礦物絕緣電纜在津濱線西段工程的應用

張 浩，陸 軍，王 穎

0 引言

天津市區至濱海新區軌道交通西段一期工程（以下簡稱“津濱線西段一期工程”）自2011 年5月1 日開通運營以來，運行基本穩定。西段工程較東段工程的不同之處在于增加了新的設備—礦物絕緣電纜，從運營安全、性能可靠、維護方面考慮，筆者從礦物絕緣電纜結構特點、典型性能、優點及適用場所和環境狀況等方面進行了分析，得出一些運營維護方面的經驗。同時，簡單介紹了礦物絕緣電纜在津濱線西段工程的應用。

1 礦物絕緣電纜

1.1 礦物絕緣電纜的結構特點

礦物絕緣電纜習慣稱為氧化鎂電纜或防火電纜，它是由銅導體、銅護套、無機絕緣材料以及防腐保護外護套構成（圖1），該電纜以導電率高的銅作為導體；以防水、防潮、防動物啃咬的無縫銅管作為外護套；以熔點高達2 800℃以上的氧化鎂粉末作為絕緣材料。

礦物絕緣電纜用于對銅有腐蝕或地下場所時，最外層可加一層聚氯乙烯或低煙無鹵的防腐保護外護套。

1.2 礦物絕緣電纜的典型性能

礦物絕緣電纜的典型性能有以下幾個特點：防火性能優、彎曲性能好、機械強度高、防水防腐防爆、工作溫度高等，下文從5 個方面進行分析。

圖1 礦物絕緣電纜構成圖

（1）防火性能優。礦物絕緣電纜中應用的2種材料銅和氧化鎂均為無機物，無機物本身遇火不自燃、不助燃。從礦物絕緣電纜本身體現的安全性是不引發火災，更不會傳播火災。而目前所有的有機塑料電纜均不具備上述2 種性能。

銅護套在高達1 083℃以上才熔融，而氧化鎂絕緣材料則在2 800℃下固化。只要火焰溫度低于銅的熔點溫度，火情消除后，電纜無需更換，仍可繼續使用。即使有外在火焰的燒烤，電纜仍可正常工作。

（2）彎曲性能好。礦物絕緣電纜在形成成品前已經過650℃～700℃的高溫煺火，具有一般塑料電纜所無法比擬的可彎曲性。在國家標準99D163《礦物絕緣電纜敷設》中有明確的說明：礦物絕緣電纜最小彎曲半徑僅為電纜外徑的2～6倍（表1）。彎曲半徑要遠小于塑料電纜的外徑，而且可重復、多次彎曲。

表1 礦物絕緣電纜允許最小彎曲半徑表 單位：mm

（3）機械強度高。礦物絕緣電纜結構密實、堅固耐用，能夠經受劇烈的機械破壞、承受重物墜落沖擊、外力擠壓、撞擊、敲打，甚至遇沖擊使電纜變形至原狀的1/3～2/3 時，仍可繼續使用。

（4）防水、防腐、防爆。由于礦物絕緣電纜采用無縫銅管作為外護套，即使將礦物絕緣電纜完全浸在水中，借助其無縫金屬護套，礦物絕緣電纜仍可繼續使用。另外，銅護套具有很高的耐腐蝕性，對于大多數的使用環境來說，它不需要采取附加的防護措施。

礦物絕緣電纜經過高度壓實，使導體、絕緣及護套三者之間緊密結合，因而使其不但具有防止水、潮氣、油及一些化學物質的侵害，而且具有阻止可燃性油蒸汽、氣體和火焰的蔓延。

（5）工作溫度高。氧化鎂的熔點可達2 800℃，銅的熔點為1 083℃。由于礦物絕緣電纜絕緣層氧化鎂和銅護套的熔點所決定，礦物絕緣電纜的工作溫度可高達250℃，甚至可超過1 000℃，在接近銅的熔點溫度1 083℃時，仍可以在短時間內繼續使用。

綜上所述，礦物絕緣電纜有諸多普通塑料電纜及膠聯電纜所無法達到的優點，如：防火性、彎曲性、機械強度、防水、防腐等，因此，目前礦物絕緣電纜已被廣泛使用。

1.3 礦物絕緣電纜適用的場所及對環境的要求

良好的耐火性能是礦物絕緣電纜優越的特性之一，所以其常被用在歷史性建筑物、超高層、機場、電視臺、通訊樞紐工程、體育場館、地鐵、輕軌、隧道、人防工程、易發生火災的危險場所（如天然氣廠、海上石油平臺）等。

同時礦物絕緣電纜也可適用于環境溫度高的場所，如發電廠、鋼鐵廠、化工廠、煉油廠等。

另外，對于特殊場所，如抗電磁干擾、防動物啃咬、防水、防腐、防爆以及核電站等場所也是礦物絕緣電纜廣泛應用的場所。

2 津濱線西段工程特點及選用

2.1 津濱線西段工程的特點

由于津濱線是連接天津市區與濱海新區之間唯一的軌道交通線，特別是西段工程基本都集中在天津站附近，采用地面段或高架橋實施的難度很大，涉及很多拆遷、改移工程，而且一旦運營，還將嚴重影響附近居民的休息及辦公，對城市整體規劃有很大的影響。基于上述原因，西段工程全部采用盾構施工方式，地下運營。

2.2 礦物絕緣電纜的選用

選用礦物絕緣電纜的原因：

（1）電纜夾層凈空低。由于地下盾構施工凈空較低，最高處僅為4.2 m，而電纜通道、電纜夾層空間更是比較狹小，最高凈空僅為1.2 m，如果采用普通塑料電纜，目前的空間很難滿足敷設、運行的條件，而采用礦物絕緣電纜，從工藝上可以保證敷設、運行條件。

（2）老鼠、小動物的啃咬。津濱線西段工程大部分處于地下，經常有老鼠或其他小動物進入，普通塑料電纜或膠聯電纜很難達到防止老鼠或其他小動物啃咬的條件，而礦物絕緣電纜可從根本上解決該問題，從而達到運營穩定的要求。

（3）環境潮濕。天津市屬于沿海城市，地下水位較高，土壤比較潮濕，且腐蝕性大，津濱線西段工程大部分處于地下，運營環境的相對濕度很大，而選擇礦物絕緣電纜可以達到經久耐用、運行穩定的要求。

2.3 效果分析

（1）耐火、耐腐、防水效果明顯。耐火、耐腐、防水是礦物絕緣電纜典型性能之一，正是因為該性能的存在，津濱線西段工程大量使用了該電纜，從運營效果看，效果非常明顯。

（2）故障率低、維護成本小。從運營至今，未發生由于礦物絕緣電纜本身缺陷導致的故障，證明該電纜運行比較穩定，從而大大減小了維護的工作量及故障處理的非正常作業次數。

（3）中間接頭簡單、操作方便。從電纜中間接頭工藝上看，該電纜中間接頭制作簡單、操作方便，無需太大的工作量，維護也比較方便。

3 維護經驗

從礦物絕緣電纜結構上看，該電纜的絕緣成分為氧化鎂，電纜如果長期處于使用狀態，氧化鎂不易受潮，不會發生影響運營的事件，如該電纜長期處于備用或不用狀態，將會導致絕緣物質受潮，發生影響運營的事件。

現場對運營中的電纜多次測試發現：長期處于使用狀態的礦物絕緣電纜，電纜絕緣的阻值比投運之初的阻值高；長期處于備用或不用的礦物絕緣電纜，電纜絕緣的阻值比投運之初的阻值低。

經過分析，導致絕緣阻值低的主要原因是由于該電纜長期處于“有壓無流”的狀態，氧化鎂易受潮，進而導致絕緣阻值下降。為此，可以采取如下措施，以保證礦物絕緣電纜性能穩定：

（1）對雙電源用電負荷定期進行主、備電源切換，以保證其主、備電源都能得到充分使用。

（2）對于長期處于備用的負荷，采取定時開啟，定時使用，以提高電纜的絕緣性能，延長電纜的使用壽命。

4 結束語

從礦物絕緣電纜在津濱線西段一期工程的應用，可以看出：

（1）由于礦物絕緣電纜的眾多優異特性，可以預測，在未來的十年中，國內礦物絕緣電纜的使用量將大幅度上升。

（2）從礦物絕緣電纜的運營維護方面考慮，該電纜維護簡單、故障率低，節省了運營維護成本。

（3）從使用環境方面考慮，對于國家規劃中或正在建設中的軌道交通項目，地下部分可以考慮使用礦物絕緣電纜，津濱線西段工程的運營維護經驗也值得其他線路借鑒和應用。

[1] 唐崇健.礦物絕緣電纜的特性及相關電氣規范的采用[J].電線電纜，2004，（6）.

[2] 邢本仁，羅才漠.礦物絕緣電纜在電氣防火中的作用

[D].第八次電氣防火學術研討會論文集，2001.

[3] 王春江.電線電纜手冊（第1冊）[M].北京：機械工業出版社，2001.

[4] 美國瑞侃公司資料.礦物絕緣電纜.