CN102254609A - 涌动式热平衡电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涌动式热平衡电缆，为阻燃耐火类电力、信号电缆，适用于固定敷设在室内、隧道及电缆沟等场所。涌动式热平衡电缆包括缆芯和护层，其中，电缆内部结构不变的前提下，所述缆芯与护层间设有金属冷却管，金属冷却管的二端封闭内充冷却液并外接气室，最外层为护层。当电缆周围着火造成电缆局部过热时，冷却液在冷却管内形成涌动，消除了火焰所带来的局部高温，使电缆在着火处仍能保持持久的常态工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种涌动式热平衡电缆，为阻燃耐火类电力、信号电缆，适用于固定敷设在室内、隧道及电缆沟等场所。
背景技术
电线电缆用于电力传输及通讯控制。电线和电缆并无严格区别，结构简单的为电线，一般由缆芯和护套构成。
电力电缆按电压等级可分为中、低压电力电缆（35千伏及以下）、高压电缆 (110千伏以上)、超高压电缆（275～800千伏）以及特高压电缆（1000千伏及以上）。中低压电缆，一般指额定电压35千伏及以下，包括：聚氯乙烯绝缘电缆，聚乙烯绝缘电缆，交联聚乙烯绝缘电缆等。电力电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成，其中：
（1）线芯 线芯是电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。有单芯和多芯之分，单芯电缆不允许敷设在磁性管道中；
（2）绝缘层 绝缘层是将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是电力电缆结构中不可缺少的组成部分；
（3）屏蔽层15KV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层；
（4）护层 护层的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆。
随着高层建筑及大建筑群的出现，为节省能量损耗，中压电力电缆已进入负荷中。为提高安全舒适指数，光缆、控制电缆的阻燃与耐火的要求也日益俱增。值得关注的是，绝缘材料中加入各种阻燃剂或配合助剂，必然引起电气和机械性能的下降，这对于中压电力电缆和通信电缆是不允许的。目前10KV级的电力电缆采用防火护层的结构虽能达到耐火电缆标准，但是该结构的外径较为粗大，硬度也有所增加对安装敷设带来一定困难。
本发明打破常规设计概念，即不从绝缘材料的耐火性着手，也不从外护层防火层出发，而是从电缆的热平衡原理着眼，众所周知着火对于电缆而言其区域只是局部，着火温度可高达八、九百度。但对整根电缆长度而言仍处在常态，如何把局部的高温向整体扩散，使吸热（高温处）与散热（常态处）达到热的平衡是本发明的设计难题。
本申请人还考虑到电力电缆的敷设线路中，经常存在“热瓶颈”而限制电缆使用到额定的载流量，降低了电缆的实际运行载流量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种涌动式热平衡电缆，在火灾高温时，通过冷却液的热传导、对流形成涌动，减轻火焰高温对电缆的过度侵袭。
本发明所采用的技术方案是：一种涌动式热平衡电缆，包括电缆芯、护层，在电缆内部结构不变的前提下，所述电缆芯和护层间设有金属冷却管，冷却管的二端封闭内充冷却液并外接气室容积，最外层为护层。
本发明的热平衡机理是：为保证电缆绝缘性能的稳定，本发明所涉及的电缆品种，其内核结构维持不变，变的仅是在它的内护层外围敷设金属冷却管道，在冷却管道内充有冷却液，管道的两端为封闭型并外接一定的气室容积。当电缆局部过热时，此处热量先通过冷却液的热传导、对流，将热量向两端传递，随着温度的剧升，该处的液体被汽化后压力陡增，将周围的液体向两侧推移，使电缆两端头外接的气室压力相继增加，当此压力值大于着火区管道空穴气压时（由于膨胀而减压）冷却液就会反向移动，重新回到着火区。这个过程周而复始就形成冷却液的“涌动”，涌动消除了火焰所带来的局部高温，使电缆在着火处仍能持久常态地工作。
在上述方案基础上，所述的冷却管由铝或铜导电材料制成，为绕包或统包的多管或单管，一般单管采用统包轧纹，多管截面为圆型或异型采用绕包，以利安装敷设，在冷却管内存放的冷却液由凝脂及防腐液调制而成。
由于金属冷却管由铝或铜导电材料构成，在电缆中可兼作接地极（E）或中性极（N）。
在上述方案基础上，电缆芯外可设有防水层，该防水层可采用金属塑膜纵包加绕包再加塑化层综合而成，亦可用金属轧纹管独立完成。
在冷却管周围或外周可填充阻燃填充材料，该阻燃填充材料可以是发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带，以减轻火焰高温对电缆的过度侵袭。阻燃填充材料层与冷却管的位置可互换。
利用本发明制成的中压单芯电力电缆，额定电压35千伏及以下，适用于固定敷设在室内、隧道及电缆沟等场所，缆芯外周设有防水层，为一金属轧纹管或者是一层金属塑膜纵包加绕包再加塑化层的防水层，在防水层与护层间套一根圆形金属冷却管，该金属冷却管采用统包轧纹，冷却管外周与塑化护层间有阻燃填充材料层，最外为护层。
在上述方案基础上，利用本发明制成的中压多芯电力电缆，所述的缆芯为包括导体、屏蔽层、绝缘的多芯结构，在缆芯与护层间填充阻燃填充材料，在所述电缆内核不变的前提下，阻燃填充材料内均布有不少于二根的冷却管，如二根、三根或多根，与缆芯的多芯结构对应，冷却管的二端封闭内充冷却液并外接气室，最外为护层。如：当所述缆芯为三组七芯结构时，阻燃填充材料内均布有三根金属冷却管。
利用本发明制成的多电缆芯信号电缆，在多电缆芯外包一层金属轧纹防水层或用金属塑膜纵包加绕包再加塑化层的防水层，外套圆形绕包金属冷却管，在冷却管外周与护层间填充有发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带的有机阻燃填充料，最外层为外护层。
利用本发明制成的等径三芯低压电力电缆，在等径三芯导体外包一层金属轧纹的防水层或用金属塑膜纵包加绕包再加塑化层的防水层，外套一根轧纹绕包的金属冷却管，金属冷却管与护层之间填充有阻燃填充材料层，该阻燃填充材料层为发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带，最外层为护层。
利用本发明制成的单芯高压电力电缆，在单芯高压导体外包一层绝缘层，在绝缘层和外护层之间设有多根圆形绕包的金属冷却管和金属防水轧纹管，在金属冷却管和防水轧纹管周围空隙中填有阻燃填充材料，最外层为护层。
在上述方案基础上，为提高承受机械外力和一定的拉力的能力，所述的外护层有钢带铠装和护层。
本发明的有益效果是：当电缆周围着火造成电缆局部过热时，冷却液在冷却管内形成涌动，消除了火焰所带来的局部高温，使电缆在着火处仍能保持持久的常态工作。
以下结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为单芯中压电力电缆的剖面结构示意图。
附图2为多芯中压电力电缆的剖面结构示意图。
附图3为高压电力电缆的剖面结构示意图。
附图4为涌动式热平衡信号电缆的剖面结构示意图。
附图5为涌动式热平衡低压电力电缆的剖面结构示意图。
图1：
11—缆芯； 12—防水层； 13—冷却管；
14—阻燃填充材料层； 15—护套；
图2中标号说明：
211、212、213— 电缆芯； 231、232、233— 冷却管；
24—阻燃填充材料； 25—护层。
图3标号说明：
31—缆芯； 32—金属防水轧纹管；
33—金属冷却管； 34—阻燃填充层； 35—护层。
图4标号说明：
41—多芯绝缘线； 42—防水层； 43—冷却管；
44—阻燃填充材料； 45—护层。
图5标号说明：
51—缆芯； 52—防水层； 53—冷却管、液
54—阻燃填充层； 55—护套。
具体实施方式
一种涌动式热平衡中压电力电缆，按照电力电缆标准生产，包括缆芯、护层，在电缆内部结构不变的前提下，缆芯与护层间设有金属冷却管，冷却管的二端封闭内充冷却液并外接气室，最外层为护层。
所述的冷却管由铝或铜导电材料制成，为绕包或统包的多管或单管，以利安装敷设。
冷却管内存放的冷却液由凝脂及防腐液调制而成。
实施例1
附图1单芯中压电力电缆的剖面结构示意图所示，本实施例包括缆芯11、阻燃填充材料14和护层，其中，所述缆芯1外以金属塑膜纵包加绕包再加塑化层作为防水层12，防水层12外套一金属冷却管，其为统包金属轧纹管，冷却管13外周与护层间有阻燃填充材料层14，所述的冷却管13的二端封闭且内充冷却液并外接气室，最外的护层为塑化护套15。
本实施例中，该阻燃填充材料14为发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带，以减轻火焰高温对电缆的过度侵袭。
实施例2
附图2为三芯中压电力电缆的剖面结构示意图所示，为包括导体、屏蔽层、绝缘的三芯电缆芯211、212、213结构，在电缆芯211、212、213与护层25间设有阻燃填充材料24，在所述电缆内部结构不变的前提下，阻燃填充材料24内均布有三根的冷却管231、232、233，所述的冷却管的二端封闭内充冷却液并外接气室，最外为护层25。
本实施例中，所述的冷却管231、232、233为金属圆形管或异形管，由成缆工序加入，最外层为护层25。
为提高承受机械外力和拉力的能力，所述的护层可有钢带铠装。
本实施例中，所述的阻燃填充材料24为有机阻燃材料并覆穿孔的金属带或金属丝编织带。
实施例3
由附图3可知，一种涌动式热平衡高压电力电缆包括高压电缆缆芯1和护层35，其中，缆芯31由单芯绞合导体及外包屏蔽层和绝缘层构成，在绝缘屏蔽层外设有金属防水轧纹管32，在金属防水轧纹管32上绕有若干根金属冷却管33，金属冷却管33为圆形绕包，在金属冷却管33和金属防水轧纹管32周围空隙中填有阻燃填充材料34，金属冷却管3的二端封闭，内充冷却液并外接气室，最外层为护层35。
本实施例中，金属防水轧纹管2及金属冷却管3由铝或铜导电材料制成，可兼作接地极；金属冷却管3内存放的冷却液由凝脂及防腐液调制而成。
所述阻燃填充材料为发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带，以进一步减轻火焰高温对电缆的过度侵袭。
实施例4
由附图4可知，本实施例涌动式热平衡信号电缆为一种多电缆芯信号电缆，包括有双线组成的多芯绝缘线41，成缆后外包一层金属轧纹防水层或用金属塑膜纵包加绕包再加塑化层的防水层，本实施例防水层42为金属塑膜纵包加绕包再加塑化层的防水层，防水层42周围外套圆形绕包的金属冷却管43，冷却管43的二端封闭，在冷却管43内充有由凝脂及防腐液调制而成的冷却液并外接气室容积，在冷却管43外周与护层45之间有阻燃填充材料44，最外层为护层45。
本实施例中，所述阻燃填充材料44为发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带的有机阻燃填充料。
所述的多芯绝缘线41由交联聚乙烯材料包覆导体构成。
实施例5
由附图5可知，本实施例涌动式热平衡低压电力电缆为等径三芯缆芯的低压电力电缆，包括等径三芯缆芯和护层，其中，所述等径三芯缆芯51外包一层防水层52，该防水层52用金属塑膜纵包加塑化层，在防水层52外套一由铝或铜导电材料制成的金属冷却管53，冷却管53采用轧纹统包，冷却管53的二端封闭，内充冷却液并外接气室容积，冷却液由凝脂及防腐液调制而成，冷却管53与护层55间填有阻燃填充材料54，最外层为护层55。
本实施例中，所述阻燃填充材料54为发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带，以进一步减轻火焰高温对电缆的过度侵袭。
Claims (10)
1.一种涌动式热平衡电缆，包括缆芯和护层，其特征在于：在电缆内部结构不变的前提下，所述缆芯与护层间设有金属冷却管，金属冷却管的二端封闭内充冷却液并外接气室，最外层为护层。
2.根据权利要求1所述的涌动式热平衡电缆，其特征在于：所述的冷却管由铝或铜导电材料制成，为绕包或统包的多管或单管，在冷却管内存放的冷却液由凝脂及防腐液调制而成。
3.根据权利要求2所述的涌动式热平衡电缆，其特征在于：所述的冷却管为单管，采用统包轧纹，或者，冷却管为多管，采用圆形绕包。
4.根据权利要求1所述的涌动式热平衡电缆，其特征在于：所述缆芯外周设有防水层，所述防水层采用金属塑膜纵包加绕包再加塑化层，或者采用金属轧纹管。
5.根据权利要求1所述的涌动式热平衡电缆，其特征在于：冷却管周围填有发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织阻燃材料。
6.利用权利要求1至5之一制造的涌动式热平衡中压电力电缆，其特征在于：包括单芯缆芯和护层，在缆芯外以金属塑膜纵包加绕包再加塑化层作为防水层，防水层外套一金属冷却管为统包，采用轧纹，冷却管外周与塑化护层间有阻燃填充材料层，金属冷却管的二端封闭，内充冷却液并外接气室，最外为护层。
7.利用权利要求1至5之一电缆制造的涌动式热平衡中压电力电缆，其特征在于：包括缆芯和护层，所述的缆芯为包括导体、屏蔽层、绝缘的多芯结构，在缆芯与护层间设有阻燃填充材料，在所述电缆内核不变的前提下，阻燃填充材料内均布有不少于二根的冷却管，冷却管的二端封闭内充冷却液并外接气室，最外为护层。
8.利用权利要求1至5之一制造的涌动式热平衡信号电缆，其特征在于：包括护层和采用双线组成的多芯绝缘线或光缆，所述多芯绝缘线，外包一层用金属塑膜纵包加绕包再加塑化层的防水层，防水层外套一金属冷却管，采用轧纹统包形式，冷却管与护层间填有阻燃填充材料，金属冷却管的二端封闭，内充冷却液并外接气室，最外层为护层。
9.利用权利要求1至5之一制造的涌动式热平衡低压电缆，其特征在于：包括护层和等径三芯或四芯缆芯，在缆芯外包一层防水金属轧纹管或用金属塑膜纵包加绕包再加塑化层的防水层，在防水层外周有发泡型高效阻燃剂并覆穿孔的金属带或金属丝编织带阻燃填充材料，防水层周围外套一根轧纹绕包的金属冷却管，或者，护层与冷却管间有阻燃料填充层，金属冷却管的二端封闭，内充冷却液并外接气室，最外层为护层。
10.利用权利要求1至5之一制造的涌动式热平衡高压电力电缆，其特征在于：采用单芯高压电力电缆结构，包括护层和缆芯，缆芯由单芯绞合导体外包屏蔽层和绝缘层构成，在绝缘层和护层之间设有金属防水轧纹管和若干根金属冷却管，在金属冷却管和防水轧纹管周围空隙中填有阻燃填充材料，金属冷却管采用圆形绕包，金属冷却管的二端封闭，内充冷却液并外接气室，最外为护层。
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