CN103854796A - 一种可恢复式线型防湿感温电缆 - Google Patents

一种可恢复式线型防湿感温电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可恢复式线型防湿感温电缆，包括多个经绞合的导体；每个导体包括位于中部的导线以及包覆在导线外部的绝缘层，绝缘层采用负温度系数热敏材料制成；将多个导体绞合成缆芯，在所述缆芯外部包覆单面金属塑料复合带，在单面金属塑料复合带中设引流线，所述单面金属塑料复合带的金属层面向内，塑料层面向外；在单面金属塑料复合带外部包覆护套层，在护套层外部包覆感温变色发光层。本发明提出的可恢复式线型防湿感温电缆，结构简单、在过载或高温环境下使用安全。

Description

一种可恢复式线型防湿感温电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种可恢复式线型防湿感温电缆。
背景技术
普通电力电缆的绝缘和护套材料一般为聚氯乙烯、交联聚烯烃等，这些材料在电缆过载或者高温场合等会迅速老化直至电缆出现故障。电缆安全性中有一最重要的安全电流值，因电缆负荷运作所产生热量不同会导致线材本身温度不同，在电器使用超过安全电流过载造成温升时，无法快速直接判断电缆的使用安全性。
常用的感温电缆的工作原理是，环境温度升高时，金属丝之间阻值变化，或者发生短路，实现警报输出。
常用的感温电缆有以下几种：
（1）利用负温度系数（NTC）热敏电阻的同轴感温电缆，一旦有火情发生，负温度系数（NTC）热敏电阻材料因温度升高，其阻值随之发生变化，由信号解码器感知阻值并报警；
这类感温电缆在点值上精度较高，但长度增加时精度会变差，受环境温度影响较大容易发生误报；
（2）两根以上热敏电缆绞绕组成的感温电缆，发生火情时热敏材料熔解，内部包裹的金属丝发生短路，进行报警；但这类感温电缆在热敏材料融化后就必须更换；
（3）热敏电缆与负温度系数热敏电阻材料绞绕组成的感温电缆，一旦有火情发生，负温度系数（NTC）热敏电阻材料因温度升高，其阻值随之发生变化，通过信号解码器感知这一变化，进行信号转换，通过微机处理，实现火警报警；热敏材料融化后会发生负温度系数与热敏电阻材料混合，影响其特性，也存在后必须更换的缺点。
这些感温电缆，存在着无法在电缆断路前对温度进行预警的问题，而且使用后需更换。同时，两根以上绞合形成的感温电缆，存在受热温度不均匀、响应时间长、灵敏度差等问题。因此，如何避免电缆在过载、高温的场所安全使用，杜绝安全隐患，保护及其他设备不被损坏，一直是行业探索的问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种可恢复式线型防湿感温电缆，其结构简单、在过载、高温或潮湿环境下使用安全。
本发明提出的一种可恢复式线型防湿感温电缆，包括多个经绞合的导体；每个导体包括位于中部的导线以及包覆在导线外部的绝缘层，绝缘层采用负温度系数热敏材料制成；将多个导体绞合成缆芯，在所述缆芯外部包覆单面金属塑料复合带，在单面金属塑料复合带中设引流线，所述单面金属塑料复合带的金属层面向内，塑料层面向外；在单面金属塑料复合带外部包覆护套层，在护套层外部包覆感温变色发光层。
优选地，所述感温变色发光层的变色温度低于所设定的所述负温度系数热敏材料制成的绝缘层的电阻达到阈值的温度。
优选地，所述感温变色发光层采用可逆感温变色材料和聚氯乙烯树脂或聚乙烯树脂制成。
优选地，所述导线采用多根相互绞合的弹性钢丝制成。
优选地，所述单面金属塑料复合带为单面铝塑复合带或铜塑复合带，并且所述单面金属复合带的绕包方向与所有所述导体的绞合方向相同。
优选地，所述引流线采用镀锡铜丝制成。
优选地，所述护套层采用阻燃聚乙烯制成。
本发明中，所采用的负温度系数热敏材料制成的绝缘层，温度灵敏度高，具有较高的结构稳定性和负温度系数（NTC）效应重复性，在预定的温度范围内，使得导线之间的电阻随温度上升而迅速减小，当温度达到设定值时，快速发生短路，当温度降低时，导线间的绝缘层再次绝缘，实现可恢复感温；采用单面铝塑复合带作为绕包层，并且铝金属层面向内，塑料层面向外，塑料层起到防潮防腐蚀的作用，铝金属层增加导体之间的热接触面积，在达到设定温度时，反应时间缩短，灵敏度提高；最外层的发光变色层起到辅助作用，对电缆的工作温度进行直观预警，热敏材料绝缘层和发光层的设置，实现电缆可恢复感温性能的双重保证。
本发明的优选方案中，感温变色发光层的变色温度低于所设定的负温度系数热敏材料制成的绝缘层的电阻达到阈值的温度，使得能够在电缆断路之前，对电缆工作温度起到直观预警的作用，进一步保护电缆；单面铝塑复合带的绕包方向与所述导体的绞合方向相同，达到进一步稳固经绞合的导体结构的目的；在单面铝塑复合带内设引流线，可保证电缆具有连续屏蔽效果，并有利于电力电缆进行接地处理。
附图说明
图1为本发明提出的一种可恢复式线型防湿感温电缆的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种可恢复式线型防湿感温电缆的结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种可恢复式线型防湿感温电缆，包括由三个导体1绞合而成的缆芯。
导体1内部为采用弹性钢丝制成的导线11，导线11外部包覆绝缘层12。绝缘层12采用的负温度系数热敏材料制成，采用这种材料制成的绝缘层12使得邻近导体1的导线11之间的电阻在某一温度范围内，随温度上升而迅速减小。
将三个导体1正规同心绞合形成缆芯，在所有导体1外部包覆单面铝塑复合带2，单面铝塑复合带2的铝金属层面向内，塑料层面向外，并且单面铝塑复合带2的绕包方向与所有导体1的绞合方向相同。从而，单面铝塑复合带2从外部将三个导体1紧紧地束缚在一起，对所有导体的结构进行了稳定处理。由于铝金属层为良导线，铝金属层包覆三个导体1的绝缘层12，增加了导体1之间的热接触面积。同时，单面铝塑复合带2起到屏蔽外部电磁波的作用，并且可防潮及防止外部化学品的腐蚀。单面铝塑复合带2内设一根镀锡铜丝3作为引流线，可保证电缆具有连续屏蔽效果，也有利于进行接地处理。
单面铝塑复合带2外部包覆采用阻燃聚乙烯制成的护套层4，提高了电缆的防潮和阻燃性能。在护套层4外部包覆感温变色发光层5，该感温变色发光层5采用可逆感温变色材料和聚氯乙烯树脂或聚乙烯树脂制成，其颜色随温度升高发生变化，其变色温度低于所设定的绝缘层电阻达到阈值的温度。
在电缆工作中，电缆工作温度升高，最外层感温变色发光层5颜色发生变化，直观地预警电缆温度的异常。随着电缆工作温度的继续升高，绝缘层12的阻值随之减少，当其达到预定阈值时，单面金属塑料复合带2的优异的热传导效果，缩短了电缆的响应时间，进一步提高电缆的灵敏度，使得电缆快速发生短路，及时切断安全隐患。当温度降低时，感温变色发光层5颜色发生逆向变化，绝缘层12再次绝缘，实现可恢复感温。负温度系数热敏材料绝缘层12和可逆感温发光层5的设置，实现电缆可恢复感温性能的双重保障。
优选地，绝缘层12所采用的负温度系数热敏材料按质量份数比包括下列组分：100份聚乙烯、2-8份碳纳米管、1-4份氧化锌、0.5-4份石蜡、0-3份偶联剂、0-2份十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）；具体地，100份聚乙烯、5份碳纳米管、2份氧化锌、3份石蜡、1份偶联剂、1份十六烷基三甲基溴化铵。在这种热敏材料制成的绝缘层12中，碳纳米管作为导电填料，具有导电性导热性好的优点，同时增加了绝缘层12的防腐耐热性；CTAB使得碳纳米管在材料中均匀分布，在其中形成紧密分布的电热网路，使其导电和导热效果更加突出。这种负温度系数热敏材料温度灵敏度高，具有较高的结构稳定性和NTC效应重复性。
根据本实施例提出的可恢复式线型防湿感温电缆，可根据需要选择不同的热敏材料和感温变色材料，制成报警温度不同的可恢复式线型防湿感温电缆。经检测，可实现下列报警温度等级（℃）：报警温度为70℃，不动作温度为45℃；报警温度为85℃，不动作温度为60℃；报警温度为105℃，不动作温度为75℃；报警温度为138℃，不动作温度为85℃；报警温度为180℃，不动作温度为108℃，其中动作温度误差为±10%。
此外，根据本实施例的可恢复式线型防湿感温电缆经检测，短时可复用最高耐热温度不低于1.4倍动作温度；在正常情况下使用寿命30年；普通型感温电缆外径为3.5mm，编织型感温电缆外径为4.5mm；普通型感温电缆重量为1.5kg/100m；最高工作环境温度不超过不动作温度；可承受拉力为120N；绝缘层耐压10KV；适用湿度范围小于95%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，包括多个经绞合的导体（1）；每个导体（1）包括位于中部的导线（11）以及包覆在导线（11）外部的绝缘层（12），绝缘层（12）采用负温度系数热敏材料制成；将多个导体（1）绞合成缆芯，在所述缆芯外部包覆单面金属塑料复合带（2），所述单面金属塑料复合带（2）的金属层面向内，塑料层面向外；在单面金属塑料复合带（2）外部包覆护套层（4），在护套层（4）外部包覆感温变色发光层（5）。
2.根据权利要求1所述的可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，所述感温变色发光层（5）的变色温度低于所设定的所述负温度系数热敏材料制成的绝缘层（12）的电阻达到阈值的温度。
3.根据权利要求1所述的可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，在所述单面金属塑料复合带（2）中设引流线（3），
4.根据权利要求3所述的可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，所述引流线（3）采用镀锡铜丝制成。
5.根据权利要求1所述的可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，所述导线（11）采用多根相互绞合的弹性钢丝制成。
6.根据权利要求1所述的可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，所述单面金属塑料复合带（2）为单面铝塑复合带或铜塑复合带，并且所述单面金属复合带（2）的绕包方向与所有所述导体（1）的绞合方向相同。
7.根据权利要求1所述的可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，所述感温变色发光层（5）采用可逆感温变色材料和聚氯乙烯树脂或聚乙烯树脂制成。
8.根据权利要求1所述的可恢复式线型防湿感温电缆，其特征在于，所述护套层（4）采用阻燃聚乙烯制成。
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