耐火电力电缆结构设计及生产工艺的探讨.pdf

2 0 0 1年第 5 期 No j 2 0 0l 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e& Ca b l e 2 0 0 1年 1 0月 0ct 2 0 01 耐火 电力 电缆结构设计及生产工艺 的探讨 刘 群 ， 刘艳 芬 ， 李德玲 ， ( 暗匀 滨电缆厂， 黑龙江 哈尔滨 沈 淑 明 ， 】 5 00 86) 袁 亮 摘要 ： 本文对额定 电压 0 6 i 1 K V聚氯 己烯绝缘耐 兜电力电缆姑构设计 厦生产制造2 r _ 艺进 行探 讨， 以提 高产 品 生 产 质 量 厦 耐 兜试 验性 能 。 关键词 耐妊电力电缆 工艺： 结构 ； 材料 ； 性 能： 质量 中图分类号 ： T M2 盯 1 文献标 识码： A 文章耋 鼻 号 ： 3 l 一 1 3 9 2 ( 2 0 0 1 ) 0 5 0 0 2 4 0 3 Ex pl or i n g t h e c o n s t r u c t i on de s i g n a n d ma nu f a c t u r i n g pr o c e s s o f f i r e pr o o f p owe r c a b l e s I I U Ou n e t a 1 ( Ha r b i n C b l e W o r k s ，Ha r b i n 1 5 0 0 8 6 ，He i l o n g J f a n g P r o v i n c e ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Th i s a r t i c l e e x p l o r i e s t h e c o n s t r u c t i o n d e s i g n a n d ma n u f a c t u r i n g p r o c e s s o f f i r e p r o o f PVC i n s u l a t e d p o we r c a b l e s wi t h r a t e d v o l t a g e s o f 0 6 1 k V i n a v i e w t o i mp r o v e t h e ma n u f a c t u r i n g q u a l i t y a n d t h e f i r e p r o o f p e r f o r ma n c e o f p r o d u c t s Ke y wo r d s f i r e p r o o f p o we r c a b l er f L a n u t a c t u r i n g p r o c e s s ；c o n s t r u c t io n；n a t e r i a l s ；p e r f o r ma n c e q u a l i t y 1 引 言 2 产品的结构设 计 同外 耐 火 电力 电缆 的 开发 研 制是 始 于 2 0世 纪 7 0年 代 ， 并 以 其较 优 良的 防 火耐 燃烧 ， 不 延燃 和 在 着 火燃 烧 的情况 下仍能 维持一 定 时间正常通 电运 行 的功能， 广泛地被用于高层建筑、 地铁、 发电厂、 核电 站 、 隧道 等 重要 部 门及 公 共场 所 ， 并正 逐 步 向低 烟 、 低毒 、 低 卣或 无 烟无 卤方 向发展 。 我 国耐火 电缆 开发 虽然 较晚 但 发展 迅猛 ， 因 国内耐 火电力 电缆 尚无 行 业 或 国家 统一 的标 准 而只有 非矿 物 绝 缘耐 火 电缆 的各 种企 业标 准 ， 所 以大 多数 生 产耐 火 电 缆厂 家推 出的均 为符 合 1 E C3 3 1或 GB1 2 6 6 6 6 9 0规 定 的 B 类 耐 火试 验标 准 的产 品 ， 产 品结构 及 生 产工 艺 不统 一 ，比较 多样 ， 而且 处 于本 地 区本 企 业 摸索 生产 ， 电 压等 级 也 仅 限 于 l k V 及 以下产 品， 多 用 于 低 电 压 线 路和 电器设 备 本文 主要 针对 目前 国内生产 耐火 电缆 的实际水 平 并且 根 据 哈尔滨 电缆 厂 已开 发研 制 的额 定 电压 0 6 l k V聚氯 乙烯 绝 缘耐 火 电力 电缆 ， 就结 构设 计 和生 产 工艺上 须 注重 的几个 重 要方 面进行 分 析 ， 与 同行进 行探讨 ， 以期 开发更 多的新型耐 火 电缆 ， 从 而 提 高 耐火 电缆 的 产 品质 量 水 平 和 耐火 试 验性 能等 级 收稿 日期 ： 2 0 0 1 0 1 0 2 作者简介 ： 刘 群 ( 1 9 6 7 一) ， 女 ， 黑龙江 哈尔滨人 ， 工程 师 作 者地 址 黑 龙 江 省 哈 尔 滨 市 南 岗 区学 府 路 3 8 2号 1 5 o o 8 6 3 2 1结构 我 厂研制 生产 了 1 5 芯 的 耐 火电 缆 ， 本 文以 5 芯耐 火 电缆为例进 行 阐述 ， 其结构 见图 1 2 2 材 料 的选 用 恩 导 体 耐 火 层 绝 缘 成筑填充 包 带 外 护 套 ( 1 )耐火层 耐 火 电缆 的结 构 与普通 塑 料 电缆 最 主要 的不 同点就 是在 它的导体 与绝 缘层 之间增 加 了一层 耐火层 ； 也 有人主 张在绝 缘层 外加 耐火层 ， 但 是与前 者相 比， 在经 济 、 结 构和应 用等 方 面有较 多缺 点 。通 常耐火 层 主要采 用云母带 绕包 而成 。这种 云 母 带 是选 用 金云 母纸 、 有 机 硅树 脂 枯台 剂 和无 碱玻 璃丝 布 ， 经涂 胶 、 粘台 和烘焙 而制成 的 。具 有这 种耐 火层 结构 的耐火 电缆一 般均可 以通过G B 2 6 6 6 6 9 0标 准 规定 的 B类 耐火 试 验 ， 即在 7 5 0 8 0 0 火 焰 中燃 烧 9 0 mi n， 在 试 样 上施 加 额 定 电压 ， 电缆 不 维普资讯 http:/ 2 0 叫 年第 5期 Nt ； 2 001 电 线 电 缆 E l e c t r i c w1 r e Ca b t e 2 0 3 1年 1 0月 Oc t 2 ,3 0 1 击穿 ， 3 A 保 险丝 不熔 断 若要达 到 A 类耐 火试 验 即 9 5 0 1 0 0 0 。 C， 供火 时 间 9 0 mi n ， 试 样施 加额 定 电 压 而j ： 击穿 ， 还 需 要在 耐 火层 结构 上 和材料 选 用上 加 以 研 究 。 ( 2 )绝 缘 和护 套 绝 缘 层 及 外 护 套 采 用 绝 缘 用 、 护套 用 的阻燃型 聚氯 乙烯 料挤包 而成 ( 3 )填 充材 料 对 于 多 芯 耐 火 电缆 绝 缘 线 芯 成缆 时 采 用阻燃 型玻璃 纤维 绳填 充 ， 并用 阻燃型 玻 璃纤 维带 绕包 ， 或将 其作 为有 铠装 电缆 的内垫层 2 3设计 的思路 上 述结 构基 本 上 能 通 过 GB1 2 6 6 6 6 川 9 0 B 类 耐火 试验 ， 但 如何 开发更 经济 、 更有效 和低成 本 的 产品 ， 又能满 足用户 的要求 。 我们 在结 构设计 和原材 料 选用 上作 以下 几点 的考 虑及选 择 ( 】 j 导体线 芯 因 为 铝 导体 不 耐 高 温 ， 所 以 生 产 耐火 电缆 时 ， 选 用 铜 芯 圆 形 导 体 并 经 绞 合 后 紧 压 。 圆形紧压 导体 与扇形 导体 相 比有 较多优 点 、 在 绕 包 耐火 层 时使云 母 带 与导体 结 合 紧密 ， 有 利 于 电场 均 匀分布 ， 增强 电缆绝缘 的电气特性 ， 同 时可 节约耐 火 云母带 用量 ， 降低成本 。 ( 2 )耐 火层 耐火 电 缆的耐 火特 性及其 质 量 的 关 键在 于耐火层 的云母 带选 择及 云母带绕 包 工艺 的 质量 。 设计 过 程中 可 以根据 耐火 电缆耐 火特 性要求 而选择 不 同类 型的绕包 云 母带 。 ， 这直接 影 响到 耐 火 电缆试 验类 别 。一 般普通 B类 耐火 试验 ， 可 以采 用金 云母 带绕 包 ； 要 达 到 A 类 耐 火试 验 ， 则 必 须 采 用合成 云母 带( 即人 工合 成氟金 云母带 ) 。因为合 成 云母带 有较 好的耐 高温性 能 ， 但 目前价 格 昂贵 。 另外 耐 火云 母带 国 内各 生产 厂 家 质量参 差 不 齐 ， 玻 璃 丝 布 有单 、 双 面两 种 增强 ， 其 价 格不 同 特别 是 粘合 剂 的选 用影 响着云母 带绕 包工 艺及耐 火性 能 。对于粘 合强 度较 低的云母 带 ， 在生 产过程 中如 有刮磨 、 挤压 都 易损坏 云母带 ， 使之 开裂 脱落 ， 导致 电缆 的电性能 和 耐火 性 能下 降 ， 所 以工 艺 制造 时上 下工 序 应 特别 注 意 在 绕包 耐 火 层时 ， 导 电线 芯 截 面大小 同样 会影 响绕 包工 艺 ， 生产 中应 正确 选择 云母带 宽 度 、 厚度 ， 计 算 好搭 盖 率及 调整 好 绕 包角 度 ， 避免 漏 包 、 断带 ， 减小缝 隙、 打摺 文献 3 中要求云母带搭 盖率为 5 0 绕包 两 层 ， 但 在实 际 生产 中， 实际 层 数 与搭 盖 率之 间是可 以互 为调整 的 ， 如果 做得 既省 料又合格 ， 既 简单又高 质量 ， 那是 最理想不 过 的 。 我厂 企业标 准 要 求云 母带 交 叉重 叠绕 包 ， 搭 盖 率不得 低 于 带宽 的 3 O 层 数不 少 于两 层 ， 绕 包均 匀 平整 断 带搭 接 的 接 头处不 允许 用带有 挥发性物 质 的材料 粘接 。 ( 3 )绝 缘层 我 ， 采 用 了 阻 燃 型 聚氯 乙 烯 为 0 6 1 k V 耐 火电缆 主要 绝缘 料 ， 这 也是 目前国 内各 生 产厂广 泛 采用 的 ， 其相 应 的挤 出工 艺也 是 比较 成 熟 的 ， 但 应 该看 到 ， 今 后 研 制 的 耐火 电缆 向低 卤低 烟 、 无 卤无烟 型方 向发展 ， 即主绝 缘 材料 选择 不古 卤素的混 合 物 ， 如 乙丙 橡 胶 、 交联 聚 乙烯 等 ， 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 ， 现有不 少 厂家正研 制开发 这类 的耐 火电缆 ( 4 )成 缆及填 充包带 成缆 填充 选材 也是 重要 一 环 ， 一 般选 用陶 瓷纤维或 阻燃 型玻璃 纤维制 品 ， 这 样 可进一 步有 利于 防火 ， 起 到热 屏 障作用 。 ( 5 )外护套 外护套 材料 选取 也决 定 了耐火 电 缆是低 卤低 烟还是 无 卤无 烟型 耐火 电缆 。另外 外护 套也 应具 备 一定 的成 壳 性 和阻 燃性 ， 以及 必要 的机 械性 能 和 电性能 ， 因此外 护 套 对耐 火 电缆 而 言是 第 一 道 防 火、 阻燃 屏障 ， 它 的材料 改进 可有利于 提 高耐 火 电缆 耐火 试验 等级 3 关键工序 的工艺制造及质量保证 耐火 电缆 在结构设 计上 和现 有工艺要 求 上看似 简 单 ， 但 实 际生产制造 并不 容 易， 尤其关 键工 序绕包 耐 火层 及 挤包 绝缘 层 等制 造 工艺 中存 在着 围难 所 以还须 注重工 艺过程 的质 量控 制 ： ( 1 )根据 产 品的 不 同规格 、 用户 要 求 和 耐 火试 验 等级 ， 严格 按照工 艺文 件 ， 选 择符合工 艺要 求 的云 母 带 品种 、 厚度和 宽度 ， 合 理选 择云母 带 的绕包 的搭 盖重叠 率 、 绕包层 数和绕 包 角度 ( 2 ) 合 理 选 用绕 包 设 备 ， 调 整好 相 应 的绕 包 转 速及 张力 、 牵引速 度 挤 塑设 备和工模 器 具要按特 殊 工 序要求 进行控制 和选 用 ( 3 ) 操 作 方 法 上， 要 求操 作 者 严 格 按 照 工艺 操 作 规程 执行 。 特 别是在 生 产小规格 耐火 电缆时 ， 为减 小 绕包 时 导线 的摆 动 ， 云 母带 盘 在绕 包 头上 应平 衡 对 称地 放置 以减小拉 伸 力 ( 4 )在 转入下 道工序 ， 上下 线 搬运 过程 中 ， 操 作 者应 有极 强 的责 任 心 避免 人 为磕 碰 、 刮磨 和擦 伤 。 上下 工序问要 严格 执行 自检 、 互 检制 度 ， 同时 应建 立 各 方 面 质 量 l监 督 及 记 录 ， 质 量 保 证 体 系 应 按 照 I S O9 0 0 1 标 准要求 严格执行 。 ( 5 )加 强 检测手段 稳定 产 品质 量 ， 必要 的检 测 是 保证 产 品质 量 的手段 ， 也 是提 高 市场 竞 争能 力 的 一 大优势 。 4 结束语 综上 所述 耐火 电缆 以其优 良的耐 火性 能广泛 C F 转第 3 3页) 2 5 维普资讯 http:/ 2 0 0 1 年第 5期 NO 5 2 00l 电 线 电 缆 E 1 e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 1年 1 0月 0c t 2 0 0 1 ( 2 )加 强生产 过程 中 的质量监控 。 如上 所述 ， 材料 的性 能将 影 响 附件 的质 量 ， 生 产 过 程 中首 先就 要加 强材 料 的 监控 ， 即 使 所用 橡胶 材 料 为 同一 生产 厂 家 ， 同一 排号 ， 但 由于 生产 批次 不 同， 其性 能 可 能 有 较大 变 化 ， 因此 每一 批 原 材料进 厂 后必 须先 进行 材料 性能 的检测 ， 检 测结 果符 合设计 要求 时 ， 才 能投 人生 产 其次 ， 由于 每批 材 料 的成 型工 艺也 有所 不 同 ， 因此 ， 即使 材 料性 能 检 测合 格 ， 生 产 的成 品 可能 因成 型工 艺不正确 ， 导致 质 量事故 ， 因此 每批材 料投 人 大 规模 生 产前 还 需 对 所 生 产 的成 品进 行 抽 样 试 验 ， 试 验 合格后 ， 方能 大规模 生产 ( 3 ) 对 成 品进行 出 厂前 的检 测 ， 确 保 出 厂 产 品 质 量可 靠 。 通 过上 面几个 环节 的严格 控制 ， 可 以确 保 所 生 产的预 制 附件 不 会 出现 大批 量 的 质量 事 故 ， 但 由于某些 偶 然 因素 的影响 ， 还 是有 可 能 导致 个 别 产 品存 在质量 问题 ， 因此 ， 厂家 在 出厂前对 每个 产 品 应进 行有效 的 出厂检验 3 附件安装 中的质量控制 确定一 个 附件质量好 坏 最终 必须与 电缆 装配 以 后 整体考 核 ， 离 开电缆来 谈 附件 质量的好 坏 ， 就 和离 开 基础来 建造 高楼一样 ， 不 切实 际。 安装施 工 的 质量 将 直接 影 响附 件 的安 全 ， 因此 ， 安装 施工 时 ， 除 应 严 格按工 艺要求 操作外 + 还 应注 意以下几 点 ： ( 1 )应 测量 电缆 绝 缘 外径 ， 确 认是 否在 所 配 附 件 的使用 范 围 内 ， 使 附件 与 电 缆过盈 配合符 合设计 要求 ( 2 )应按工 艺要求 ， 仔 细处 理 电缆绝 缘 的表 面 、 半导 电屏 蔽 的断 口等 ， 这些 均 对 附件 安装 质 量 有较 ( 上 搔 第 2 页 ) 受到 用户 欢迎 ， 发 展前 景较 好 ， 国内能够 生产 耐火 电 缆 的厂家 逐年增 多 ， 企 业之 间竞争激 烈 ， 我 厂开发研 制 的耐 火 电缆 虽在 本 省 内属 于填 补 空 白产 品， 但仍 执行 的是企 业 内部 标 准 ， 建议 行 业协 会 制定 相 关 的 行业 标 准或 国家 标 准 ， 以统 一 国内耐火 电缆 研制 、 生 产 、 应 用。 研 究人 员在 不断进 行结 构 、 材 料和 工 艺 的研 究 改 进 ， 解决 当前 小规 格 耐火 电缆 的生产 难 题 。新 材 大影 响 ； 其次 应 注意 电缆绝缘 表面 的清 洁处理 。 ( 3 )处 理好 电缆 端头 、 铜 屏蔽端 口处 等 ， 避 免 产 生尖 角和 毛刺 ， 以 防止在附件 装 配时损 伤 电缆 附件 ， 并 引起 电场 的集 中和畸变 。 ( 4 )中间接 头 的安装 时还 要注 意 区别它 与绕 包 型接头在 结构 上 的差异 。严格 控制好 连接 管部位 的 长度及接头的安装位置， 使接头 中的屏蔽管能有效 地 屏蔽该 处 的空 隙。且连 接管 外不 要进行 多余 的绕 包 ， 否则 在接 头装 配时 ， 可能将 绕包 在接管 上 的包带 拉到 电缆绝 缘表 面 ， 造成 质量 事故 。 ( 5 )最后应 值 得大 家 注意 的是 对附件 密封 部位 的处 理 ， 这 也是所 有 附件 在 安 装使 用 中不 可忽 视 的 问题 。 附件 密封 性能 的好坏 ， 不仅 仅影 响附件 的寿命 和质 量 ， 而且 可能导致 整个 电缆 线路进 水 ， 危 及整条 电缆 线路 ， 造 成严重 的事故 。 4 结束语 由于预制型附件成型工艺先进， 性能优异， 结构 紧凑和安装简便， 是一种较先进的附件 ， 目前已广泛 应 用 于交联 聚乙烯 电力 电缆 线路 上。 由于其 不 同于 传 统 的绕包 型 附件 ， 因此 在结 构设 计 ， 材 科 选用 ， 工 艺 制 造 及其 安装 均有 不 同的要 求 ， 只有严 格 按 照工 艺要 求 ， 合理 选 材 ， 精 心 制 造才 能 提 高产 品质量 ， 才 能发 挥预 制型附件 的优 异 特性 。 另 外 ， 由于 电缆 附件 仅仅 是 电缆线路 上配套 产 品 ， 因 此 ， 附件 安装施 工是 极 为重要 的 ， 只有 严格 按 照施工规 范 ， 精 心细致 地操 作 ， 才能 保障整 个 电缆线 路( 包括 附件 ) 安全 、 可靠 地 运 行 。 料 、 新 技术 的采用 ， 对提 高耐火 电缆 的质量 水平 有极 大 的促进 作 用 ， 这 是 开发 耐 火 电缆 新产 品的有 效 途 径 。 参考 文献 ： 1 擦应鼻 Q! S J 0 5 9 1 电线电缆用耐 火云母带 l_ s 2 张追华 诫诫“ 云母带 的耐热等级及进用” 电线电境报 _ 3 鸶应鼻 耐 火电缡的现状及 问厦 J 电线电境 ， 1 9 9 8 ， ( 4 ) 4 董姐贞 戋谈防火电缆 的制造及产品特性_ j 电线电境 ， 1 9 9 7 ， ( 5 33 维普资讯 http:/