CN105575535A - 一种耐火光纤复合低压电缆及其制作工艺 - Google Patents

一种耐火光纤复合低压电缆及其制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：电缆由外包层和内芯构成，内芯由至少三根电缆线芯和填充在电缆线芯之间的光缆单元绞合而成；光缆单元由一加强件和设在加强件四周的松套管组绞合成缆每个松套管内均设有光纤线芯；电缆线芯由导体和挤包在导体外侧的绝缘层构成，外包层由隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层依次包裹而成。本发明同时具备信息通讯和电力传输功能。光单元采用非金属结构直接复合在电力电缆成缆线芯的边侧，产品外径与普通低压电力电缆外径相同，在不增加电缆敷设成本的情况下，可同步实现电力光纤到户的上端连接和电力线路监测、预警等功能，提高故障反应速度，降低线路的维护成本。

Description

一种耐火光纤复合低压电缆及其制作工艺
技术领域
本发明涉及电缆的技术领域，具体地说是一种适用于1～3kV智能电网的耐火光纤复合低压电缆及其制作工艺。
背景技术
伴随着物联网的兴起，市场对于集电信、电力传输、电视、互联、物联网等多网融合功能的专用光纤复合电缆提出了更新的需求，使之成为智能电网建设中的重要组分。
目前，随着我国社会经济的高速发展，地铁、隧道、发电厂、核电站等重要工程设施及大型超市、会展中心等人员密集的地方越来越多，对电缆火灾情况下的安全性能提出了要求，要求电缆在火焰情况下仍能维持一段时间正常供电，以便于逃生和救援，所以急需一种耐火光纤复合低压电缆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的耐火光纤复合低压电缆及其制作工艺，它可克服现有技术中电缆在火焰情况下无法维持一段时间正常供电，安全性差的一些不足。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：所述的复合低压电缆由外包层和内芯构成，内芯由至少三根电缆线芯和填充在电缆线芯之间的光缆单元绞合而成；所述的光缆单元由一加强件和设在加强件四周的松套管组绞合成缆，松套管组的外部挤制保护套，每个松套管内均设有光纤线芯；所述的电缆线芯由导体和挤包在导体外侧绝缘层构成；所述的外包层由隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层依次包裹而成。
进一步的，光缆单元设有4-6个松套管组成的松套管组，松套管组的中心处设有树脂纤维增强塑料FRP制成的加强件，所述的保护套由阻水带和耐电痕护套构成，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱。
更进一步，内芯采用三根电缆线芯，三根电缆线芯排列成三角形，并在三角形的一侧边设置光缆单元；
内芯采用四根电缆线芯，四根电缆线芯排列成两个8字型，电缆线芯的一侧设有光缆单元，所述的光缆单元与其中两个电缆线芯相接。
本发明所述的工艺方案如下：一种耐火光纤复合低压电缆的制作工艺，其特征在于：所述的制作工艺包括如下步骤：a、制作电缆线芯，将圆形铜导体进行压紧处理，使得压紧后的导体外径缩小12%，然后在压紧导体外挤包绝缘层，制成电缆线芯备用；b、制作光缆单元，首先制作光纤松套管，光纤松套管内设有2-12芯光纤，将4-6根光纤松套管围成一个圆圈，圆圈中心处设置加强件，然后在光纤松套管外包覆保护套制成光缆单元，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱；c、产品组合，将光缆单元与电缆线芯一起挤包后进行成缆，在光缆单元与电缆线芯外依次挤包隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层。
使用时，本发明产品同时具备信息通讯和电力传输功能。光单元采用非金属结构直接复合在电力电缆成缆线芯的边侧，产品外径与普通低压电力电缆外径相同，在不增加电缆敷设成本的情况下，可同步实现电力光纤到户的上端连接和电力线路监测、预警等功能，提高故障反应速度，降低线路的维护成本。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为本发明又一实施例的结构示意图。
图3为本发明光缆单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
各附图中的标号表示如下：
1光缆单元、11松套管、12阻水纱、13加强件、14光纤、15阻水带、16耐电痕护套；
2电缆线芯、21导体、22绝缘层、3无碱玻璃绳、4隔热层、5耐火层、6隔氧层、7抗冲击层、8外护套层。
本发明所述的一种耐火光纤复合低压电缆，其与现有技术的区别在于：所述的复合低压电缆由外包层和内芯构成，内芯由至少三根电缆线芯和填充在电缆线芯之间的光缆单元绞合而成；所述的光缆单元由一加强件和设在加强件四周的松套管组绞合成缆，松套管组的外部挤制保护套，每个松套管内均设有光纤线芯；所述的电缆线芯由导体和挤包在导体外侧的绝缘层构成；所述的外包层由隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层依次包裹而成。
优选的，光缆单元设有4-6个松套管组成的松套管组，松套管组的中心处设有树脂纤维增强塑料FRP制成的加强件，所述的保护套由阻水带和耐电痕护套构成，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱。如采用4个松套管，则每个松套管的直径为加强件直径的1.2倍，如采用5个松套管，则每个松套管的直径为加强件直径的1.1倍，如采用6个松套管，则每个松套管的直径与加强件直径相同。同时，所述的松套管外径为2.0～2.5mm，壁厚大于等于0.35mm，每个松套管内设有2～12芯光纤，其中优选的为4芯。
优选的，内芯采用三根电缆线芯，三根电缆线芯排列成三角形，并在三角形的一侧边设置光缆单元；内芯采用四根电缆线芯，四根电缆线芯排列成两个8字型，连个8字型之间存在一个15度的夹角，电缆线芯的一侧设有光缆单元，所述的光缆单元与其中两个电缆线芯相接。电缆线芯的直径为光缆单元直径的1.5-1.8倍。
进一步，所述的隔热层与内芯之间，内芯的电缆线芯与光缆单元之间填充有无碱玻璃绳，隔热层由无碱玻璃纤维带绕包而成，厚度为0.4-0.6mm；耐火层采用陶瓷化聚烯烃料挤包在隔热层上制成，耐火层的厚度为2-4mm；隔氧层采用低烟无卤隔氧材料，挤包在耐火层上，厚度为1.2～2.2mm。
抗冲击层采用三层钢带间隙搭盖方式绕包在隔氧层上制成，钢带采用不锈钢钢带或者镀锌钢带；外护套阻燃聚乙烯货低烟无卤护套料制成，厚度为2～5mm；绝缘层采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘料挤包而成。
本发明所述的一种耐火光纤复合低压电缆的制作工艺，其与现有技术的区别在于：所述的制作工艺包括如下步骤：a、制作电缆线芯，将圆形铜导体进行压紧处理，使得压紧后的导体外径缩小12%，然后在压紧导体外挤包绝缘层，制成电缆线芯备用；b、制作光缆单元，首先制作光纤松套管，光纤松套管内设有2-12芯光纤，将4-6根光纤松套管围成一个圆圈，圆圈中心处设置加强件，然后在光纤松套管外包覆保护套制成光缆单元，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱；c、产品组合，将光缆单元与电缆线芯一起挤包后进行成缆，在光缆单元与电缆线芯外依次挤包隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层。
a步骤中，导体外侧绝缘层采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘料挤包而成，导体外侧绝缘层的厚度为导体直径的0.5-0.6倍；b步骤中，光缆单元设有4-6个松套管组成的松套管组，松套管组的中心处设有树脂纤维增强塑料FRP制成的加强件，所述的保护套由阻水带和耐电痕护套构成，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱；所述的松套管外径为2.0～2.5mm，壁厚大于等于0.35mm，每个松套管内设有2～12芯光纤。
c步骤中，组合时采用三根电缆线芯，三根电缆线芯排列成三角形，并在三角形的一侧边设置光缆单元；或者，产品组合时采用四根电缆线芯，四根电缆线芯排列成两个8字型，电缆线芯的一侧设有光缆单元，所述的光缆单元与其中两个电缆线芯相接。所述的隔热层与内芯之间，内芯的电缆线芯与光缆单元之间填充有无碱玻璃绳，隔热层由无碱玻璃纤维带绕包而成，厚度为0.4-0.6mm；耐火层采用陶瓷化聚烯烃料挤包在隔热层上制成，耐火层的厚度为2-4mm；隔氧层采用低烟无卤隔氧材料，挤包在耐火层上，厚度为1.2～2.2mm；抗冲击层采用三层钢带间隙搭盖方式绕包在隔氧层上制成，钢带采用不锈钢钢带或者镀锌钢带；外护套阻燃聚乙烯货低烟无卤护套料制成，厚度为2～5mm。
本发明所述的产品具有如下优点：
1.优异的耐火性能：电缆在额定工作电压下，火焰温度不低于750℃，在供火时间90min内熔断器不断。
2.经济性：设计合理的结构，选用合适耐火防火材料，既满足了电缆耐火的需要，又考虑材料选择、结构尺寸、电气性能，同时达到降低成本的目的。
3.环境友好型：无重金属、无毒、无味，对人体、环境不产生影响；防蚁、防鼠咬，防水、抗油。
4.良好的隔热性，导热系数0.09W/Mk,特别是烧蚀后的内部是均匀的蜂窝状，具有更好的耐火性和隔热性。
实施例1
1.制作电缆线芯
1.1导体绞合。采用圆形紧压铜导体，导体结构密实，同样导体截面积下，紧压后导体外径缩小10%左右，从而减小产品外径，便于安装、敷设。
1.2绝缘挤包。绝缘层采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘料，采用挤压式生产工艺，从而使材料紧密挤包在导体上，保证了产品的工艺质量。
2.制作光缆单元
2.1光纤松套管。松套管外径φ2.0～φ2.5mm，壁厚≥0.35mm，每管2～12芯光纤。同心度符合标准要求。光纤余长：2‰-3‰.束管纤膏填充应满足滴流试验要求。
2.2松套管绞合成缆。层绞式结构，中心采用非金属加强件FRP；缆芯填充阻水缆膏且包覆一层阻水带。
2.3挤制保护套。保护套采用AT耐电痕护套料，护套厚度：1.8～2.5mm.
3.产品组合。
导体绝缘挤包后进行成缆，同时绕包阻燃无卤带，绕包厚度0.4～0.6mm。阻燃无卤带环保无毒，具有耐高温和防火性能，隔热性能优良。在成缆工序中，三根电缆线芯围绕中心绞合，光缆单元作为一芯填充在三根电缆线芯空隙。其余空隙使用无卤不吸水填充绳填充。
4.隔热层。对于单芯电缆，在金属屏蔽外绕包无碱玻璃带，厚度0.4～0.6mm；对于三芯电缆，金属屏蔽后三芯进行成缆，线芯缝隙填充无碱玻璃绳，同时绕包无碱玻璃带，绕包厚度0.4～0.6mm。玻璃纤维带环保无毒，具有耐高温和防火性能，隔热性能优良。
5.耐火层。耐火层采用陶瓷化聚烯烃料挤包在隔热层上，陶瓷化聚烯烃料水平燃烧可以自熄不延燃，氧指数≥35以上；在350-1600℃有焰、无焰情况下，不熔融，不滴落，不脱落，不会造成二次火灾，能烧成坚硬的陶瓷状铠体，温度越高、时间越长烧后的陶瓷状铠体越坚硬，残余物为陶瓷无机物，残余量大于80%,陶瓷状铠体能形成蜂窝状陶瓷细微孔，可以起到很好的隔火、隔热效果，其优良的阻燃性又可以起到很好的防火的作用。
6.隔氧层。采用挤包方式，包覆在耐火层上，厚度1.2～2.2mm。材料为低烟无卤隔氧材料，材料氧指数不小于45，材料中填充大量水合金属氧化物，受热时，水分子蒸发，吸收大部分热量，可以降低电缆的温度，形成的水分子可以冲淡电缆周围氧气的浓度，燃烧的金属氧化物产物形成硬壳，包覆在缆芯外，阻止火焰和热量向电缆内部蔓延。同时隔氧层起到隔离套作用。
7.抗冲击层。采用两层间隙搭盖方式绕包在隔氧层上，根据不同规格，厚度分别选用0.2mm、0.5mm、0.8mm钢带。对于单芯电缆，选用不锈钢钢带；对于三芯电缆，选用镀锌钢带。钢带铠装，一是可以抗击冲击，二是可以阻隔火焰。
8.外护套。外护套采用挤包方式挤包在钢带铠装层上，厚度2～5mm。根据不同需要，可以选用阻燃聚乙烯货低烟无卤护套料。外护套起到保护作用。
实施例2
所述的复合低压电缆由外包层和内芯构成，内芯采用四根电缆线芯，四根电缆线芯排列成两个8字型，连个8字型之间存在一个15度的夹角，使得切割后的电缆易于制作连接端，电缆线芯的一侧设有光缆单元，所述的光缆单元与其中两个电缆线芯相接。电缆线芯的直径为光缆单元直径的1.6倍，保证了成缆的体积。所述的光缆单元由一加强件和设在加强件四周的松套管组绞合成缆，松套管组的外部挤制保护套，每个松套管内均设有光纤线芯；所述的电缆线芯由导体和挤包在导体外侧绝缘层构成；所述的外包层由隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层依次包裹而成。
优选的，光缆单元设有4-6个松套管组成的松套管组，松套管组的中心处设有树脂纤维增强塑料FRP制成的加强件，加强件的表面设有沿着径向设置的导向条，所述的导向条与松套管的外壁相接触，使得加强件与松套管之间可以滑动连接，这样就保证了光缆单元在弯曲、绕折的过程中可以使加强件相对滑动，保证了加强件的有效性和安全性。
所述的保护套由阻水带和耐电痕护套构成，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱。采用6个松套管，则每个松套管的直径与加强件直径相同，使得装配更为紧密，同时达到最佳的通信效果，保证了光缆单元的韧性和强度。同时，所述的松套管外径为2.1mm，壁厚为0.5mm，每个松套管内设有4芯光纤，其中优选的为4芯，4芯间隔布置。
进一步，所述的隔热层与内芯之间，内芯的电缆线芯与光缆单元之间填充有无碱玻璃绳，所述的无碱玻璃绳表面涂覆有纳米氢氧化铝，可以提高产品的防火性和绝缘性，同时使成缆更为紧密。
隔热层由无碱玻璃纤维带绕包而成，厚度为0.5mm；耐火层采用陶瓷化聚烯烃料挤包在隔热层上制成，耐火层的厚度为3mm；隔氧层采用低烟无卤隔氧材料，挤包在耐火层上，厚度为1.5mm。
抗冲击层采用三层钢带间隙搭盖方式绕包在隔氧层上制成，钢带采用镀锌钢带，层与层之间存在0.2mm的间隙，保证搭盖的效果，可以抗击冲击和阻隔火焰；外护套阻燃聚乙烯货低烟无卤护套料制成，厚度为3mm；绝缘层采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘料挤包而成。
实施例3
一种耐火光纤复合低压电缆的制作工艺，其与现有技术的区别在于：所述的制作工艺包括如下步骤：a、制作电缆线芯，将圆形铜导体进行压紧处理，使得压紧后的导体外径缩小12%，然后在压紧导体外挤包绝缘层，制成电缆线芯备用；b、制作光缆单元，首先制作光纤松套管，光纤松套管内设有2-12芯光纤，将4-6根光纤松套管围成一个圆圈，圆圈中心处设置加强件，然后在光纤松套管外包覆保护套制成光缆单元，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱；c、产品组合，将光缆单元与电缆线芯一起挤包后进行成缆，在光缆单元与电缆线芯外依次挤包隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层。
a步骤中，绝缘层采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘料挤包而成，导体外侧绝缘层的厚度为导体直径的0.6倍，保证成缆的尺寸；
b步骤中，光缆单元设有6个松套管组成的松套管组，松套管组的中心处设有树脂纤维增强塑料FRP制成的加强件，所述的保护套由阻水带和耐电痕护套构成，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱，所述的阻水纱表面附有阻水涂层，所述的阻水涂层采用聚丙烯酸盐颗粒涂层或者含水滑石阻燃涂层，增强阻水性能；
所述的松套管外径为2.3mm，壁厚为0.4mm，每个松套管内设有8芯光纤。
c步骤中，组合时采用三根电缆线芯，三根电缆线芯排列成三角形，并在三角形的一侧边设置光缆单元，光缆单元恰设置于两根电缆线芯连接处的凹陷部分，以不增大成缆的大小。
所述的隔热层与内芯之间，内芯的电缆线芯与光缆单元之间填充有无碱玻璃绳，所述的无碱玻璃绳表面涂覆有纳米氢氧化铝，隔热层由无碱玻璃纤维带绕包而成，厚度为0.45mm；耐火层采用陶瓷化聚烯烃料挤包在隔热层上制成，耐火层的厚度为3.1mm；隔氧层采用低烟无卤隔氧材料，挤包在耐火层上，厚度为1.75mm；抗冲击层采用三层钢带间隙搭盖方式绕包在隔氧层上制成，钢带采用不锈钢钢带或者镀锌钢带；外护套阻燃聚乙烯货低烟无卤护套料制成，厚度为4.2mm。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：所述的复合低压电缆由外包层和内芯构成，内芯由至少三根电缆线芯和填充在电缆线芯之间的光缆单元绞合而成；
所述的光缆单元由一加强件和设在加强件四周的松套管组绞合成缆，松套管组的外部挤制保护套，每个松套管内均设有光纤线芯；
所述的电缆线芯由导体和挤包在导体外侧的绝缘层构成；
所述的外包层由隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层依次包裹而成。
2.根据权利要求1所述的一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：光缆单元设有4-6个松套管组成的松套管组，松套管组的中心处设有树脂纤维增强塑料FRP制成的加强件，
所述的保护套由阻水带和耐电痕护套构成，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱。
3.根据权利要求1所述的一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：内芯采用三根电缆线芯，三根电缆线芯排列成三角形，并在三角形的一侧边设置光缆单元；
内芯采用四根电缆线芯，四根电缆线芯排列成两个8字型，电缆线芯的一侧设有光缆单元，所述的光缆单元与其中两个电缆线芯相接。
4.根据权利要求2所述的一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：所述的松套管外径为2.0～2.5mm，壁厚大于等于0.35mm，每个松套管内设有2～12芯光纤。
5.根据权利要求1所述的一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：所述的隔热层与内芯之间，内芯的电缆线芯与光缆单元之间填充有无碱玻璃绳，所述的无碱玻璃绳表面涂覆有纳米氢氧化铝，隔热层由无碱玻璃纤维带绕包而成，厚度为0.4-0.6mm；
耐火层采用陶瓷化聚烯烃料挤包在隔热层上制成，耐火层的厚度为2-4mm；
隔氧层采用低烟无卤隔氧材料，挤包在耐火层上，厚度为1.2～2.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种耐火光纤复合低压电缆，其特征在于：抗冲击层采用三层钢带间隙搭盖方式绕包在隔氧层上制成，钢带采用不锈钢钢带或者镀锌钢带；外护套阻燃聚乙烯货低烟无卤护套料制成，厚度为2～5mm；
绝缘层采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘料挤包而成。
7.一种耐火光纤复合低压电缆的制作工艺，其特征在于：所述的制作工艺包括如下步骤：a、制作电缆线芯，将圆形铜导体进行压紧处理，使得压紧后的导体外径缩小12%，然后在压紧导体外挤包绝缘层，制成电缆线芯备用；b、制作光缆单元，首先制作光纤松套管，光纤松套管内设有2-12芯光纤，将4-6根光纤松套管围成一个圆圈，圆圈中心处设置加强件，然后在光纤松套管外包覆保护套制成光缆单元，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱；c、产品组合，将光缆单元与电缆线芯一起挤包后进行成缆，在光缆单元与电缆线芯外依次挤包隔热层、耐火层、隔氧层、抗冲击层和外护套层。
8.根据权利要求7所述的一种耐火光纤复合低压电缆的制作工艺，其特征在于：a步骤中，绝缘层采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘料挤包而成，导体外侧绝缘层的厚度为导体直径的0.5-0.6倍；
b步骤中，光缆单元设有4-6个松套管组成的松套管组，松套管组的中心处设有树脂纤维增强塑料FRP制成的加强件，所述的保护套由阻水带和耐电痕护套构成，所述的保护套与松套管之间，松套管与加强件之间填充有阻水纱；
所述的松套管外径为2.0～2.5mm，壁厚大于等于0.35mm，每个松套管内设有2～12芯光纤。
9.根据权利要求7所述的一种耐火光纤复合低压电缆的制作工艺，其特征在于：c步骤中，组合时采用三根电缆线芯，三根电缆线芯排列成三角形，并在三角形的一侧边设置光缆单元；
或者，产品组合时采用四根电缆线芯，四根电缆线芯排列成两个8字型，电缆线芯的一侧设有光缆单元，所述的光缆单元与其中两个电缆线芯相接。
10.根据权利要求7所述的一种耐火光纤复合低压电缆的制作工艺，其特征在于：c步骤中，所述的隔热层与内芯之间，内芯的电缆线芯与光缆单元之间填充有无碱玻璃绳，所述的无碱玻璃绳表面涂覆有纳米氢氧化铝，隔热层由无碱玻璃纤维带绕包而成，厚度为0.4-0.6mm；
耐火层采用陶瓷化聚烯烃料挤包在隔热层上制成，耐火层的厚度为2-4mm；
隔氧层采用低烟无卤隔氧材料，挤包在耐火层上，厚度为1.2～2.2mm；
抗冲击层采用三层钢带间隙搭盖方式绕包在隔氧层上制成，钢带采用不锈钢钢带或者镀锌钢带；外护套阻燃聚乙烯货低烟无卤护套料制成，厚度为2～5mm。
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