礦物絕緣電纜在超高層建筑中的應用

北京銀建建設工程管理有限公司      韓軍旺

一、工程概況

北京綠地中心工程位于北京市朝陽區崔各莊，東北五環與機場高速交匯點的西南角大望京商務區內。本項目為由超高層、多層兩個棟號組成的集商業、商務、公寓為一體的多功能群體建筑，建成后將成為機場到京城的國門標志性建筑，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，當一路電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。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線柜。

本工程總設備容量為：

Pe=26711.8 kW（不含火災時投入的消防專用設備，其中：照明16254kW，電力5697.9kW，空調4362kW，其它502kW）

Pj=15639.7kW 選用8臺2000kVA和6臺1000kVA戶內型干式變壓器。總裝機容量為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的干線電纜的可靠穩定性，本工程干線電纜采用礦物電纜（即礦物絕緣電纜）。

二、礦物絕緣電纜簡介

礦物絕緣電纜以高導電率的導電線芯（熔點1083℃）、礦物絕緣材料（氧化鎂，熔點2800℃）、銅護套（熔點1083℃）為基本結構組成，當電纜需要防腐處理時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

1、完全防火

礦物電纜自身完全不燃燒，同時也不會引發火源。即使在有火焰燒烤的情況下，只要火焰溫度低于銅的熔點溫度，火焰消除后電纜無需更換仍可繼續使用。在被火焰燒烤的情況下不會產生有毒的煙霧和氣體。

2、過載保護能力強

線路過載時，只要發熱達不到銅的熔點溫度，電纜不會受損。即使瞬間擊穿，擊穿處氧化鎂晶體也不會形成碳化物，過載消除后，電纜性能不會產生變化，仍可繼續正常使用。

3、工作溫度高

由于絕緣層氧化鎂晶體的熔點溫度遠高于銅的熔點溫度，因而電纜最高正常工作溫度可達250℃，短期內可在接近銅的熔點溫度1083℃下繼續運行。

4、防腐、防爆性能好

由于采用無縫銅管作護套，所以礦物電纜具有防水、潮氣、油和一些化學物質侵害的性能，銅管具有相當的機械強度故有較好的防爆性能。

5、使用壽命長

礦物電纜全部由無機材料構成，因而不存在絕緣老化，使用壽命可達到普通電纜的3倍以上。

6、敷設靈活性較大

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

四、礦物絕緣電纜的施工方法

 1、敷設方式

（1）沿電纜橋架敷設

電纜沿電纜橋架敷設包括沿橋架水平敷設和垂直敷設。敷設時，若橋架內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時可采用銅線綁扎固定，也可采用電纜卡子固定（見圖3、圖4）。

圖3電纜沿橋架水平敷設

圖4 電纜沿橋架垂直敷設

（2）沿墻面及平頂敷設

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。做好后應是整齊、美觀，其固定間距應符合規定的要求。遇到轉彎處，電纜彎曲半徑應符合要求，在彎頭兩側100mm處均應用電纜卡子固定。

各種規格電纜同時敷設時，電纜彎曲半徑均按最大直徑電纜的彎曲半徑進行彎曲、整齊敷設。

（3）暗埋于墻內敷設

必須在墻內鑿溝槽后再敷設固定電纜。當電纜敷設好后，經絕緣測試合格后立即抹上防裂泥灰，以保護電纜不受傷，在天花板平頂上暗敷也可按此方法敷設電纜，但在開溝槽時，不得損傷建筑結構的安全。

電纜在墻內的固定，可采用膨脹螺栓埋進墻中，用電纜卡子卡住電纜。

2、現場運輸

現場施工時，礦物絕緣電纜的搬運可采用人工搬運。

3、電纜放設

（1）核對規格、型號、數量，一盤電纜中涉及到多根或多個回路時，先放長線，后放短線；

（2）在相同走向敷設時，根據電纜分岔口位置由近到遠逐根布線，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、進出配電柜箱等彎曲度大、空間狹小處敷設時要注意敷設時應用力均衡，不可使用普通工具或人工強行彎曲，避免免在操作中損傷電纜銅護套,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，要及時對其端頭進行封堵。

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行固定。若回路出現了三根或是四根，則整直后捆綁在一起，每整好一路再敷設另一路，以免搞錯。整理時應從上至下、從前至后、從始至末逐段進行。在轉彎處，將電纜按規定的半徑進行彎曲。

（2）固定可用銅卡，或用銅、鐵扎線綁扎固定。為做到整齊美觀，整個電纜的走向，應全部為平行走向，轉彎處的彎曲半徑一致，固定點盡量做到整齊，且間距都必須符合規定要求。如果敷設在槽架內，同樣也應全部整理平直，不應出現交叉重疊無序堆放現象，彎曲處按槽架的彎曲度進行彎曲。

（3）整理結束后，進行相序核對，然后在電纜兩端掛上銘牌，銘牌上標有電纜回路編號、型號、規格、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長度受電纜原材料（銅護套用銅管的長度）長度的限制，所以在電纜敷設安裝過程中，需采用中間聯接器將二根相同規格電纜聯在一起，以保證滿足線路長度的需要。該聯接器的兩端均由內螺紋無縫銅管、黃銅罐或熱縮性套管、銅壓接管和絕緣熱收縮套管所組成，電纜連接的結構如圖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成，連接方式詳見圖8所示。

1.礦物絕緣電纜 2.封套螺母 3.壓縮環 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 中間連接器結構圖

圖8 直通式電纜連接結構圖

1壓蓋螺母     2壓縮環     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，需采用一種永久性的終端聯接器。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，二是將電纜聯接到開關柜或用電設備上。施工時應做好防潮措施，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，然后再用噴燈驅潮（大約1m 長一段），驅潮時間憑經驗掌握，停止驅潮后，當礦物電纜被驅潮段的溫度到手可以觸摸但又有較高溫度時，測試礦物電纜的絕緣電阻達到200MΩ 以上時即將封端口朝上，注入密封膠，裝好罐蓋，對外露芯線加套熱收縮絕緣套管。放置24 小時，待密封膠穩定固化，該封端完成，電纜終端及配件連接見圖9。

圖9  礦物電纜終端頭結構圖

1.封套本體 2.束緊螺母 3. 封套螺母4壓縮環 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量控制

1、礦物電纜頭制作的質量控制

　　礦物電纜在敷設中，電纜頭的制作是其中重要的環節。在敷設完畢后搖測絕緣電阻時，出現阻值過低的情況中有80％是由電纜頭制作過程中出現的質量缺陷造成的，所以其電纜頭制作過程中的質量控制就顯得更加重要。

　1）中間接頭制作中的質量控制

　  導線制作時，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不得有污染雜物混入，在擰封口杯時扣絲要準確，用力要均勻，切不可蠻干。在多芯電纜中間頭制作中應特別注意：在接頭之前應仔細核對各線芯對應的相位以避免相位連接出錯，在接頭中不同相的線芯連接部位應錯開，填充絕緣密封物時應保證密實，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搖表測量絕緣電阻，其阻值大于100MΩ才可進行密封。密封過程應保證密封填料干凈無雜物侵入，密封嚴密。對于多芯礦物電纜終端頭應特別注意，安裝過程中應保證線芯之間、線芯與銅護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，應再進行一次絕緣搖測。在實際測量時兆歐表的指針應指向∞，這時說明電纜線路性能良好。若測量時發現阻值下降，則應找出故障點。通常故障點都處于接頭處，此時應拆除接頭并進行除濕直到其絕緣阻值恢復，再重新制作接頭。

2、礦物電纜防潮除濕的質量控制

　　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，所以在電纜運輸、敷設過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、終端接頭制作時要截斷電纜，此時也會造成氧化鎂晶體粉末受潮。針對這些情況現場應有相應的處理辦法。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密封長時間曝露在空氣中，潮氣能侵入1m左右。這時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處向外進行文火烘烤去濕，使電纜氧化鎂內的潮氣由里向外逐漸散發，操作時火焰要緩慢移動，做到均勻加熱，注意要將銅護套表面溫度控制在200℃以內，將潮氣排除。若在一端烘烤后測量絕緣電阻的阻值上升不大，應用相同方法繼續烘烤電纜的另一端，直至絕緣電阻值合格為止。

2）電纜銅護套損傷的查找與修復

在施工中電纜中間部分的銅護套出現破裂的情況，其查找修復方法是：首先，若電纜兩端的絕緣層經過文火去濕后絕緣阻值無上升或變化不大的情況下，才能確定為中間段故障，可用文火對電纜全長進行烘烤并用萬用表高阻檔進行查找。具體方法是：將萬用表調至高阻檔，表頭一端接電纜線芯，另一端接外護套，用噴燈沿該電纜首端進行文火烘烤加熱，并觀察指針讀數變化，若指針在烘烤某一部位時讀數變化很大，則故障點可確定在此，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。

六、結束語

隨著城市化進程的加快，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用也將越來越廣泛。掌握好礦物絕緣電纜的特點及施工方法，必將對我們今后的監理工作帶來很大的便利，同時也將為工程質量帶來強有力的保障。

2015年10月