矿物绝缘电缆(BTTZ)与柔性防火电缆(YTTW)

目前国内市场上有两种防火电缆，一种是采用氧化镁粉作绝缘的传统矿物绝缘电缆（型号为BTTZ），另一种是采用玻璃纤维及云母复合材料作绝缘的无机矿物绝缘电缆（型号为YTTW）.

传统的矿物绝缘电缆的铜导电线芯、铜外护套及绝缘层为密实的一体，国外生产和使用已有近80年的历史，国内生产和使用也有近20多年的历史，且在国内外的众多大项目中已广泛使用，效果甚佳，产品有国际标准IEC60702-2002和主要发达国家的国家标准，我国也有相应的国标GB/T13033-2007等同于IEC60702-2002。

无机矿物绝缘电缆又称柔性防火电缆，其导体由多股铜线绞合而成，以多层云母带做绝缘层，云母带采用玻璃纤维布作基料，外层采用铜带纵向包裹连续焊接将其封闭构成外护套，再将光滑的外护套压制成螺旋形。

本文主要依据国内外电缆测试标准，通过耐火性能、耐电压性能、载流量等对比试验的 方法，对试验结果进行分析，比较两种电缆的性能。
一、耐火性能对比试验

耐火性能试验反映的是电缆在火灾条件下的持续供电能力，为检验矿物绝缘电缆(BTTZ)和无机矿物绝缘电缆（YTTW）的耐火性能，分别按GB/T19216、 IEC331、 BS6387的耐火实验规定。对规格为4×25两种电缆进行对比试验。试验结果见表1。 
 表1   BTTZ与YTTW电缆的耐火试验 

从表1的试验结果来看，两种同规格电缆均能通过相应的实验。而在实际的火灾条件下，

可燃物质的燃烧、消防水的喷淋、烧落物的击打经常存在，而且往往同时并存。BS6387标准中，虽然能考虑到火灾条件下的众多因素，但是并不周全，主要体现在所规定的燃烧、喷淋、冲击试验的试样每项均为独立的试样，即每项试验的试样并不是同一试样，无法反映火灾条件下燃烧、喷淋、冲击同时作用于同一根电缆上的情形。 

 因此，要反映真实火灾条件下电缆的持续供电能力，其试验条件应该更加苛刻，国外以往发生的火灾事故也说明了这一点。1987年英国伦敦King cross地铁站发生火灾，1996年德国dusseldorf机场发生火灾，死亡16人，伤60多人。电缆的安全耐火性能引起了人们更为广泛的重视，尤其是欧洲对电缆的耐火性要求更高。

英国地铁公司制定的新的电缆耐火性实验要求，明确规定了所有试验均在同一根电缆样品上进行。实验要求在950℃火焰燃烧，每隔10min冲击一次，并施加750V的额定电压，持续3小时后，维持此燃烧冲击状态持续喷淋15min，之后将同一样品以冲击点为中心按规定的半径弯曲180°，弯曲后在弯曲点继续做每隔30秒冲击一次、持续15分钟的冲击实验，再将冲击后的样品浸入水1h再施加750V的额定电压。该耐火性能实验要求得到了世界许多国家、尤其是欧洲国家的普遍认可。

根据英国地铁公司规定的实验要求，我们对同一规格的两种上述电缆进行了对比试验。在试验过程中，两种电缆的样品都顺利通过燃烧和喷淋这两个阶段的实验，但是在冲击点弯曲180°时，无机矿物绝缘电缆（YTTW）的铜护套在弯曲点处沿焊缝开裂，开裂长度超过10cm，并可看到云母带已经被烧成黑色粉末状；传统矿物绝缘电缆（BTTZ）的铜护套表面虽然有冲击留下的痕迹但是无目力可见裂纹。随后对弯曲点继续做每隔30秒冲击一次、持续15分钟的冲击实验。YTTW铜护套在弯曲点处的裂纹更大，开裂处的云母已经严重脱落，测绝缘显示0MΩ。BTTZ样品虽然整根电缆已经严重变形，但是护套表面仍无目力可见裂纹，测绝缘显示大于1200MΩ。经过这些试验后，将冲击后的样品浸入水中后施加750V电压。YTTW样品由于护套表面开裂且已经短路无法通过该项测试，而BTTZ样品顺利通过。

从试验中的样品观察和最终的试验结果表明，无机矿物绝缘电缆（即柔性防火电缆）在持续高温燃烧的条件下，起绝缘和耐火作用的云母会呈粉末状脱落，玻璃丝布会变硬变脆。由于其结构特点所致，护套和绝缘层之间有相当大的空隙，为脱落的云母粉末提供了空间，这样在外力的冲击作用下非常容易造成电气短路。而这种电缆的绝缘层又不具备BTTZ电缆那样的密实氧化镁绝缘层，所以它的防爆性能也欠佳，可燃气体、汽油、蒸汽等都会通过电缆护套与绝缘层的空隙传播到电缆连接的电器设备或者其他有防爆要求的区域，所以在一些重要的场所，如消防系统等，应谨慎选择。
二、耐电压对比试验 

根据电缆的耐压试验规定，150V/s的速度升压至2500V、持续15min，应不击穿。部分YTTW电缆升压至1300V时发生击穿。3h后再次施加电压，升压至20V时就再次击穿。此试验表明YTTW电缆击穿后无法恢复其电气性能。

BTTZ电缆以150V/s的速度升压至2500V，持续15min未发生击穿现象。为试验其耐压电性能，继续升压至3500V时电缆发生击穿。3h后再次施加电压，以150V/s的速度升压至2500V，持续15min仍未发生击穿现象。由此可见，传统矿物绝缘电缆在击穿后仍旧可以恢复其原有的性能。

也就说明，电缆使用过程中如果意外产生过电压，电缆被击穿时，BTTZ电缆绝缘层被损坏，是由于击穿处的空气电离作用使氧化镁局部熔化所致，但融化后其成份不会改变，依然是致密的氧化镁，因此电缆仍可恢复原来的电气性能。而YTTW电缆一旦被击穿就再也无法恢复其电气性能，只能报废。

三、 载流量对比试验

在室温条件下，截面规格相同（4×25）的YTTW 和BTTZ电缆样品置于自由空气中通上相同电流进行对比试验，在电缆的导电线芯及护套处按相同的位置设置测温点，电缆测试结果见下表2：
表2  YTTW  4×25和BTTZ  4×25电缆载流量测试记录 

从实验结果可以看出：在相同的电流、环境温度条件下，置于自由空气中的BTTZ电缆的导体温度和护套温度都要比YTTW电缆的低6℃左右。而就电缆本身而言，绝缘层材料的种类及其耐热、散热性能在很大程度上影响了电缆的载流量。很显然，云母带的散热性能比氧化镁要差。根据GB/T 16895不允许人和易燃材料接触的裸矿物绝缘电缆，金属护套温度105℃，环境温度30℃，电缆的载流量为140A。而以上实验是在环境温度20℃时进行的。如果环境温度达到30℃电缆护套表面温度就会更高。
四、 浸水对比试验

将两种电缆样品一端浸在水中3h后取出，从样品的浸水端逐段切除，每截一段测量一次遗下部分的样品绝缘，记录测试结果。达到相同的绝缘值，截去的长度越大，则说明电缆吸潮越深，越不利于电缆的敷设。

浸水试验结果如表3.从试验结果中可以看出，无机矿物绝缘电缆(YTTW)的吸水深度要比传统矿物绝缘电缆（BTTZ）多出一倍。
表3：YTTW 4×25和BTTZ4×25电缆的吸水对比试验记录