一種新型絕緣電纜的製作方法
2023-05-20 18:49:36 1
一種新型絕緣電纜的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種耐火性能高、過載保護能力強、工作溫度高、抗輻射能力強且屏蔽性能優越的新型耐火絕緣電纜。該種新型耐火絕緣電纜，包括：至少一根線芯導體、耐火層、絕緣層、隔氧層、包覆層和填充層；每根線芯導體由至少兩根鋁合金線芯纏繞而成；該耐火層為雙面氟金雲母帶；該絕緣層為陶瓷化耐火複合帶；隔氧層為陶瓷化耐火複合帶；包覆層為玻化纖維帶；填充層為玻化纖維；每根線芯導體外依次纏繞有至少一層耐火層和絕緣層，各根線芯導體組成整體纜芯，該整體纜芯外依次纏繞有至少一層隔氧層和包覆層，各線芯導體之間以及整體纜芯與隔氧層之間設有填充層。
【專利說明】一種新型絕緣電纜
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電纜的改進，特別涉及一種新型高阻燃絕緣耐火電纜。
【背景技術】
[0002]六、七十年代，全球銅價高速攀升，由於政治因素，銅材作為戰略物資受到貿易管制，國內大量採用鋁作為輸電電纜的主要導體材料，「以鋁代銅」成為電氣行業普遍遵循的技術政策。所以民用建築的幹線，支線都採用純鋁線纜。而純鋁導體的缺點主要體現在如下幾個方面:1、機械強度差，容易折斷，易蠕變；2、需要經常緊固螺絲；3、容易過載發熱，存在安全隱患；4沒有很好的解決銅鋁過渡連接問題。這些問題不僅僅是國內面臨的問題，世界電纜行業也面臨同樣的問題。
[0003]此外，傳統礦物絕緣電纜還存在以下不足之處:1、首先它的護套採用了銅護套，用銅量大增故生產成本增加。2、較大截面的電纜還是比較硬，柔軟性不夠，因此更大截面(大於400_2)尚無法生產，不能滿足系統大電流的要求。
[0004]根據英國地鐵公司規定的實驗要求，在試驗過程中，傳統礦物絕緣電纜的樣品通過燃燒和噴淋這兩個階段的實驗，在衝擊點彎曲180°時，傳統礦物絕緣電纜的銅護套在彎曲點處沿焊縫開裂，開裂長度超過10cm，並可看到金雲母帶已經被燒成黑色粉末狀，隨後對彎曲點繼續做每隔30秒衝擊一次、持續15分鐘的衝擊實驗。傳統礦物絕緣電纜銅護套在彎曲點處的裂紋更大，開裂處的金雲母已經嚴重脫落，測絕緣顯示OMΩ。將衝擊後的樣品浸入水中後施加750V電壓。傳統礦物絕緣電纜樣品由於護套表面開裂且已經短路無法通過該項測試。
[0005]從試驗中的樣品觀察和最終的試驗結果表明，傳統礦物絕緣電纜在持續高溫燃燒的條件下，起絕緣和耐火作用的金雲母會呈粉末狀脫落，玻璃絲布會變硬變脆。由於其結構特點所致，護套和絕緣層之間有相當大的空隙，為脫落的雲母粉末提供了空間，這樣在外力的衝擊作用下非常容易造成電氣短路。而這種電纜的絕緣層又不具備高阻燃耐火礦物絕緣電纜那樣的陶瓷化防火耐火複合帶絕緣層，所以它的防爆性能也欠佳，可燃氣體、汽油、蒸汽等都會通過電纜護套與絕緣層的空隙傳播到電纜連接的電器設備或者其他有防爆要求的區域，所以在一些重要的場所，如消防系統等，應謹慎選擇。此外，傳統電纜使用過程中如果意外產生過電壓，由於護套選擇不當，傳統礦物絕緣電纜一旦被擊穿就再也無法恢復其電氣性能，只能報廢。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的不足，本發明旨在提供一種耐火性能高、過載保護能力強、工作溫度高、抗輻射能力強且屏蔽性能優越的高阻燃耐火絕緣電纜。
[0007]為了解決上述問題，該種新型耐火絕緣電纜，包括:至少一根線芯導體、耐火層、絕緣層、隔氧層、包覆層和填充層；
[0008]每根線芯導體由至少兩根鋁合金線芯纏繞而成；該耐火層為雙面氟金雲母帶；該絕緣層為陶瓷化耐火複合帶；隔氧層為陶瓷化耐火複合帶；包覆層為玻化纖維帶；填充層為玻化纖維；
[0009]每根線芯導體外依次纏繞有至少一層耐火層和絕緣層，各根線芯導體組成整體纜芯，該整體纜芯外依次纏繞有至少一層隔氧層和包覆層，各線芯導體之間以及整體纜芯與隔氧層之間設有填充層。
[0010]優選地，所述包覆層外設有金屬鎧裝層，該金屬鎧裝層由鋁合金帶互鎖纏繞而成。
[0011]優選地，所述鋁合金帶帶體一側設有凸緣，另一側設有凹槽，進行纏繞時，凸緣卡入凹槽中形成互鎖結構。
[0012]更優選地，所述金屬鎧裝層外設有聚烯烴阻燃護套。
[0013]優選地，所述線芯導體由型號為:A8030的鋁合金構成；所述金屬鎧裝層由型號為:5052H24的鋁合金構成。
[0014]優選地，所述陶瓷化耐火複合帶是由陶瓷化耐火矽橡膠和玻璃纖維布壓延複合而成。
[0015]優選地，每根線芯導體由1至61根鋁合金線芯纏繞而成；所述整體纜芯由1至5根線芯導體組成。
[0016]本發明的有益效果是:
[0017]1、耐火標準可通過BS6387三項考核:即950°C 3h火焰下不擊穿，650°C 30min後承受15min的水噴淋(直接浸水亦可)，950°C火焰下承受15min的敲擊振動而不破壞，能實現阻燃IA級、耐火IA級，且低煙無滷，從而在耐火性能上完全達到礦物絕緣電纜的考核標準。
[0018]2、敷設時可不必另行穿管，具有防水、防衝擊功能。
[0019]3、具有良好的防鼠、防蟻、防輻射功能，可保證電纜具有穩定性、壽命長和耐久性。
[0020]4、工作溫度低、線損小、抗過載能力強，使用壽命長、安全性高，在有環保要求的項目中尤其適合應用。
[0021]5、防爆一一電纜中高度壓實的絕緣材料及專門密封套安裝的電纜終端可以阻止蒸汽、氣體和火焰進入與電纜連接的電氣設備，因而實用於有爆炸危險的地方和各種防爆設備、器材的連線。
[0022]6、耐腐蝕一一高阻燃耐火礦物絕緣無滷低煙聚烯烴護套電力電纜的金屬鎧裝層因添加了稀土成分具有高耐腐蝕性，對於大多數的裝置來說，它不需要採取附加的防護措施；即使在電纜的金屬護套易遭受化學品腐蝕或工業汙染嚴重的地方，因為電纜最外層有無滷低煙阻燃聚烯烴外護套的保護，它仍然安全。
[0023]7、機械性強度高一一高阻燃礦物絕緣無滷低煙聚烯烴護套電力電纜堅固耐用，其連續互鎖鎧裝結構，具有抗衝擊、耐擠壓不變形，在電纜直徑變形三分之一的情況下仍可正常工作，即使經受劇烈的機械破壞，也不會損害其電性能。
[0024]8、輕便柔軟性一一與銅芯電纜、傳統的礦物絕緣電纜相比，該產品具有重量輕的優點，可減少施工人員成本，加快施工進度，且具有防潮及柔軟易彎曲的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的耐火絕緣電纜的截面結構示意圖；
[0026]圖2為本發明的耐火絕緣電纜的部分剖視結構示意圖；
[0027]圖3為本發明的耐火絕緣電纜的金屬鎧裝層的分解結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明做進一步地說明。
[0029]結合圖1和圖2，本發明的新型耐火絕緣電纜，該電纜包括:至少一根線芯導體1、每根線芯導體外包覆或纏繞有耐火層2和絕緣層3，整根纜芯外包覆或纏繞有隔氧層4和包覆層5，各線芯導體1之間以及整體纜芯與隔氧層4之間設有填充層6。每根線芯導體1由至少兩根鋁合金線芯纏繞而成，該種鋁合金線芯優選型號為:A8030。
[0030]對比AA-8030鋁合金導體和銅導體，發現由於電阻率的不同，它們的IACS不同，AA-8030鋁合金是銅的61.8%，當我們將鋁合金導體的截面積增大兩檔或者提高到銅導體截面積的150%時，其電氣性能一致。抗拉強度，鋁合金導體只有銅導體的一半(113.8:220MPa)，由於AA-8030鋁合金的密度只有銅導體的30.4%，因而即使鋁合金導體截面積提高到銅導體截面積的150%，鋁合金導體的重量也只有銅導體的45%，這使得鋁合金導體的抗拉強度相對於銅導體還有一定的優勢。AA-8030鋁合金導體的屈服接近於銅導體，從而使得鋁合金導體的蠕變性能接近銅導體的蠕變性能。在斷裂伸長率上，鋁合金導體和銅導體基本相同。由於鋁合金導體和銅導體的膨脹係數不一樣，使得銅導體和鋁合金導體不宜直接連接。我們通過如下方式，保證連接的可靠性。
[0031]對比A-8030系列導體與純鋁A-1350導體，由於增加了銅/鐵/鎂元素，這些元素在合金中起到非常關鍵的作用:
[0032]銅:增加合金在高溫時候的電阻穩定性；
[0033]鐵:抗蠕變性與壓緊性提高了 280%，避免了由於蠕變引起的鬆弛問題；
[0034]鎂:在同樣的界面壓力下，能夠提高接觸點而具有更高的抗拉強度。
[0035](1)機械強度，從表上可以看出，和AA-1350純鋁導體相比，AA-8030系列導體的抗拉強度約是純鋁的150%，屈服強度約為純鋁的200% ;
[0036](2)抗蠕變性能在通過500小時的蠕變試驗中，可以看到，和AA-1350純鋁導體相比，AA-8030系列合金的抗蠕變性能約是純鋁的280%，基本達到了和銅導體同樣的水平；
[0037](3)抗腐蝕性能，鋁材固有的防腐性能，緣自當鋁表面與空氣接觸時，會立即形成一層厚度約為2?4 μ m的緻密氧化膜，這層氧化膜非常緻密，特別耐受各種形式的腐蝕，因而具有承受最惡劣環境的特性；經北京有色金屬研宄總院等國家級檢測部門的檢測和工程實例數據分析表明，在氯離子、海水、海洋大氣、鹽霧環境(乾濕交替)、飽和HzS、硫以及高溫、高壓環境條件下，稀土鋁合金的年腐蝕率為零或幾乎為零，加之合金導體內部物質結構的優化，及熱縮型低煙無滷聚烯烴絕緣材料的應用，使鋁合金電纜的使用壽命比銅纜延長10年以上。
[0038]該耐火層2優選為雙面氟金雲母帶。該種合成雲母帶是以氟金雲母原料製造的。金雲母的結構式為:Kmg3(AISi3010) (OH) 2，氟金雲母的結構式為:Kmg3 (AISi3010) (OH)F2，從分子結構來看，二者之間的差別是前者含0H離子，後者含F離子，其含氟量為8.89%，正是由於合成雲母中含有F離子，才使耐熱等級大幅度提高。合成雲母是以氟離子代替羥基，在常壓條件下合成出的尺寸大、晶型完整的人工雲母。合成雲母帶是將合成雲母抄製成的雲母紙為主要材料，再用粘合劑將玻璃布粘貼在一面或兩面而製成的。將玻璃布粘貼在雲母紙一面的叫做「單面帶」，兩面都粘貼的叫「雙面帶」。在製造過程中，將幾個結構層次粘合在一起後，再經過爐子烘乾，然後收卷，再分切成不同規格的帶子。合成雲母帶除具有天然雲母帶的特性即:膨脹係數小、介電強度大、電阻率高和介電常數均勻以外，其主要特點是耐熱等級高，可達到A級耐火水平(950 — 1000°C )合成雲母帶耐溫大於1000°C，厚度範圍在0.08?0.15mm，最大供應寬度920mm。
[0039]該絕緣層3為陶瓷化耐火複合帶，隔氧層4為陶瓷化耐火複合帶。陶瓷化防火耐火複合帶是由陶瓷化防火耐火矽橡膠和耐高溫玻璃纖維布壓延複合而成，在650°C及以上火焰或無焰條件下開始變硬，最高可達3000°C，隨著溫度升高，迅速被燒成陶瓷狀堅硬的完整殼體，燒蝕時間越長、溫度越高、殼體越堅硬，燃燒後的堅硬殼體鎧裝對線路起到很好的保護作用，保障線路在火災情況下的供電暢通。
[0040]該產品密度較小，只有1.40—1.50g/ cm 3;常態下，柔軟有彈性、有自粘性、密封性好、不吸潮、不吸水；機械性能優良、電絕緣性能優異；燃燒後不脫落、耐火溫度高，耐火等級可達到GB/T12666的A級標準，並可通過國際上防火耐火電線電纜最高級別的BS 6387的CWZ級水噴淋、震動、耐火實驗；該產品具有白色低煙、無滷、無磷氮、無重金屬、無毒、無害、不熔融、不滴落；煙霧毒性安全等級達到高分子材料的最安全級別ZA1級，對人體不會造成二次傷害；符合歐盟RoHS標準。包覆層5為玻化纖維帶(又稱無滷低煙高阻燃隔火玻璃布包帶)，填充層6為玻化纖維。每根線芯導體1外依次纏繞有至少一層纏繞有耐火層2和絕緣層3，各根線芯導體1組成整體纜芯，該整體纜芯外依次纏繞有至少一層隔氧層4和包覆層5。如圖3所示，該種電纜的包覆層5外還可設有金屬鎧裝層7，該金屬鎧裝層由鋁合金帶互鎖纏繞而成。具體的，該鋁合金帶帶體一側設有凸緣71，另一側設有凹槽72，進行纏繞時，凸緣卡入凹槽72中形成互鎖結構。該種金屬鎧裝層優選地由型號為:5052H24的銷合金構成。
[0041]該種新型高導電合金電纜採用自鎖式互聯鎖鎧裝，材料為非磁性型5052H24型系列的合金材料。其特殊的鎧裝結構，為電纜提供了達9000N/m的最大側向壓力。現有的鋼帶鎧裝電纜最大側向壓力約為3000?4000N/米，相比之下，其新型高導電合金電纜具有更強的機械防護能力。因該種合金電纜重量輕、機械強度高、轉彎半徑小及回彈量小等特點，它具有比銅芯電纜更靈活的安裝方式。當電纜數量較少時，可以採用沿牆明敷的方式，只需電纜卡子等簡單的電纜固定材料，即使電纜數量較多，也只需使用價格較便宜的梯架取代橋架。與銅芯電纜相比，節省了空間及橋架的費用。
[0042]該種電纜的絕緣材料採用雙面玻璃纖維增強型雲母帶多層纏繞後再纏繞陶瓷化防火耐火複合帶、玻化纖維帶包覆，經新型5052H24型鋁合金帶連續互鎖纏繞鎧裝層，再擠包高溫熱縮型無滷低煙阻燃聚烯烴護套，該產品經多層工藝生產，可在950°C火焰燃燒、1KV電壓下360分鐘不擊穿，絕緣電阻不小於1.0mQ。絞合工藝過程中再次經過高頻火花機高達15KV高壓檢測，徹底杜絕安全隱患。絞合完成後填充高阻燃特殊材料的同時纏繞高阻燃玻璃纖維帶，再利用5052H24型鋁合金帶採用連續互鎖纏繞工藝生產金屬鎧裝護套，最後用高溫型熱縮型無滷低煙阻燃聚烯烴護套料擠包護套層，多種先進工藝複合完成後，電纜既保證了接地的安全性能、防腐、防潮，互鎖纏繞工藝又具有很高的彎曲性能，施工安裝十分方便、簡單。
[0043]優選地，所述陶瓷化耐火複合帶是由陶瓷化耐火矽橡膠和玻璃纖維布壓延複合而成。每根線芯導體由1至61根鋁合金線芯纏繞而成，所述整體纜芯由1至5根線芯導體組成。
[0044]本發明的新型絕緣電纜相對對傳統電纜具有如下優勢:
[0045]1、耐火標準可通過BS6387三項考核:即950°C 3h火焰下不擊穿，650°C 30min後承受15min的水噴淋(直接浸水亦可)，950°C火焰下承受15min的敲擊振動而不破壞，能實現阻燃IA級、耐火IA級，且低煙無滷，從而在耐火性能上完全達到礦物絕緣電纜的考核標準。
[0046]2、敷設時可不必另行穿管，具有防水、防衝擊功能。
[0047]3、具有良好的防鼠、防蟻、防輻射功能，可保證電纜具有穩定性、壽命長和耐久性。
[0048]4、工作溫度低、線損小、抗過載能力強，使用壽命長、安全性高，在有環保要求的項目中尤其適合應用。
[0049]5、防爆一一電纜中高度壓實的絕緣材料及專門密封套安裝的電纜終端可以阻止蒸汽、氣體和火焰進入與電纜連接的電氣設備，因而實用於有爆炸危險的地方和各種防爆設備、器材的連線。
[0050]6、耐腐蝕一一高阻燃耐火礦物絕緣無滷低煙聚烯烴護套電力電纜的金屬鎧裝層因添加了稀土成分具有高耐腐蝕性，對於大多數的裝置來說，它不需要採取附加的防護措施；即使在電纜的金屬護套易遭受化學品腐蝕或工業汙染嚴重的地方，因為電纜最外層有無滷低煙阻燃聚烯烴外護套的保護，它仍然安全。
[0051]7、機械性強度高一一高阻燃礦物絕緣無滷低煙聚烯烴護套電力電纜堅固耐用，其連續互鎖鎧裝結構，具有抗衝擊、耐擠壓不變形，在電纜直徑變形三分之一的情況下仍可正常工作，即使經受劇烈的機械破壞，也不會損害其電性能；
[0052]8、輕便柔軟性一一與銅芯電纜、傳統的礦物絕緣電纜相比，該產品具有重量輕的優點，可減少施工人員成本，加快施工進度，且具有防潮及柔軟易彎曲的特點。
[0053]需要注意的是，【具體實施方式】僅僅是對本發明技術方案的解釋和說明，不應將其理解為對本發明技術方案的限定，任何採用本發明的技術方案而僅作局部改變的，仍應落入本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種新型耐火絕緣電纜，包括:至少一根線芯導體(I)、耐火層(2)、絕緣層(3)、隔氧層(4)、包覆層(5)和填充層(6)； 每根線芯導體(I)由至少兩根鋁合金線芯纏繞而成；該耐火層(2)為雙面氟金雲母帶；該絕緣層(3)為陶瓷化耐火複合帶；隔氧層(4)為陶瓷化耐火複合帶；包覆層(5)為玻化纖維帶；填充層(6)為玻化纖維； 每根線芯導體(I)外依次纏繞有至少一層耐火層(2)和絕緣層(3)，各根線芯導體(I)組成整體纜芯，該整體纜芯外依次纏繞有至少一層隔氧層(4)和包覆層(5)，各線芯導體(I)之間以及整體纜芯與隔氧層(4)之間設有填充層(6)。
2.根據權利要求1所述的新型耐火絕緣電纜，其特徵在於:所述包覆層(5)外設有金屬鎧裝層(7)，該金屬鎧裝層由鋁合金帶互鎖纏繞而成。
3.根據權利要求1所述的新型耐火絕緣電纜，其特徵在於:所述鋁合金帶帶體一側設有凸緣(71)，另一側設有凹槽(72)，進行纏繞時，凸緣卡入凹槽(72)中形成互鎖結構。
4.根據權利要求2或3所述的新型耐火絕緣電纜，其特徵在於:所述金屬鎧裝層(7)外設有聚烯烴阻燃護套(8)。
5.根據權利要求2所述的新型耐火絕緣電纜，其特徵在於:所述線芯導體(I)由型號為:A8030的鋁合金構成；所述金屬鎧裝層(7)由型號為:5052H24的鋁合金構成。
6.根據權利要求1所述的新型耐火絕緣電纜，其特徵在於:所述陶瓷化耐火複合帶是由陶瓷化耐火矽橡膠和玻璃纖維布壓延複合而成。
7.根據權利要求1所述的新型耐火絕緣電纜，其特徵在於:每根線芯導體(I)由I至61根鋁合金線芯纏繞而成；所述整體纜芯由I至5根線芯導體(I)組成。
【文檔編號】H01B7/18GK104464941SQ201410825975
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月25日 優先權日:2014年12月25日
【發明者】吳志強 申請人:北京市交泰電纜有限公司