耐火电力电缆的结构,工艺与发展动向.pdf

9 9 9年第 4斯 N o．1 l 拍 9 电 线 电 缆 El e ct t i c W 1 r Cabl F 耐火 电力 电缆 的结构 、 工 艺与发 展动 向 吴 吉福 沈 阳 电 缆 厂 ． 辽 宁 、 『 H 。 j 了 ，1 沈 阳 ， 摘要 ： 介 绍 了耐 _上 电力 电缆 的 结椅 和工 艺 ， 井对 其 主展 动 向进 行 了论 连 关 键 词 ： 电 墼 些 ； 耐 火 犁 ； 氅 塑 ； 艺 ； 发 展 动 向 j 中 国分 类号 ： TM 2 4 7 I ， 2 4 9 ． 9 文 献标 识 码 ： A ’ l 引 言 随着 社会 的发堰 ， 科技 的进步 ， 众多 的电 厂 、 浩金 企 - 、 石化企业 向大 型集团化方 向发 展 ， 高 层 建筑 、 公 共娱乐 场 所 、 地 铁 及 地下 街 道 等不断 涌现 ， 其 用电量 与 日俱增 ， 电线 电缆 的品种 及月 j 量 出柑 1 蓝增 加 ． 电线 电缆 既 可输 配 电 能 ． 传递 信息 ， 乏是易 引起 火灾 的“ 导 火 线 ” ． 存 着利 与弊问题 ， 为此对 电线 电缆 耐 火性 能提 出了更 高的要 求 火灾 给人类 社会带 来 的惨重 损 失是 严重 的。 这 就要 求耐火 电缆在 火焰 燃烧情 况下 ， 仍 能保持 一定 时问 内维持 运行 ， 以使线 路畅通 ． 及时 报警 ． 信 号 灯显示 导 引 、 疏 散群 众 ． 并 使 消 防 电梯 、 水泵及排 烟装置 在事 故 状 态下 能 持 续运 行 。 因此 ， 要研制 适应 不同耐 火等级 的 耐 火电线 电缆以满 足市 场需 要。下 面就 耐火 电缆结构 及工艺 发展动 向提 H } 几点看 法 。 2耐 火 电力 电缆 导 体 形 状 耐火 电线电缆 的服 务对 象是 低压配 电系 统 ， 尤 以 额 定 电 压 ( J ． 6 ／ l k V 电 力 电 缆 为 最 多 ， 经 多年 的实践证 明 ， 耐火 电力 电缆 的导体 结构采 用铜芯 圆形结构 为最佳 ， 其理 由有 ： ( I ) 山干 痢形导 体 结构 的截 面 周长 大 于 圆形导 体截 面周 长 ， 放 而增 加 了贵 重材 料 云 母 带 的 片 J 鼍 。以 NHB VV 3 1 5 0 mm 额 定 收 稿 日期 ： 1 9 9 9-s 作 者 简 介 ： 吴 吉福 ( I 9 5 7) ， 男 ， 辽 宁 省 瓦 房 店 市人 ， 程 师 电压 O ． 6 ／ l k V 级 为例 。 痢形要 比圆形 导体 结 构 多 用 云 母 带 1 0 ． 1 2 k g ／ k m ， 材 料 成 本 相 应 要 增 加 l 1 7 3 ． 9元 ／ km； 虽 然 圆 形 结 掏 电 缆 外 径有所增 大 ． 聚氯 乙烯 护套料用 量增 多 ， 但 是 产 品材 料与 总成 本相 比， 圆 形结 构 电缆仍 节 约 资 金 2 5 6 ． 4 8元 ／ k m 。 ( 2 ) 从设计及 制造 工艺 中分 析 ． 耐火电缆 戈 键 是 耐 火 云 母 带 选 型 及 绕 包 工 艺 质 量 。 云 母带 是 制造 电缆 的关键 元 件 ， 它既是 耐 火层 叉兼有绝 缘作用 。云母 带 是以薄型玻璃 丝布 为 骨架 用有 机硅 漆粘 合云 母 粉 ， 并经 烘 焙后 制成 。 由于云母 是片状硅 酸盐 聚合物 ， 其层间 分 子 吸 引 力远 比晶 体 内 的 s 1 —0 共价 键 的 键 力微 弱 ． 层 问易滑 动 ， 靠 硅漆 牯 台 ， 但 粘 合 强度 也 低 ， 在外 力刮 磨 、 挤 压时 极 易脱 落 、 裂 开 ， 特别是采 用扇形结 构 时 ， 绕包后 的线芯通 过牵 引轮 、 分 线杆 以及排 线至侧 板边缘 ， 以及 在 道 工序挤 包 绝 缘进 入模 芯时 ， 均易 刮 伤 及碰 伤 从而 导致 电性 能下 降 ； 且 扇形 线 芯绕 包云母带 不坚实 ， 不如 圆形 线 芯绕包效果好 。 另外 ， 在 额定 电压 0 ． 6 ／ 1 k V 电力 电缆采 用 圆 形 结构也 有利于 电场分布均 匀 。基 于上述说 明 ， 从技术 和经济观 点分析 ， 耐火 电力 电缆 的 导体采用 圆形结 构为最佳 3耐 火 层 的绕 包 工 艺 和 材 料选 择 耐 火层 的绕 包位 置 问题 有 两 种 观点 呻 8 9 年， 的 A 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 1 9 9 9年 第 4期 电 线 电 缆 E】 e c t r i ⋯W i 8 Ca I ’ l e 部分 人生 张将 耐 火层置于绝缘 层外或包 于缆 芯 上 ； 绝 夫多数 人 观点 是把 云母 带 绕包 在 导 体 外面构成耐 火层 ，将 耐 火层 置于绝缘层 外 或 包 于 缆 芯 上 的 优 点是 在 燃 烧 过 程 中可 减 少 电缆 的柏机材料 因燃烧 而释放 的腐 蚀性气 体 及烟 雾 ， 其缺点是 耐火层置 于绝缘层 外 ， 云母 带 的用 鬣增大 成本嘈 多。 耐火 层包 于缆芯 上 ． 在 电缆 一旦 燃 烧后 ． 所 有 的有 机材 料 化为 灰 烬 ， 起不到 耐火绝缘 作用 + 使线路 短路 。而 把 云母 带 绕包 在导体 外 面构 成 耐 火层 、 云母带 用量 少 ． 绕 包 紧密 + 增强 了电缆绝缘线 芯 的过 载性 能 ． 电缆 在 火焰 状 态 下真正起 到耐 火绝 缘作用 。 由 于云母带 是 有机 硅 粉 云母 烘焙 制 成 ． 电缆质量 取决于 其所用 的云母 品种 及绕包 工 艺质量 。 耐 火电缆按 GB 1 2 6 6 6 ． 6 —9 O标准 分 两 类 ： A 类试 验 火 焰 温 度 9 5 0。 C～ 1 0 0 0 ℃ ． B 类 7 5 0 C～8 0 0。 C 基 于上述试验 温度 ， 只能 选 择 金 云 母 或 合 成 氟 金 云 母 带 ． 因 为 白云 母 最 高 使 用 温 度 为 5 5 0。 C， 而 金 云 母 在 连 续 工 作温度 9 0 0 。 C以 F性 能不受影 响 。金 云母 在 2 3。 C 时 + 体 积 电阻 为 1 0 ～ 1 O n C n l 当温 度 升至 3 0 0。 C～9 0 0℃ 时 ， 介 电 强度 略 有 下 降 + 超 过 9 0 0。 C就 加 速 降低 + 即温度 从 2 3。 ( ： 升至 9 0 0。 ( ’ 时 ， 金 云母 介 电强 度 只能保 持 初 始 值 的 3 0 ； 然 而 国 产 合 成 氟 金 云 母 带 在 [ 0 0 0℃ 炉 中三 天 后 介电 强 度仍 能保 持初 始 值 的 8 4 因此 ． 不 难看 出+ A 类耐 火 试验采 用 金 云 母 带 ( 重 叠 绕 包 三 层 ) 要 通 过 A 类 耐 火试 验是很 困难 的 ； 建议 A 类耐 火试验 电缆 绕包 两层 合成 氟 金 云 母 带是 比较 合 理 的； B 类 耐火试验 的 电缆 完全可 以用 金 云母带 绕包 作为耐火层 。 由于绕包工艺若有一定缝隙 ， 对 电缆 电性能 肯定 不 利 + 因此 绕包 云母 带 时一 定 要 调 好 张 力 ， 不 鹰 打 褶 ， 重 叠 率 不 应 低 于 j O ． 绕包 层数应不 少于 两层 ． 尤其在 总屏 蔽 耐火 电缆 中绕包层数及 质量更应 可靠 l 9 9 9年 8月 A ug．．1 999 4 耐 火 电 缆 的发 展 动 向 目前 含卤耐 火电线 电缆 已在 国内各 生产 厂 家 研 制 成 功 ， 并 已批 量 生 产 获 得 l『广 泛 应 用 ； 然 而 ， 近 年 来 在 火 灾 状 态 下 ， 不 断 发 生 因 含 卣电缆 在火 焰燃 烧时 产 生的 毒气 腐蚀 性 气体及 烟雾 置 人于 死地 ， 影 响抢 险救 灾人 员 撤 离 ，为此 今后应研 制生产低 卤低 烟阻燃耐 火 电 缆 及 无 卤低 烟 阻 燃 耐 火 电缆 。 耐 火电 缆是采 用组 合绝 缘 结构 ． 主绝 缘 材料 适 宜选 择 不含 卤素 的混 合物 + 如 乙丙 橡 胶 、 交联 聚乙烯等 甚至在 耐火控制 电缆绝 缘 结 构 中可 采用 聚 乙烯 作 为主 绝缘材 料 ， 这 样 电缆 在燃烧 时就可 以不 释放 或少释放 有害气 体 及烟雾 ； 当然 最 佳绝缘 材料 是 无机氧 化 镁 最 理 想 在填 充 及缆芯 包带材料 选择 上也是重要 一 环 ， 最 好 选用 陶 瓷 纤维 或 玻 璃 纤 维 组 成 ； 填 充应坚 实 ． 绕包 应紧 密以利防火 、 热屏 障作用 的发 挥 。 护 套 材料是 阻燃 、 防火 电 缆热屏 障 最关 键元件之一 在满 足低 卤低烟 ( HC I 发生量在 1 0 0 m g ． ．,／ g及 以下 ) 、 无 卤低 烟 ( HC1 发生 量 为 零 ) 阻 燃 指 标 及 必 要 的机 械 性 能 、 挤 出 工 艺 性 能 前提 下 + 应具 有一 定 的成壳 性 ． 以减缓火焰 进 入护套 内部 ， 但不 能防止燃烧 。 电缆耐火试 验 是一 种 条件苛 刻 的燃烧 试 验 ， 基材 宜选 用 性能 改 善的 聚乙烯 、 E VA、 乙丙橡 胶 ， 不使 用 含 卤族 元素 的阻燃 剂 ， 应 选择 氢氧 化镁 之类 阻 燃 剂 ． 利 用 热 分 解 所 放 出 的 分 子 中 结 晶水 吸热 或采用 隔离空气 办法达 以阻燃 目的。 参考文献 一I ] 薛思 钰 ， 曾 敏修 ． 阻燃 科学 爰 应用 [ M 北 京 ： 国 防工 业 出 版 社 I 9 8 8 ． [ 刘 少岳 ． 等14本 等 囤耐 火耐 热 电 线 的典 型结 构 和性 能 J电线 电缆 ． 1 9 8 5 ( 3 ) ． I】 徐 J 立群耐 止电缆 的 现状 及 问题 l j j 电 缆 电缆 ， 】 9 9 8 f 4】 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载