城市轨道交通电气消防设计之矿物绝缘电缆的若干设计问题分析

谭明伟

矿物绝缘电缆因其具有很好的耐火性能从而在城市轨道交通、高层（超高层）建筑、人员密集场所等重要公共建筑的项目中得到了广泛的应用。但在设计和使用阶段存在诸多争议。

一、选用矿物绝缘电缆的适用原则

1. 相关国家规范、行业标准的规定

矿物绝缘电缆选用的设计依据在《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）第10.1.10.3条已明确，为此在民用建筑、轨道交通站房等建筑规模受限，房间布置紧张且无法做到分井设置的项目中，该条规定就成为了设计选用矿物绝缘电缆的重要设计依据及图审机构的审查依据。另外，依据《商店建筑电气设计规范》的相关规定，作为轨道交通大型商业配套工程选用矿物绝缘电缆的推荐依据。

在行业标准中以《地铁设计防火标准》GB 51298-2018、《交通建筑电气设计规范》JGJ243-2011的相关条文规定为依据，作为轨道交通项目选用矿物绝缘电缆的推荐依据。

2. 相关消防设备及场所持续供电时间的需求

表1 消防用电设备持续供电时间表

从上述列表中可以看出，工程设计中选用矿物绝缘电缆的核心在是否能满足火灾情况下所需的最少持续供电时间。常规有机绝缘阻燃耐火电缆的承受温度约为750℃，耐火极限约为90min。因此当温度进一步升高时，将无法保证持续供电时间的需求，需采取金属管或耐火金属线槽的保护，并应涂加防火涂料加以双重保护的方案才有可能保证所需的消防用电持续供电时间的需求。

综合以上论述，普通耐火电缆在线路敷设路径中的综合耐火性能由电缆本体耐火极限、金属导管耐火极限（金属线槽）、防火涂料耐火极限共同构建，而矿物绝缘电缆不仅能达到产品标准规定的950°C和180 min的耐火时间要求，而且敷设方式不受限制，可以直接明敷。

二、矿物绝缘电缆的选型

1. 矿物绝缘电缆的定义

（1）《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版），明确了该类电缆的组成应由铜芯、矿物质绝缘材料、铜等金属护套组成，还应具有良好的导电性能、机械物理性能、耐火性能。

（2）《矿物绝缘电缆敷设技术规程》JGJ232-2011术语解释到矿物绝缘电缆为“用普通退火铜作为导体，氧化镁作为绝缘材料，普通退火铜或铜合金材料作为护套的电缆”。

2. 产品型号、构成及相关规范标准的定义

表2 不同规范标准的款物绝缘电缆

现行国家及行业标准规定的矿物绝缘电缆产品标准仅为上述三种，上述标准中在城市轨道交通所引用的为前2种较多，但笔者认为最贴切《建筑设计防火分规范》的电缆为BTTZ系列，从《工业与民用配电设计手册》第四版中我们也不难发现，矿物绝缘电缆设计选型中也仅列了BTTZ系列作为设计选型参考。根据工程实际反馈发现目前市面上能够通过中国质量认证中心（CQC）认证的矿物绝缘电缆也主要集中于BTTZ系列。

三、矿物绝缘电缆的标注方式

在工程设计中矿物绝缘电缆的标注方式没有一个明确规范规定，设计往往会根据常规电缆的标注习惯来标注矿物绝缘电缆，这会对电缆采购、工程概（预）算造成困扰。尤其是大截面的矿物缆，芯数的表达就显得尤为重要。根据设计习惯，一般城市轨道交通在电缆的选择上都会优先采用多芯电缆，包括矿物绝缘电缆，但矿物绝缘电缆跟普通电缆比其不完全是多芯电缆。

表3 电力电缆规格标注方式（电力电缆）

综上所述，如果设计根据常规电缆的习惯标注，均按多芯电缆标准，工程造价人员按多芯考虑概（预）算，这将对整个电气工程造价上带来很大的影响。

四、矿物绝缘电缆的铜护套能否做PE线

在城市轨道交通建设过程中部强审单位及工程验收专家组对GB50169-2016第4.1.8条强制性条文有着不同的理解，不认同BTTZ系列电缆的铜护套可作为PE线的设计方案。笔者则不认同此类看法，下面笔者将从以下几个方面来阐述个人观点：

1. 专业术语的名词解释

（1）保护导体（PE）：“为了安全目的，如电击防护中设置的导体。”

（2）接地导体（接地线）：“在系统、装置或设备的给定点与接地网之间提供导电通路或部分导电通路的导体。”

综上所述：两者的名词解释均源自《电气术语 电气装置》规范定义，可见接地线（接地导体）与保护导体（PE线）是两个不同的概念，因此，GB50169-2016 第4.1.8条不能被用来判定矿物绝缘电缆的金属护套能不能作为PE线的依据。

2. 规范条文分析

《建筑物电气装置 第5-54部分 电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体》GB 16895.3-2017中强调：

综上分析可知：

（1）符合543.2.1、543.2.2条件之规定的金属电缆护套可作为PE线。

（2）考虑到矿物绝缘电缆铜护套承受故障能力强，其截面积都可不必计算。

表4 物绝缘电缆选用接地线截面表

综上所述：以TN-S接地系统中，矿物绝缘电缆将三根相线的铜护套通过接地铜片连接后成为共同的保护导体（PE），则其实际截面积＞单芯铜护套截面（且＞S/2），因此完全可以省一根保护性导体，以免增加工程成本。

五、结束语

在城市轨道交通及其他民用项目工程中选用矿物绝缘电缆应严格执行国家标准及行业标准，同时还应参照国标图集、产品标准及实验标准等进行全面分析后作出合理的设计选型。