相同方法繼續(xù)烘烤電纜的另一端，直至絕緣電阻值合格為止。

2）電纜銅護(hù)套損傷的查找與修復(fù)

在施工中電纜中間部分的銅護(hù)套出現(xiàn)破裂的情況，其查找修復(fù)方法是：首先，若電纜兩端的絕緣層經(jīng)過(guò)文火去濕后絕緣阻值無(wú)上升或變化不大的情況下，才能確定為中間段故障，可用文火對(duì)電纜全長(zhǎng)進(jìn)行烘烤并用萬(wàn)用表高阻檔進(jìn)行查找。具體方法是：將萬(wàn)用表調(diào)至高阻檔，表頭一端接電纜線芯，另一端接外護(hù)套，用噴燈沿該電纜首端進(jìn)行文火烘烤加熱，并觀察指針讀數(shù)變化，若指針在烘烤某一部位時(shí)讀數(shù)變化很大，則故障點(diǎn)可確定在此，之后鋸斷電纜并用文火烘烤除濕，除濕后再檢測(cè)絕緣值是否合格，阻值合格后再使用中間接頭將電纜連接起來(lái)。

六、結(jié)束語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加快，一棟棟超高層建筑在城市建筑中拔地而起。礦物絕緣電纜在超高層建筑中的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。掌握好礦物絕緣電纜的特點(diǎn)及施工方法，必將對(duì)我們今后的監(jiān)理工作帶來(lái)很大的便利，同時(shí)也將為工程質(zhì)量帶來(lái)強(qiáng)有力的保障。

2015年10月