矿物绝缘电缆在津滨线西段工程的应用

张 浩，陆 军，王 颖

0 引言

天津市区至滨海新区轨道交通西段一期工程（以下简称“津滨线西段一期工程”）自2011 年5月1 日开通运营以来，运行基本稳定。西段工程较东段工程的不同之处在于增加了新的设备—矿物绝缘电缆，从运营安全、性能可靠、维护方面考虑，笔者从矿物绝缘电缆结构特点、典型性能、优点及适用场所和环境状况等方面进行了分析，得出一些运营维护方面的经验。同时，简单介绍了矿物绝缘电缆在津滨线西段工程的应用。

1 矿物绝缘电缆

1.1 矿物绝缘电缆的结构特点

矿物绝缘电缆习惯称为氧化镁电缆或防火电缆，它是由铜导体、铜护套、无机绝缘材料以及防腐保护外护套构成（图1），该电缆以导电率高的铜作为导体；以防水、防潮、防动物啃咬的无缝铜管作为外护套；以熔点高达2 800℃以上的氧化镁粉末作为绝缘材料。

矿物绝缘电缆用于对铜有腐蚀或地下场所时，最外层可加一层聚氯乙烯或低烟无卤的防腐保护外护套。

1.2 矿物绝缘电缆的典型性能

矿物绝缘电缆的典型性能有以下几个特点：防火性能优、弯曲性能好、机械强度高、防水防腐防爆、工作温度高等，下文从5 个方面进行分析。

图1 矿物绝缘电缆构成图

（1）防火性能优。矿物绝缘电缆中应用的2种材料铜和氧化镁均为无机物，无机物本身遇火不自燃、不助燃。从矿物绝缘电缆本身体现的安全性是不引发火灾，更不会传播火灾。而目前所有的有机塑料电缆均不具备上述2 种性能。

铜护套在高达1 083℃以上才熔融，而氧化镁绝缘材料则在2 800℃下固化。只要火焰温度低于铜的熔点温度，火情消除后，电缆无需更换，仍可继续使用。即使有外在火焰的烧烤，电缆仍可正常工作。

（2）弯曲性能好。矿物绝缘电缆在形成成品前已经过650℃～700℃的高温煺火，具有一般塑料电缆所无法比拟的可弯曲性。在国家标准99D163《矿物绝缘电缆敷设》中有明确的说明：矿物绝缘电缆最小弯曲半径仅为电缆外径的2～6倍（表1）。弯曲半径要远小于塑料电缆的外径，而且可重复、多次弯曲。

表1 矿物绝缘电缆允许最小弯曲半径表 单位：mm

（3）机械强度高。矿物绝缘电缆结构密实、坚固耐用，能够经受剧烈的机械破坏、承受重物坠落冲击、外力挤压、撞击、敲打，甚至遇冲击使电缆变形至原状的1/3～2/3 时，仍可继续使用。

（4）防水、防腐、防爆。由于矿物绝缘电缆采用无缝铜管作为外护套，即使将矿物绝缘电缆完全浸在水中，借助其无缝金属护套，矿物绝缘电缆仍可继续使用。另外，铜护套具有很高的耐腐蚀性，对于大多数的使用环境来说，它不需要采取附加的防护措施。

矿物绝缘电缆经过高度压实，使导体、绝缘及护套三者之间紧密结合，因而使其不但具有防止水、潮气、油及一些化学物质的侵害，而且具有阻止可燃性油蒸汽、气体和火焰的蔓延。

（5）工作温度高。氧化镁的熔点可达2 800℃，铜的熔点为1 083℃。由于矿物绝缘电缆绝缘层氧化镁和铜护套的熔点所决定，矿物绝缘电缆的工作温度可高达250℃，甚至可超过1 000℃，在接近铜的熔点温度1 083℃时，仍可以在短时间内继续使用。

综上所述，矿物绝缘电缆有诸多普通塑料电缆及胶联电缆所无法达到的优点，如：防火性、弯曲性、机械强度、防水、防腐等，因此，目前矿物绝缘电缆已被广泛使用。

1.3 矿物绝缘电缆适用的场所及对环境的要求

良好的耐火性能是矿物绝缘电缆优越的特性之一，所以其常被用在历史性建筑物、超高层、机场、电视台、通讯枢纽工程、体育场馆、地铁、轻轨、隧道、人防工程、易发生火灾的危险场所（如天然气厂、海上石油平台）等。

同时矿物绝缘电缆也可适用于环境温度高的场所，如发电厂、钢铁厂、化工厂、炼油厂等。

另外，对于特殊场所，如抗电磁干扰、防动物啃咬、防水、防腐、防爆以及核电站等场所也是矿物绝缘电缆广泛应用的场所。

2 津滨线西段工程特点及选用

2.1 津滨线西段工程的特点

由于津滨线是连接天津市区与滨海新区之间唯一的轨道交通线，特别是西段工程基本都集中在天津站附近，采用地面段或高架桥实施的难度很大，涉及很多拆迁、改移工程，而且一旦运营，还将严重影响附近居民的休息及办公，对城市整体规划有很大的影响。基于上述原因，西段工程全部采用盾构施工方式，地下运营。

2.2 矿物绝缘电缆的选用

选用矿物绝缘电缆的原因：

（1）电缆夹层净空低。由于地下盾构施工净空较低，最高处仅为4.2 m，而电缆通道、电缆夹层空间更是比较狭小，最高净空仅为1.2 m，如果采用普通塑料电缆，目前的空间很难满足敷设、运行的条件，而采用矿物绝缘电缆，从工艺上可以保证敷设、运行条件。

（2）老鼠、小动物的啃咬。津滨线西段工程大部分处于地下，经常有老鼠或其他小动物进入，普通塑料电缆或胶联电缆很难达到防止老鼠或其他小动物啃咬的条件，而矿物绝缘电缆可从根本上解决该问题，从而达到运营稳定的要求。

（3）环境潮湿。天津市属于沿海城市，地下水位较高，土壤比较潮湿，且腐蚀性大，津滨线西段工程大部分处于地下，运营环境的相对湿度很大，而选择矿物绝缘电缆可以达到经久耐用、运行稳定的要求。

2.3 效果分析

（1）耐火、耐腐、防水效果明显。耐火、耐腐、防水是矿物绝缘电缆典型性能之一，正是因为该性能的存在，津滨线西段工程大量使用了该电缆，从运营效果看，效果非常明显。

（2）故障率低、维护成本小。从运营至今，未发生由于矿物绝缘电缆本身缺陷导致的故障，证明该电缆运行比较稳定，从而大大减小了维护的工作量及故障处理的非正常作业次数。

（3）中间接头简单、操作方便。从电缆中间接头工艺上看，该电缆中间接头制作简单、操作方便，无需太大的工作量，维护也比较方便。

3 维护经验

从矿物绝缘电缆结构上看，该电缆的绝缘成分为氧化镁，电缆如果长期处于使用状态，氧化镁不易受潮，不会发生影响运营的事件，如该电缆长期处于备用或不用状态，将会导致绝缘物质受潮，发生影响运营的事件。

现场对运营中的电缆多次测试发现：长期处于使用状态的矿物绝缘电缆，电缆绝缘的阻值比投运之初的阻值高；长期处于备用或不用的矿物绝缘电缆，电缆绝缘的阻值比投运之初的阻值低。

经过分析，导致绝缘阻值低的主要原因是由于该电缆长期处于“有压无流”的状态，氧化镁易受潮，进而导致绝缘阻值下降。为此，可以采取如下措施，以保证矿物绝缘电缆性能稳定：

（1）对双电源用电负荷定期进行主、备电源切换，以保证其主、备电源都能得到充分使用。

（2）对于长期处于备用的负荷，采取定时开启，定时使用，以提高电缆的绝缘性能，延长电缆的使用寿命。

4 结束语

从矿物绝缘电缆在津滨线西段一期工程的应用，可以看出：

（1）由于矿物绝缘电缆的众多优异特性，可以预测，在未来的十年中，国内矿物绝缘电缆的使用量将大幅度上升。

（2）从矿物绝缘电缆的运营维护方面考虑，该电缆维护简单、故障率低，节省了运营维护成本。

（3）从使用环境方面考虑，对于国家规划中或正在建设中的轨道交通项目，地下部分可以考虑使用矿物绝缘电缆，津滨线西段工程的运营维护经验也值得其他线路借鉴和应用。

[1] 唐崇健.矿物绝缘电缆的特性及相关电气规范的采用[J].电线电缆，2004，（6）.

[2] 邢本仁，罗才漠.矿物绝缘电缆在电气防火中的作用

[D].第八次电气防火学术研讨会论文集，2001.

[3] 王春江.电线电缆手册（第1册）[M].北京：机械工业出版社，2001.

[4] 美国瑞侃公司资料.矿物绝缘电缆.