CN102737769A

CN102737769A - 一种新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆

Info

Publication number: CN102737769A
Application number: CN2012102140642A
Authority: CN
Inventors: 徐佳; 段惟碌; 朱洁; 朱咸林; 洪启付; 鲍蕾蕾
Original assignee: CHANGZHOU BAYI CABLE Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU BAYI CABLE Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: CN102737769B

Abstract

本发明公开了一种新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆，在镀锡铜导体的外周绕包有锻烧白云母带，所述锻烧白云母带的外周由内向外挤包绝缘层，所述绝缘层线芯的缆芯的外周绕包一层绕包带，所述绕包带的外周挤包有低烟无卤高阻燃隔氧层，低烟无卤高阻燃隔氧层的氧指数大于35，所述低烟无卤高阻燃隔氧层的外周编织一层总屏蔽层，所述总屏蔽层的外周挤包有外护套。本发明的电缆的耐火等级可以达到950—1000℃，在高温下其耐火层不会脱落，同时电缆耐冲击振动仍保持耐火性能。

Description

一种新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆

技术领域

本发明涉及一种电缆，具体涉及一种新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆。

背景技术

目前，在我国的耐火电缆设计与制造中，合成云母被广泛使用，这种云母带除具有天然云母带的特性外，其主要特点是耐热等级高。在常规场合，由这种合成云母带制造成的耐火电缆就可以满足要求。核电站用低烟无卤阻燃型耐火电缆不同于一般耐火等级830℃的耐火电缆，产品要求不仅要符合IEC 60754、IEC 61034、IEC 60332-1、IEC 60332-3-22低烟无卤阻燃性能，而且还要求能够通过温度等级950—1000℃，持续供火时间为90min的A类耐火试验。虽然合成云母带的耐火等级可以达到950℃，但是，这种云母带的制造工艺是将合成云母抄制成的云母纸为主要材料，再用粘合剂将玻璃布粘贴在一面或两面而制成的。在制造过程中，必须将几个结构层次粘合在一起，在进行电缆制造或敷设的时候就有可能造成云母带的分层和脱落。

另外，随着各种地震等不可抗力因素的存在，电缆在燃烧过程中如果发生机械振动，电缆就会失去耐火特性，而机械振动是火灾事故中发生几率极高的。同时常规云母带耐火电缆燃烧时仍有毒性气体释放，对于核电站场合，产品对低烟无卤无毒提出了特别要求。

因此，在上述背景条件下，需要一种新型的核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击型电缆，以满足核电发展趋势的要求，保证火灾发生时电缆可以继续可靠工作。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火电缆，本发明的电缆的耐火等级可以达到950℃，在高温下其耐火层不会脱落，同时电缆具有耐冲击性能。

实现上述目的的技术方案如下：

新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆，在镀锡铜导体的外周绕包有锻烧白云母带，所述锻烧白云母带的外周由内向外挤包绝缘层，所述绝缘层的外周绕包一层绕包带，所述绕包带的外周挤包有低烟无卤高阻燃隔氧层，低烟无卤高阻燃隔氧层的氧指数大于35，所述低烟无卤高阻燃隔氧层的外周编织一层总屏蔽层，所述总屏蔽层的外周挤包有外护套。

采用了上述方案，本发明的电缆中采用了锻烧白云母带，锻烧白云母带中的云母过高温处理，去除了有损耐电压和耐高温性能的结晶水和杂质，增加了锻烧白云母带的稳定性。而该锻烧白云母带中有机硅树脂的含量比常规耐火云母带高出50%以上，锻烧白云母带在燃烧过程中低分子物挥发掉，耐高温有机硅胶在高温下与云母烧结成以SiO₂为主体结构的致密导体保护外壳，有效地提高了电缆的耐火性能，耐温可达950度以上。具有良好的耐压性能、高抗弯强度耐酸碱，抗辐射、无毒、良好的柔软性。锻烧白云母带绕包在导体上时层与层之间更加紧凑、服帖，加上绕包速度匀称，角度控制适当，能有效避免云母层的脱落，确保耐火层的整体性。本发明的电缆采用了锻烧白云母带，特殊的结构设计和先进的制造工艺。产品符合核电站用电缆的低烟无卤无毒阻燃要求（满足IEC 60754、IEC 61034、IEC 60332-1、IEC6 0332-3-22）。

所述锻烧白云母带与绝缘层之间设有玻纤纱层，该玻纤纱层以编织的方式固定在锻烧白云母带的外周。玻纤纱层对锻烧白云母带的编织覆盖率达到90%以上，这种材料在经过高温灼烧后会变得更加致密，完全包覆住耐火层，即使电缆在燃烧过程中发生机械振动，也可避免锻烧白云母带脱落。本发明能够通过耐火耐冲击（GB/T19216.31火焰温度不低于830℃、在持续供火时间不少于120分钟的时间内、施加机械冲击并施加1kV电压、2A熔断器不熔断）试验要求。因此，在锻烧白云母带外周编织了玻纤纱层后，可确保在高温以及机械振动的情况下，电缆能保持正常运行。玻纤纱层对电缆的性能满足如下要求（见下表）：

序号	项目	要求
			1	比重g/m²	180
2	断裂强度N/20mm	＞500
			3	玻璃布熔点℃	≥500
4	碱金属氧化物含量%	＜0.8
			5	纺织型浸润剂含量%	0.6～2.0

所述锻烧白云母带由煅烧白云母纸、单层无碱玻纤布为补强材料，用耐高温有机硅胶粘合而成。与合成云母带纸相比，锻烧云母纸采用的是耐高温等级高的云母原料，又经高温去除了结晶水和杂质，因而煅烧云母纸的耐温等级达到合成云母纸标准的同时，柔软性和稳定性要比合成云母纸更好，与金云母带纸相比，煅烧云母纸不仅耐高温等级更高，而且介电强度波动范围更小，耐电压性能更好。

所述锻烧白云母带的用量为170—190g/m²，其中锻烧云母的含量为120—130g/m²，单层无碱玻纤布含量为30—34g/m²，耐高温有机硅胶含量为20—26g/m²。各种云母带中起耐火绝缘作用的主体是云母，云母含量越高越有利利提高耐火电缆的耐火性能。采用单面玻纤布补强的云母带具有云母含量高、同比成本低、性能更稳定的优势，而且单面云母带相对双面或三合一补强云母带而言，接头更易处理，搭接处的厚度仅略有增加，注塑时外观更加平滑、服贴，从而有利于提高后道注塑工艺的工作效率。

所述外护套为热固性的低烟无卤阻燃聚烯烃的外护套。这种外护套具备很好的阻燃性能以及良好的机械性能，良好的机械性能也保证了电缆60年的设计寿命，符合核电站用电缆的要求。性能满足如下要求：

序号	项目	单位	要求*
				1	机械性能
1.1	老化前机械性能
					抗张强度≥	N/mm²	9.0
	断裂伸长率≥	%	150
				1.2	空气烘箱老化后机械性能
	老化温度	℃	120±2
					老化时间	h	240
	抗张强度变化率≤	％	±25
					断裂伸长率变化率≤	％	±25
2	燃烧性能
				2.1	pH值≥		4.3
2.2	电导率≤	μS/mm	10
				2.3	卤含量≤	mg/g	5
2.4	毒性指数≤		2.5
				2.5	电缆烟浓度试验≥	%	70

新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火电缆的制造方法，首先在镀锡铜导体的外周绕包锻烧白云母带，接着在锻烧白云母带的外周挤包绝缘层后进行辐照交联；然后在绝缘层的外周绕包一层绕包带；接着在绕包带的外周挤包一层低烟无卤高阻燃隔氧层，该低烟无卤高阻燃隔氧层的氧指数大于35；然后在低烟无卤高阻燃隔氧层的外周编制一层总屏蔽层；在总屏蔽层的外周挤包一层外护套后再次进行辐照交联。

在镀锡铜导体的外周绕包锻烧白云母带后，在锻烧白云母带的外周编织一层玻纤纱层，再在玻纤纱层的外周挤包绝缘层。

所述锻烧白云母带由煅烧白云母纸、单层无碱玻纤布为补强材料，用耐高温有机硅胶粘合而成。

所述锻烧白云母带的用量为170—190g/m²，其中锻烧云母的含量为120—130g/m²，单层无碱玻纤布含量为30—34g/m²，耐高温有机硅胶含量为20—26g/m²。

所述外护套为热固性的低烟无卤阻燃聚烯烃的外护套。

本发明的电缆的性能特征如下：

1、在电缆额定或最高运行温度90℃时，电缆的正常使用寿命为60年以上。

2、电缆通过IEC 60331-2、GB/T 19216.31/IEC 60331-1耐火耐冲击试验。

3、电缆通过3500V/5min，6D弯曲后耐压试验。

4、电缆卤酸气体测定：pH值≥4.3，电导率≤10μs/mm，烟密度透光率≥70%。

5、成品电缆燃烧试验通过IEC60332-3-22及IEC60332-1单根垂直燃烧试验。

6、电缆的耐辐照剂量不小于25Mrad。

附图说明

图1为本发明的电缆的结构示意图；

图2为电缆中缆芯的结构示意图；

附图中，1为缆芯，11为镀锡铜导体，12为锻烧白云母带，13为绝缘层，14为玻纤纱层，2为绕包带，3为隔氧层，4为总屏蔽层，5为外护套。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆。在镀锡铜导体11的外周绕包有锻烧白云母带12，所述锻烧白云母带12的外周由内向外挤包绝缘层13，锻烧白云母带12与绝缘层之间设有玻纤纱层14，该玻纤纱层以编织的方式固定在锻烧白云母带的外周。由镀锡铜导体11、锻烧白云母带12、玻纤纱层14以及绝缘层13构成本发明中电缆的缆芯1。所述锻烧白云母带由煅烧白云母纸、单层无碱玻纤布为补强材料，用耐高温有机硅胶粘合而成。所述锻烧白云母带的用量为170—190g/m²，其中锻烧云母的含量为120—130g/m²，单层无碱玻纤布含量为30—34g/m²，耐高温有机硅胶含量为20—26g/m²。所述绝缘层的外周绕包一层绕包带2。所述绕包带的外周挤包有低烟无卤高阻燃隔氧层3，电缆的燃烧特性主要取决于隔氧层3的性能，不仅需要有很高的氧指数，还必须具备很好的结壳性能，通过反复的比对分析，本发明中的低烟无卤高阻燃隔氧层的氧指数大于35。所述低烟无卤高阻燃隔氧层的外周编制一层总屏蔽层4，所述总屏蔽层的外周挤包有外护套5。外护套为热固性的低烟无卤阻燃聚烯烃的外护套。本发明采用了锻烧白云母带后，与其他云母带的一些性能比较如下：

本发明的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆的制造方法，导体采用多根圆形镀锡铜导体，符合GB/T39562类绞合导体要求，并且为同心绞合，保证了电缆具备一定的柔软性，便于敷设。工艺上要防止导体跳浜，导体要求圆整，确保后道锻烧白云母带绕包工艺的顺利开展。选好导体后，首先在镀锡铜导体11的外周绕包锻烧白云母带，云母带以S和Z型交叉同时绕包。锻烧白云母带12由煅烧白云母纸、单层无碱玻纤布为补强材料，用耐高温有机硅胶粘合而成。所述锻烧白云母带的用量为170—190g/m²，其中锻烧云母的含量为120—130g/m²，单层无碱玻纤布含量为30—34g/m²，耐高温有机硅胶含量为20—26g/m²。接着在锻烧白云母带的外周挤包绝缘层13后进行辐照交联。在镀锡铜导体的外周绕包锻烧白云母带后，在锻烧白云母带的外周编织一层玻纤纱层14，玻纤纱层对锻烧白云母带的编织覆盖率达到90%以上，这种材料在经过高温灼烧后会变得更加致密，完全包覆住耐火层，即使电缆在燃烧过程中发生机械振动，也可避免锻烧白云母带脱落。本发明能够通过耐火耐冲击（GB/T19216.31火焰温度不低于830℃、在持续供火时间不少于120分钟的时间内、施加机械冲击并施加1kV电压、2A熔断器不熔断）试验要求。因此，在锻烧白云母带外周编织了玻纤纱层后，可确保在高温以及机械振动的情况下，电缆能保持正常运行。再在玻纤纱层的外周挤包绝缘层13。绝缘层13采用低烟无卤阻燃型交联聚烯烃，并且采用辐照方式进行交联，一方面保证了电缆的阻燃性能，另一方面又增强了电缆的耐辐照性能，符合电缆在核电站中的运行环境要求。同时，优质的机械性能也确保了电缆在经受90℃导体温度的热老化过程中，60年的设计寿命。绝缘挤出时采用合适的模具和挤管式工艺，能有效保证云面层的连续性，为通过耐火耐冲击试验做保障。然后在绝缘层的外周绕包一层绕包带；接着在绕包带的外周挤包一层低烟无卤高阻燃隔氧层，该低烟无卤高阻燃隔氧层的氧指数大于35；低烟无卤高阻燃隔氧层在挤出过程中，采用挤压式模具挤出，目的使低烟无卤高阻燃隔氧层紧密的包裹在缆芯上，提高了阻燃、耐火耐冲击性能。通过上述材料选择及工艺的保证，电缆在进行试验时，结壳性能非常优越，有效保证整根电缆的骨架结构。然后在低烟无卤高阻燃隔氧层的外周编制一层总屏蔽层；在总屏蔽层的外周挤包一层外护套后再次进行辐照交联。电缆的外护套不但要具备很好的阻燃性能还必须有良好的机械性能，因此外护套为热固性的低烟无卤阻燃聚烯烃的外护套，外护套在挤出后进行辐照交联，以保证电缆的耐辐照性能。同时，良好的机械性能也保证了电缆60年的设计寿命。

Claims

1.新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆，其特征在于，在镀锡铜导体的外周绕包有锻烧白云母带，所述锻烧白云母带的外周由内向外挤包绝缘层，所述绝缘层的外周绕包一层绕包带，所述绕包带的外周挤包有低烟无卤高阻燃隔氧层，低烟无卤高阻燃隔氧层的氧指数大于35，所述低烟无卤高阻燃隔氧层的外周编织一层总屏蔽层，所述总屏蔽层的外周挤包有外护套。

2.根据权利要求1所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆，其特征在于，所述锻烧白云母带与绝缘层之间设有玻纤纱层，该玻纤纱层以编织的方式固定在锻烧白云母带的外周。

3.根据权利要求1所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆，其特征在于，所述锻烧白云母带由煅烧白云母纸、单层无碱玻纤布为补强材料，用耐高温有机硅胶粘合而成。

4.根据权利要求3所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆，其特征在于，所述锻烧白云母带的用量为170—190g/m²，其中锻烧云母的含量为120—130g/m²，单层无碱玻纤布含量为30—34g/m²，耐高温有机硅胶含量为20—26g/m²。

5.根据权利要求1所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆，其特征在于，所述外护套为热固性的低烟无卤阻燃聚烯烃的外护套。

6.一种新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆的制造方法，其特征在于，依次包括以下步骤：首先在镀锡铜导体的外周绕包锻烧白云母带，接着在锻烧白云母带的外周挤包绝缘层后进行辐照交联；然后在绝缘层的外周绕包一层绕包带；接着在绕包带的外周挤包一层低烟无卤高阻燃隔氧层，该低烟无卤高阻燃隔氧层的氧指数大于35；然后在低烟无卤高阻燃隔氧层的外周编织一层总屏蔽层；在总屏蔽层的外周挤包一层外护套后再次进行辐照交联。

7.根据权利要求6所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆的制造方法，其特征在于，在镀锡铜导体的外周绕包锻烧白云母带后，在锻烧白云母带的外周编织一层玻纤纱层，再在玻纤纱层的外周挤包绝缘层。

8.根据权利要求6所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火电缆的制造方法，其特征在于，所述锻烧白云母带由煅烧白云母纸、单层无碱玻纤布为补强材料，用耐高温有机硅胶粘合而成。

9.根据权利要求8所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆的制造方法，其特征在于，所述锻烧白云母带的用量为170—190g/m²，其中锻烧云母的含量为120—130g/m²，单层无碱玻纤布含量为30—34g/m²，耐高温有机硅胶含量为20—26g/m²。

10.根据权利要求6所述的新型核电站用低烟无卤阻燃型耐火耐冲击电缆的制造方法，其特征在于，所述外护套为热固性的低烟无卤阻燃聚烯烃的外护套。