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1、探索非磁性金属护套防火电缆的特性摘要：论述无机绝缘防火电缆与有机绝缘耐火电缆的本质区别,分析了无机绝缘防火电缆耐火特性大大优于有机绝缘耐火电缆。通过剖析探索YT系列防火电缆的结构、特点、电气特性、耐火特性、环保特性,充分说明无机防火电缆的优点。关键词:非磁性金属护套,铜护套电缆，有机绝缘、无机绝缘，铜损，耐火电缆,防火电缆，节能 随着国民经济的快速、稳步增长,城市建设的飞速发展，各种功能的建筑物被大批建造，由此发生火灾的几率相应增多。根据消防系统的统计，发生的火灾中,大部份是由电气设备故障引起，其中有机绝缘电缆故障过热连锁引发火灾占了相当比例。即使对有机绝缘电缆的绝缘材料进行改造，使其有阻燃与
2、耐火功能，但从理论与实践方面映证，阻燃型与耐火型有机绝缘电缆，并没从根本上提高它们的防火特性。究其根本原因，是由于有机绝缘电缆的材质，燃烧温度较低（约400)，易燃烧，同时在燃烧时会产生大量热，有助燃作用。改造后的有机绝缘电缆并没有提高燃点温度和降低其助燃能量,这就是无法改变易故障过热，连锁引发火灾的根本原因。为了比较好的解决电缆的防火问题,我国一些著名的电缆制造专家经过多年努力及反复试验,采用无机材质(不燃物)作了电缆的绝缘材料,制成的电缆防火特性得到了重大突破,从本质上改变了电缆的耐火特性。这些无机绝缘防火电缆,结构上除了采用无机材质作绝缘外，还有一个特别的地方，就是外护套是非磁性金属护套
3、，引起笔者很大兴趣，因此想对无机绝缘非磁性金属护套防火电缆作一次深入的探索。探索的具体对象，是上海胜武电缆公司与我国著名电缆专家共同合作、研制、开发成功的TW系列柔性防火电缆（后简称YTW电缆)。一、 YTTW电缆的结构与制造工艺YTT电缆的结构很简单,导体是铜质,绝缘材料是耐高温无机绝缘带，护套是非磁性金属铜护套.整体结构只有二种均是耐高温的无机材质构成。它的制造工艺比较先进,导体是采用多股铜线绞合而成,比采用单根铜杆，具有较好的柔软性.绝缘是用耐高温无机材质带绕包而成，具有弯曲特性.铜护套是在进口的连续焊接设备上自动完成，为了使其有柔性,对铜护套进行轧纹成波纹状。整个制造工艺均是在先进的机
4、械化连续性中完成,不带有人为因素.二、 YTTW电缆的特点由于该电缆生产工艺先进，而且具有独创性，比国内外现有的矿物绝缘电缆具有明显的特点:、导体截面较大（包括多芯）的电缆连续长度长。 这是采用先进制造工艺的结果，生产的电缆能满足配电系统所需长度的要求,中间没有接头。对于特别长的配电系统（如50米以上）中间也可以连接，接头可以在现场制作，非常方便。2、中间接头及终端接头具有耐火特性。 防火电缆的接头耐不耐高温,涉及到全系统是不是具有耐火特性。防火电缆有某些段（接头)不防火，这种防火电缆是有缺陷的,对防火的可靠性带来隐患。YTTW电缆接头采用与电缆本体相同的绝缘材料,其防火等级与本体等同。3、有
5、大截面的多芯（三、四芯)防火电缆。铜护套多芯防火电缆比单芯防火电缆在电气特性上有较大优点（后面叙述）.TW电缆已有32110或4240(mm2）防火电缆,载流量可到00A,这也是防火电缆的一次量的重大突破。4、具有柔性和弯曲性。小截面防火电缆,能很方便弯曲，但大截面或多芯防火电缆能弯曲也是YTTW电缆的重大突破,该电缆可以绕在普通电缆盘上，运往工地,弯曲半径2D.5、耐潮性特佳。有些防火电缆,出厂前终端等环节必须严格密封,中间连接时不能有很小的气孔,否则绝缘受潮损坏。YTTW电缆无需严格密封,施工时能在现场分割，制作电缆接头等.这样给安装带来极大的方便。6、安装方便简单。YTW电缆在现场，可以
6、按需要长度分割，无中间连接,终端不需要过路换接箱柜，也不需要配上外径很大的终端接头,能直接接到用电设备端子上。三、 YTW电缆的电气特性.现在工程中应用最多的电缆是有机绝缘电缆，生产厂家比较多，电缆的电气特性差别极大，有些厂商在利益的驱动下,偷工减料，结果电气特性下滑酿成许多恶果。因此，对于任何一种电缆来说，其电气特性的好坏是电缆质量的一个重要标志。YTT电缆的电气特性有下述内容:、 额定绝缘电压06K；2、 额定工作电压0V30V;、 工频耐压 5V，历时15in，不击穿；4、 高温状态耐压750V,温度95，持续时间i，不击穿；5、 电缆载流量: 在同等导体截面条件,载流量大于任何有机绝缘
7、电缆的载流量。这是很自然的，因为其绝缘材质耐高温。有些文章介绍,无机绝缘防火电缆可以在10-250正常供电，确实可以,但是必须考虑电缆安装周围的安全。如果不能满足，一般采用环境温度40，导体温度9,电缆外表温度70比较安全。6、 耐老化性，大大优于有机绝缘电缆。7、 电缆的热稳定性。 （1）有机绝缘电缆的热稳定是一个很重要的指标，因为有机绝缘电缆的绝缘材质燃点温度低,短路时易引发火灾.一般它们的热稳定较小,如:PC电缆热稳定校验k1=115 LPE电缆热稳定校验IK2143 无机绝缘电缆的热稳定很大，如：YW电缆热稳定校验 Ik253式中I1至IK热稳定电流有效值（A）；s电缆导体截面积（mm
8、2）; t短路持续时间（)。显然IIK2I1,YT电缆的热稳定最好。(2）关于I3中的系数23的来源介绍如下：K3中系数25的来源，是按照IE标准中有关公式计算而得。具体来说，电缆导体与铜护套的耐温是1083，无机绝缘材料的耐高温12.燃烧试验温度50温，就是说该电缆温度被燃烧到950时导体、护套、绝缘材料都不会损坏。因此取电缆最高短路温度不要超过108，电缆在短路时能保持完好.为了留有余地，现取短路时最高温度900作终时温度，导体最高运行温度90作起始温度,通过公式计算得253。（3)由于TW电缆的热稳定性非常好,几乎是YJV电缆的二倍，所以在设计该电缆时，不需要验算它的热稳定。也就是说一旦
9、当系统短路时保护失灵,系统内其它电气装置件都损坏，YTW电缆仍能保持完好。8、非磁性金属护套电缆的电阻与感生电压.（1） 交流电阻j=R（1+Y）(1+1）式中：通以额定电流时导体的直流电阻值；YS集肤效应引起导体电阻增加因素;YP邻近效应引起导体电阻增加因素；1非磁性金属护套中的损耗. 集肤效应Y,单芯与多芯均相同，只与电缆结构与频率有关,与电缆布置无关。也就是说在50Z时，它随导体截面增大而变大。当导体截面为02，电阻增大约.5.中等截面4m时电阻增加在1以下，可以忽略不计。 邻近效应YP,单芯电缆并列布置时随电缆间距增加而变小，实际工程计算时可以忽略不计。多芯电缆及捆扎在一起布置的单芯电
10、缆,P在较大导体截面时较大,在2 m导体时，电阻增加也在1以下。也可以忽略不计。 铜护套（非磁性金属)中的损耗1，单芯与多芯区别很大，对于铜护套多芯电缆,铜损1很小，可以忽略不计。铜护套单芯电缆分二种布置说明，第一种布置,把三相单芯铜护套电缆捆扎成品字形，它的铜损1引起导体电阻增加值（导体截面2-50mm2）约在1-0范围内。第二种布置,三相平列布置，当电缆轴距70mm，则1引起导体电阻增加值(导体截面5500mm）约在350%范围内。如果电缆轴距增加,铜损1会更大。可见,铜护套单芯电缆产生的铜损比较大的，在日常通电运行时,会消耗很多电能，这与当前提倡节能是相悖的。 铜护套单芯电缆耗能的原因是
11、,铜护套与导体相当于拉长的变压器，二次绕组是铜护套,一次绕组是导体,导体通过交流通电时,会对铜护套产生感生电压。若铜护套两端接地，铜护套与地构成一个通电回路,造成铜护套内产生铜损。如果采用铜护套单端接地使其不成回路,减少铜损,当然可以,但会产生隐患。在未接地端铜护套对地有感生电压,其大小不确定,在下面会较详细叙述。多芯铜护套电缆不存在这些问题。（） 铜护套单端接地时护套与地之间的感生电压(单芯电缆).铜护套电缆，导体与护套之间的互感计算比较复杂,只能采用平均值的计算方式。铜护套内对地感生电压E=M式中:I-交流电（A） 角频率(=2f） 单位长互感量(m/km)。每根电缆M的平均值 M= ln
12、 式中：dMmdM-M 金属护套平均直径；d 金属护套的外径（查样本)(m）; 金属护套的厚度(查样本）（mm); 电缆轴距(m)； o 电感常数（o7H/m)。每根电缆的互感抗 XM M下面举一个实际计算例子：某工程中采用YTTW-3（120)+112铜护套柔性防火电缆，电缆长30米。安装采用平列布置,如图所示：铜护套一端接地,求另一端(自由端）对地的感生电压。解：查样本24(mm)2电缆外径为24.5(mm）,铜护套厚度为0.9（m),将已知数据代入公式= n 式中 10(mm），ddM-M24。85-0。9=395（m)代入后M= 21072122。24 10-6H/m电缆的互感抗 XM
13、=M20。2440-6=3.26106/m已知电缆长度0，总感抗为：30=13.261 0.04a、电缆在额定电流725A（查样本)时，自由端对地感生电压 E725.0429b、单相交流系统，铜护套之间感生电压 E2=E1225(大于安全电压)C、三相交流系统，铜护套之间感生电压 E E1173250Vd、电缆短路状态,设短路电流30KA,自由端对地感生电Ek1301030。0400V单相系统 EK2=23003004=2400V三相系统 EK3 3013.04=276V可见单芯铜护套单端接地时，感生电压是很危险的。（3） 非磁性金属护套单芯电缆的布置非磁性金属护套单芯电缆若布置不当时，与塑料
14、护套单芯电缆同样存在,三相阻抗不均性.、采用品字形（对称三角形）绑扎布置,不但铜损1减小，而且三相阻抗相等。另外单芯电缆在安装时，应严格防止涡流产生，因为涡流会产生热量，虽然对无机绝缘电缆产生热老化影响不太大,但会大量消耗能量,这是不允许的。为了防止涡流，首先了解产生涡流的条件：a。导电体有交变电流；b导电体周围有高导磁媒体如钢、铁等；c.高导磁媒体应是闭合的。满足这三个条件，才会产生涡流，我们只要破坏其中任意一条条件就不会产生涡流。多芯电缆任何布置均不会产生涡流或者只产生极小的杂散电流涡流。b、采用平列布置，铜损大大增大,三相阻抗不相等，而且随着系统频率的增加或谐波成分的增加,阻抗不相等会越来越严重.因此在变频系统或谐波成分较大的系统不能采用这种布置方式.由此可见，非磁性金属护套电缆与塑料护套电缆有相同之处也有不相同之处，须引起注意。同时也注意到非磁性金属护套电缆，单芯与多芯也存在很大差异。例如：a、单芯电缆载流量比多芯电缆大，单芯电缆用在直流或低频系统有明显的优点;b、单芯电缆比多芯电缆容易分支，但安装麻烦。、单芯电缆三角形绑扎布置时铜损1较小，平列布置时铜损较大,不管何种布置多芯电缆的铜损都比单芯电缆小得多；d、单芯电缆布置不当会产生相阻抗不相等,不能给变频系统或谐波成份较大系统作输电回路，多芯电缆则可以；e、单芯电缆必须防止涡流。多芯电缆不会产生涡流。9
