CN103606405A - 35kV及以下新型环保型中压防火电缆及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种35kV及以下新型环保型中压防火电缆及其生产方法，该电缆在电力系统一旦发生火灾情况下，仍能保持电缆顺畅输送电力，满足应急照明、防火报警装置、自动消防及应急设备等的正常供电。该电缆的生产方法工艺先进，提高和改善了中压电缆的阻燃性能和防火性能，以适应中压配电系统等电力输电系统的应急输电工作需要。该电缆包括三组动力线芯、填充层及外围的防护层，所述动力线芯由内向外依次包括：导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层；防护层由内向外依次为防火层、阻燃包带层、铠装钢带层、隔氧层和外护套；所述防火层为环保陶瓷化硅橡胶材料层。

Description

35kV及以下新型环保型中压防火电缆及其生产方法

  

技术领域：

   本发明涉及一种防火电缆及其生产方法，具体为一种35kV及以下新型环保型中压防火电缆的生产方法，属于电缆制备技术领域。

  

背景技术：

随着我国社会经济建设步伐的日益加快，高层建筑、发电厂、核电站、交通隧道等重要场所的越来越需要火灾发生现场，通讯和电力线路必须保持一定时间内通畅运行，为人员疏散和财产物资的抢救争取宝贵时间。

目前，国内常见防火电缆以低压的居多，主要用于高层建筑等低压配电场所。但随着社会经济发展需要，中压配电系统，对电缆在火灾条件下的安全性也提出了更高的要求。现在市面上只有低压情况下使用的防火电缆，尚无中压防火电缆，所以有必要研制开发。 

  

发明内容：

本发明针对现有技术状况提供一种35kV及以下新型环保型中压防火电缆，该电缆在电力系统一旦发生火灾情况下，仍能保持电缆顺畅输送电力，满足应急照明、防火报警装置、自动消防及应急设备等的正常供电。

本发明的另一目的是提供上述新型环保型中压防火电缆的生产方法，该方法工艺先进，提高和改善了中压电缆的阻燃性能和防火性能，以适应中压配电系统等电力输电系统的应急输电工作需要。 

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种35kV及以下新型环保型中压防火电缆，包括三组动力线芯、填充层及外围的防护层，所述动力线芯由内向外依次包括：导体、导体屏蔽、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层；防护层由内向外依次为防火层、阻燃包带层、铠装钢带层、无卤隔氧层、和聚烯烃无卤阻燃外护套；其特征是：所述防火层为环保陶瓷化硅橡胶材料层。

所述金属屏蔽层为铜丝和铜带复合屏蔽。 

本发明防火电缆的生产方法，该方法包括以下步骤： 

一种35kV及以下新型环保型中压防火电缆，包括三组动力线芯、填充层及外围的防护层，所述动力线芯由内向外依次包括：导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层；防护层由内向外依次为防火层、阻燃包带层、铠装钢带层、隔氧层和外护套；其特征是：所述防火层为环保陶瓷化硅橡胶材料层。

金属屏蔽层为铜丝和铜带复合屏蔽。 

上述电缆的制备方法的具体步骤如下： 

1）将绞合好的紧压导体通过悬链式三层共挤的交联生产线分层一次成形，一次挤出导体屏蔽、交联聚乙烯绝缘层和绝缘屏蔽层，挤出温度控制在80℃-120℃，生产线速控制在5-10米/分钟，挤出后在氮气保护条件下加热交联，交联管加热温度为280℃-340℃；交联后再经过冷却段冷却形成动力线芯，冷却段水温度控制在35℃-60℃；

2）将动力线芯用铜丝缠绕再反向扎一层铜带，形成铜丝铜带屏蔽层；

3）然后用退扭式成缆机将扎好屏蔽层的三根动力线芯绞合为成缆线芯，成缆节距控制范围为28～30倍的成缆外径；

4）在开炼机将环保陶瓷化硅橡胶与2，4—二氯过氧化苯甲酰按重量比100/1混和加工成混炼胶，混炼胶通过连硫生产线密实地挤包在步骤3）的成缆缆芯上形成防火层，挤出时控制硫化管温度在102℃-115 ℃，硫化管蒸汽气压控制在0.01-0.07MPa，生产线速为3.0-5.0m/min； 

5）在电缆防火层外绕包阻燃包带；然后在外面间隙绕包二层镀锌钢带，间隙率45%～50%，形成铠装钢带层；

6）在电缆铠装钢带层外通过挤塑机挤包高阻燃型材料的隔氧层，挤出温度为120℃-160℃；

7）最后在电缆隔氧层外通过挤塑机将聚烯烃无卤阻燃外护套料挤包在电缆的最外层，挤出温度为120℃-160℃，生产线速8-10m/min。

步骤4）中的连硫机机头模套前衬装有四氟乙烯隔热垫。 

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明研制开发了一种采用特殊方式生产的中压防火电缆，该电缆防火层采用连硫方式挤包环保型陶瓷化硅橡胶材料。该环保型陶瓷化硅橡胶材料在常温下柔软且有弹性，被火烧后易于烧结成坚硬的陶瓷化壳体，能承受一定的水的喷淋和一定强度的震动，保证了线路在被烧蚀过程中，不短路、不起火、不延燃，具有很好的防火阻燃性。该电缆以优异的防火、阻燃特性，为中压防火电缆的发展开辟了新途径。

2、本发明的铜丝+铜带屏蔽结构不但起到静电屏蔽的作用，还起到了导通故障电流的作用，从而确保电缆安全运行。 

3、 该电缆防火层设计采用陶瓷化硅橡胶防火材料，该材料在750-800℃或以上的火焰中，在很短的时间内烧结成坚硬的陶瓷化壳体，并且在电缆经过90-180分钟或以上时间烧蚀后，保护电缆不被烧坏，且能承受一定的水的喷淋和一定强度的震动，还能保证线路的完整性。 

4、在电缆铠装层外设计了隔氧层，有效隔绝火源。该产品不仅可以满足中压配电系统的电能传输要求，而且由于设计了防火层，隔氧层，可以有效的保证电缆的防火要求，满足电缆在火灾条件下运行的安全性。 

5、本发明生产过程中，环保陶瓷化硅橡胶混炼后，采用有主动喂料的150连硫挤出机挤出，并且挤出机机身、机头不需要加热，为保持机头温度不超过60℃，本发明在挤出机的模套前设计了聚四氟乙烯隔热垫，该隔热垫衬装在挤出机的模套前，隔绝硫化管温度对模具温度的影响，以防止因模具温度升高，致使陶瓷化硅橡胶预交联产生而堵塞机头无法连续生产。 

附图说明:

图1为本发明电缆的结构示意图。

1-导体；2-导体屏蔽层；3-交联聚乙烯绝缘层；4-绝缘屏蔽层；5-铜丝铜带屏蔽层；6-无卤阻燃填充层；7-环保陶瓷化硅橡胶防火层；8-阻燃绕包带层；9-铠装钢带层；10-无卤隔氧层；11-聚烯烃无卤外护层。 

  

具体实施方式：

实施例一：

本发明的35kV及以下新型环保型中压防火电缆，包括三根动力线芯，每根动力线芯由导体1、导体屏蔽层2、交联聚乙烯绝缘层3、绝缘屏蔽层4、铜丝铜带屏蔽层5组成，三根动力线芯绞合成缆。采用密实的无卤阻燃填充层6，环保陶瓷化硅橡胶防火层7，阻燃绕包带岐8，钢带铠装层9，无卤隔氧层10，无卤阻燃外护层11。

  

实施例二：

实施例一所述电缆的具体生产方法如下：

1）将绞合好的紧压导体通过悬链式三层共挤的交联生产线分层一次成形，一次挤出导体屏蔽、交联聚乙烯绝缘层和绝缘屏蔽层，挤出机温度控制范围80～120℃，生产线速控制在8米/分钟，挤出后在氮气保护条件下加热交联，交联管加热温度控制范围280～340℃；交联后再经过冷却段冷却形成动力线芯，冷却段水温度控制在50℃；

3）将动力线芯用铜丝缠绕再反向稀疏绕扎一层铜带，形成铜丝铜带屏蔽层；

3）然后用退扭式成缆机将扎好屏蔽层的三根动力线芯绞合为成缆线芯，成缆节距控制为29倍的成缆外径；

4）在开炼机上将环保陶瓷化硅橡胶（深圳市沃尔核材股份有限公司生产的陶瓷化硅橡胶TC9710）与2，4—二氯过氧化苯甲酰混和加工成混炼胶，陶瓷化硅橡胶与2，4-二氯过氧化苯甲酰（二者重量比100/1），混炼胶通过连硫生产线密实地挤包在步骤3）的成缆缆芯上形成防火层，挤出时控制硫化管温度在115℃，硫化管蒸汽气压控制在0.07MPa，生产线速为3.0m/min；

5）在电缆防火层外绕包阻燃包带；然后在外面间隙绕包二层镀锌钢带，间隙率45%，形成铠装钢带层；

6）在电缆铠装钢带层外通过挤塑机挤包高阻燃型材料的隔氧层，挤出机身温度控制范围120℃～160℃；

7）最后在电缆隔氧层外通过挤塑机将护套料挤包在电缆的最外层，挤出机身温度控制范围120℃～160℃，生产线速8m/min。

步骤4）中的连硫机机头模套前衬装有四氟乙烯隔热垫。 

  

性能测定：

采用实施例二方法制备的中压防火电缆结构尺寸和性能如下：

额定电压8.7/15kV交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃A类耐火电力电缆WDZAN-YJF23-8.7/15   3×70

1.      导体  70mm²

2.      导体屏蔽：可交联半导电屏蔽料 标称厚度0.7mm

3.      绝缘：交联聚乙烯绝缘料 标称厚度4.5mm

4.      绝缘屏蔽：可交联半导电屏蔽料 标称厚度0.7mm

5.      铜丝铜带复合屏蔽：16根直径φ1.13铜丝稀疏缠绕+一层铜带反向绕扎

6.      防火层：环保型陶瓷化硅橡胶 TC9710 标称厚度3.5mm

7.      阻燃层：三层阻燃带重叠绕包

8.      铠装：二层镀锌钢带间隙绕包

9.      无卤隔氧层：高阻燃无卤护套料 标称厚度  3.0mm

10.  护套：无卤低烟聚烯烃护套料  标称厚度2.9mm

动力线芯绝缘材料采用交联聚乙烯绝缘，电缆导体长期工作温度达90℃，短路温度为250℃（持续时间≤4s）；

动力线芯采用铜丝铜带复合金属屏蔽，短路电流能从铜带屏蔽层中迅速通过，从而确保电缆安全运行；

③耐火试验：电缆在750~800℃火焰温度下，施加电缆额定工作电压，供火90min，期间电缆绝缘不击穿，试验结束后1小时内，对试样的完整性进行检查，在保持试验原始状态的情况下，给试样施加3.5U_O的试验电压持续15min，电缆绝缘不击穿。

④该电缆阻燃性能达成束燃烧A类 

⑤该电缆无卤性能：燃烧时HCl释放量少于5mg/g；PH值≥4.3；导电率≤10μS/mm；透光率（烟密度）≥60%。

⑥电缆常温下弯曲性能优良。 

该防火电缆经国家电线电缆质量监督检验中心试验测定： 

该电缆在750~800℃火焰温度下，施加电缆额定工作电压，供火90min，期间电缆绝缘不击穿，试验结束后1小时内，对试样的完整性进行检查，在保持试验原始状态的情况下，给试样施加3.5U_O的试验电压持续15min，电缆绝缘不击穿，电缆能保持通电。电缆阻燃性能达成束燃烧A类。电缆无卤性能：燃烧时HCl释放量少于5mg/g；PH值≥4.3；导电率≤10μS/mm；透光率（烟密度）≥60%。

  

Claims (4)

1.一种35kV及以下新型环保型中压防火电缆，包括三组动力线芯、填充层及外围的防护层，所述动力线芯由内向外依次包括：导体、导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层；其特征是：防护层由内向外依次为防火层、阻燃包带层、铠装钢带层、隔氧层和外护套；所述防火层为环保陶瓷化硅橡胶材料层。

2.根据权利要求1所述防火电缆，其特征是：所述金属屏蔽层为铜丝和铜带复合屏蔽。

3.权利要求1或2所述防火电缆的生产方法，其特征是：该方法的具体步骤如下：

1）将绞合好的紧压导体通过悬链式三层共挤的交联生产线分层一次成形，一次挤出导体屏蔽、交联聚乙烯绝缘层和绝缘屏蔽层，挤出温度控制在80℃-120℃，生产线速控制在5-10米/分钟，挤出后在氮气保护条件下加热交联，交联管加热温度为280℃-340℃；交联后再经过冷却段冷却形成动力线芯，冷却段水温度控制在35℃-60℃；

2） 将动力线芯用铜丝缠绕再反向扎一层铜带，形成铜丝铜带屏蔽层；

3）然后用退扭式成缆机将扎好屏蔽层的三根动力线芯绞合为成缆线芯，成缆节距控制范围为28～30倍的成缆外径；

4）在开炼机将环保陶瓷化硅橡胶与2，4—二氯过氧化苯甲酰按重量比100/1混和加工成混炼胶，混炼胶通过连硫生产线密实地挤包在步骤3）的成缆缆芯上形成防火层，挤出时控制硫化管温度在102℃-115 ℃，硫化管蒸汽气压控制在0.01-0.07MPa，生产线速为3.0-5.0m/min； 

5）在电缆防火层外绕包阻燃包带；然后在外面间隙绕包二层镀锌钢带，间隙率45%～50%，形成铠装钢带层；

6）在电缆铠装钢带层外通过挤塑机挤包高阻燃型材料的隔氧层，挤出温度为120℃-160℃；

7）最后在电缆隔氧层外通过挤塑机将聚烯烃无卤阻燃外护套料挤包在电缆的最外层，挤出温度为120℃-160℃，生产线速8-10m/min。

4.根据权利要求3所述防火电缆的生产方法，其特征是：所述步骤4）中的连硫机机头模套前衬装有四氟乙烯隔热垫。