CN101834029B - 防火耐热电力电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力电缆，包括芯线、绕包在芯线外侧的铝带层、在铝带层外侧设有钢带铠装，其中在芯线及铝带层之间的空隙处设有碳化硅矿物复合填充料，在铝带层与钢带铠装之间设有聚乙烯内护套，在钢带铠装外侧设有聚乙烯外护套。本发明散热性能好、使用寿命长、阻燃耐火能力强、省电、无毒环保。

Description

防火耐热电力电缆
技术领域
本发明涉及一种电力电缆，具体地说是防火耐热电力电缆。
背景技术
现有阻燃A类均采用玻璃丝填充，众所周知，电缆的传输容量决定于导体传输电流时所产生的温升和导体外绝缘材料能够长期承受的温度以及电缆内外绝缘向周围媒质散发热量的能力。传统的8.7/10kV交联聚乙烯电缆均为三芯圆形绝缘，其芯间填充的是高热阻的玻璃丝填充，三相导电芯对外的散热极不顺畅，极大部分的热量只能通过屏蔽铜带与外护套的外切边缘向周围散发，由于散发的有效区段狭窄，故热阻值极大。玻璃丝填充给电缆生产工人和现场施工人员带来很大的麻烦，车间工人在做玻璃丝填充成缆时玻璃丝纤维满车间飞扬，弄到皮肤上又痛又痒且不能取出，将严重影响工人的职业健康，且不环保，玻璃丝填充仅仅满足了电缆的阻燃能力，弊大于利。内外护均采用普通的聚氯乙烯，其中有氯，毒害很大，在工厂挤塑过程中飘着大量的有害气体，这些气体对人体造成比较大的危害。
发明内容
发明目的：针对上述现有纵向电缆连接器所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种散热性能好、使用寿命长、阻燃耐火能力强、省电、无毒环保的电力电缆。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为一种防火耐热电力电缆，包括芯线、绕包在芯线外侧的铝带层、在铝带层外侧设有钢带铠装，其中在芯线及铝带层之间的空隙处设有碳化硅矿物复合填充料，在铝带层与钢带铠装之间设有聚乙烯内护套，在钢带铠装外侧设有聚乙烯外护套。
所述芯线包括导体、绕包在导体表面的绝缘层以及绕包在绝缘层表面的铜带屏蔽层。
所述聚乙烯内护套绕包或挤包在铝带层表面。
所述聚乙烯外护套绕包在钢带铠装表面。
所述导体由多根铜线绞合而成。
本发明采用碳化硅矿物复合填充代替现有的玻璃丝填充使用后，其导体的热量可以比较均匀地向四周散发，填充的热阻系数低，散发面积大，故用低热阻的填充材料来代替传统的高热阻的玻璃纤维型填充。除导电线芯温度的降低减少了线损和起到节能的作用外，还延长了电缆绝缘和护套的使用寿命，因为有机材料的老化寿命与其工作温度高低是息息相关的。
有益效果：1、用碳化硅矿物填充有效解决了导体传输电流时所产生的温升和导体外绝缘材料能够长期承受的温度以及电缆内外绝缘向周围媒质散发热量的能力。导体产生的热量有铜带，碳化硅矿物填充，绕包铝带一起向外散发。这样大大提高了电缆的载流量和电缆的使用寿命。2、取代了阻燃A型电力电缆长期采用玻璃丝填充的传统方法。用碳化硅矿物填充既环保又提高了电缆的阻燃耐火的能力。又更加有效地提高了电缆的载流量，为国家节省电力。3、内外护套均采用环保无毒型的聚乙烯材料。4、原材料消耗，由于使用了低热阻的碳化硅矿物填充，而且导电线芯均采用圆形结构，故电缆外径比传统结构有所增大，一般增大3～6mm，当然外径增大会带来材料成本和电缆重量的增加，由于应用的碳化硅矿物填充为环保利用产品，其优点显而易见。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图所示，一种防火耐热电力电缆，包括多根芯线1和多根碳化硅矿物复合填充料6，芯线1由多根铜线绞合而成的导体7、绕包在导体7表面的绝缘层8以及绕包在绝缘层8表面的铜带屏蔽层9构成，将芯线1与碳化硅矿物复合填充料6同捆，在其外侧绕包铝带层2，在铝带层2表面绕包或挤包聚乙烯内护套3，接着在聚乙烯内护套3的表面绕包钢带铠装4，最后在钢带铠装4外侧绕包聚乙烯外护套5。
作为中压电缆的典型结构：铜导体、内屏蔽、绝缘、外屏蔽、铜带屏蔽、相间填充和外护套(PVC)，其中“填充”是唯一更动后对电缆电性能、机械性能影响最小的环节——填充在电缆中的功能只是保持电缆的外形和对外传导散发热量，仅此而已，故常常被人轻视而无睹。其实不然，电缆填充料的选用将严重影响电缆的传输能力大小及额定电流在同等截面导体中的损耗。上海中月电缆技术有限公司和上海电缆厂十分厂就0.6/1kv～8.7/10kV分三组共六根电缆作了以下对比试验，见表1。
表1电缆试样型号和规格
Figure GSB00000469516700021
Figure GSB00000469516700031
上述六根电缆试样中编号2和4为传统型结构，导体为铜质扇形，与其相对应的1号和3号试样在导体截面上是一致的，均为4*70和3*120+70，新结构的导体形状为圆形以及相间的填充材料由原来的玻璃纤维改成低热阻的矿物质材料；5号和6号为8.7/10kV级的试验组别，其导体截面、形状、绝缘材质和厚度、屏蔽和铜带、外护套材质和厚度，二者均一一相同，差别的是5号为矿物质填充，6号为传统的玻璃纤维填充。试验分二个步骤进行，试验的第一部分是把1号和2号，3号和4号，5号和6号三组规格截面相同，型号填充不同的一对试样的各相导体串联，并在外部环境温度一致的条件下通以恒定的电流(测试方法依据IEC60287标准对架空敷设电缆截面载流量计算)，测得结果如表2。第二步试验方法是：外部环境温度恒定在40℃，三组试样6根电缆的导体温度控制在90℃条件下，测其导体的稳态电流值，详见表3。
表2
Figure GSB00000469516700032
表3
Figure GSB00000469516700033
Figure GSB00000469516700041
以上试验报告值均由上海电缆研究所提供，其试验报告编号为2004缆研试字040342号。
从上述试验报告可以得出如下几点：
1)用低热阻的矿物质填充料代替纤维型填充后，其传导热的能力明显增大，这可以从表2的数据中获得：老结构导体(第二对比组)温度高(105℃)但护套表面温度低(77.3℃)；新结构导体温度低(90℃)，但护套表面温度却高(78.8℃)。在电缆导体截面相同的条件下，其对比组的载流量分别提升8.7％，10.2％和22.8％。
2)从载流量提升的百分比可以看出中压级8.7/10kV的效果明显优于0.6/1kV电压等级，其原因也是显而易见的：传统的8.7/10kV交联聚乙烯电缆均为三芯圆形绝缘，其芯间填充的是高热阻的玻璃纤维或聚丙烯撕裂绳，三相导电芯对外的散热极不顺畅，极大部分的热量只能通过屏蔽铜带与外护套的外切边缘向周围散发，由于散发的有效区段狭窄，故热阻值极大；用低热阻的矿物质材料取代后，其导电芯的热量可以比较均匀地向四周散发，填充的热阻系数低，散发面积大，二者优势的叠加使得线芯的载流能力提高到122.8％也就可以理解了。0.6/1kV级低压电缆，不管是四芯等截面还是3+1芯，导体形状基本由扇形芯围集成圆，芯绝缘间的填充量原本就很小，故用低热阻的填充材料来代替传统的高热阻的纤维型填充其散热效果的递增就没有中压电缆如此明显了，尽管在数值上仍有8～10％的增量，但这里有相当部分是依靠导电绝缘线芯由扇形变成圆形后，导体散热面由扇形弧面之和变成多芯圆周长之和，其热交换界面的增加(相间填充低热阻矿物质料)的缘故。
3)当中压8.7/10kV系统改用低热阻矿物质填充后，其载流量值仍维持在原先额定电流值264(A)时，它的导电线芯温度只有66℃，外护套的表面温度仅为56℃，均大大低于传统型同规格结构的90℃和62℃，根据铜导体的电阻系数与温度成正比的关系可以推出66℃时的线损仅为90℃线损的93％。这一结论对于电厂正在兴建和城市架空线有待入地的当前是有积极意义的。
4)除导电线芯温度的降低减少了线损起到节能的作用外，还延长了电缆绝缘和护套的使用寿命，因为有机材料的老化寿命与其工作温度高低是息息相关的。
5)由于使用了低热阻的矿物质填充，而且导电线芯均采用圆形结构，故电缆外径比传统结构有所增大，一般增大3～6mm，当然外径增大会带来材料成本和电缆重量的增加，由于和结构应用的矿物质材料为环保利用产品，故材料成本与同规格的普通阻燃电缆相比只增加1～1.5％，重量将增加3～8％。至于电缆硬度和弯曲敷设半径对于固定敷设用的电缆，特别是中压系统电缆而言并无明显差异，可以视作等同。
综合以上利弊得失，得出如下结论：在中压电缆结构中采用低热阻的矿物质来代替纤维型材料作为填充在制造工艺上是可行的，在技术性能参数上(增大传输容量和减少线损、延长使用寿命方面)是卓越的(新结构的阻燃能力均可达到A类及以上，有关用矿物质填充后的电缆阻燃能力{大众用电}已于2002年第二期“阻燃电缆的类别及选用”中作过介绍)，在经济成本上是合理的，在销售价位上是具有竞争能力的。因此用低热阻高阻燃的矿物质材料来代替传统的玻璃纤维或聚丙烯撕裂绳的理念对于大幅度提高中压电缆传输综合能力，不失为一种行之有效和安全可取的新途径。

Claims (5)

1.一种防火耐热电力电缆，包括芯线(1)、绕包在芯线(1)外侧的铝带层(2)、在铝带层(2)外侧设有钢带铠装(4)，其特征在于：在芯线(1)及铝带层(2)之间的空隙处设有碳化硅矿物复合填充料(6)，在铝带层(2)与钢带铠装(4)之间设有聚乙烯内护套(3)，在钢带铠装(4)外侧设有聚乙烯外护套(5)。
2.根据权利要求1所述防火耐热电力电缆，其特征在于：所述芯线(1)包括导体(7)、绕包在导体(7)表面的绝缘层(8)以及绕包在绝缘层(8)表面的铜带屏蔽层(9)。
3.根据权利要求1所述防火耐热电力电缆，其特征在于：所述聚乙烯内护套(3)绕包或挤包在铝带层(2)表面。
4.根据权利要求1所述防火耐热电力电缆，其特征在于：所述聚乙烯外护套(5)绕包在钢带铠装(4)表面。
5.根据权利要求2所述防火耐热电力电缆，其特征在于：所述导体(7)由多根铜线绞合而成。
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