CN107833690A - 环保型耐火中压多芯电缆及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种可有效提高电缆载流量、改善电缆耐热和耐火性能的环保型耐火中压多芯电缆及其制造方法。包括三根电缆内芯、将所有电缆内芯包裹其中的捆扎层、填充在电缆内芯与捆扎层之间空隙中的填充物、设置于捆扎层之外的铠装层和外护套,每根电缆内芯由电缆导体、共挤层和金属屏蔽层构成,共挤层分别为导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层,共挤层采用挤包方式一次同时挤出;电缆导体由若干根圆形退火铜丝分层绞合成中压紧压圆形导体。其可有效减轻电缆的自身重量,使得电缆具有良好的导电性和防腐性。其内的测温光缆,可实时监测电缆本体长度方向上每个点的温度及各点温度变化情况,实现智能实时监控管理。综合耐火层可有效提高电缆的耐高温能力。

Description

环保型耐火中压多芯电缆及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种中压电缆及其制造方法,特别涉及一种新型的可测温环保型耐火 中压电缆及其制造方法。
背景技术
[0002] 中压电缆是城市中的动力干线,随着国家经济的快速发展及人民生活水平的不断 提高,电力需求量随之大幅度增加,原有城市电网无法满足需求,城市电网的扩容势在必 行;加之城市化建设速度的加快,造成城市周边架空线路大量落地(即改用地埋式电缆),因 而,加剧了城市电缆沟道的负担,电缆的防火就成为不容忽视问题。
[0003] 现有技术中的中压电缆防火多采用在电缆表面刷防火涂料、电缆上堆积防火包及 覆盖防火槽盒等方法,因堆积防火包及覆盖防火槽盒使电缆散热能力变差,造成电缆载流 量的大幅下降,如果电缆本身具备了耐火性能,将降低线路防火费用,并可有效的提高电缆 载流量。
[0004] 另外,由于电网越来越庞大,原有的人工调配负荷已不适用,建立智能化的电网已 成为必然,电网负荷调节控制参数的建立是电网智能化建立先决条件,对于中压电缆来说, 电缆本体长期在允许的温度下运行是保证电缆线路寿命及安全的重要保证,智能电网可根 据该参数调节线路负载以保证线路的安全长期使用,也可通过该参数对电缆异常温度点查 找原因及时排除不安全因素。而普通的中压电缆在意外燃烧后即宣告报废,无法修复再利 用,因此增加了二次投入费用,如果电缆具备了耐火性能并且能够在意外燃烧时没有损伤 电缆本体,并可修复使用,这样就会降低整个线路的投资成本。
发明内容
[0005]本发明提供一种可有效提尚电缆载流量、改善电缆耐热和耐火性能的环保型耐火 中压多芯电缆及其制造方法。
[0006]为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
[0007]本发明的环保型耐火中压多芯电缆,包括三根电缆内芯、将所有电缆内芯包裹其 中的捆扎层、填充在电缆内芯与捆扎层之间空隙中的填充物、设置于捆扎层之外的铠装层 和外护套,其特征在于:每根电缆内芯由电缆导体、共挤层和金属屏蔽层构成,所述共挤层 为三层结构,分别为导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层,共挤层采用挤包方式一次同时挤 出;所述电缆导体由若干根圆形退火铜丝分层绞合成中压紧压圆形导体。
[0008]所述金属屏蔽层采用石墨烯复合铜带以绕包方式或采用石墨烯复合铜丝以疏绕 方式在所述绝缘屏蔽层之外设置;采用石墨烯复合铜带屏蔽时,石墨烯复合铜带的重叠率 不小于I5%;采用石墨烯复合铜丝屏蔽时,先在所述绝缘屏蔽层外绕包一层15.厚度的半 导电缓冲带,再在该半导电缓冲带外疏绕一层石墨烯复合铜丝,之后,再在石墨烯复合铜丝 外绕扎一层厚度为o.lmm的石墨烯复合铜带。
[0009]所述捆扎层采用低烟无卤高阻燃包带以绕包方式设置于所述填充物之外,绕包 时,低烟无卤高阻燃包带的重叠率不小于15%。
[0010] 所述低烟无卤高阻燃包带的厚度为〇_2mra,其上含有大量金属氧化物。
[0011] 所述填充物为低烟无卤高阻燃填充绳,填充后的成缆形状圆整,在填充空间内紧 贴每根电缆内芯的金属屏蔽层外壁的位置设置至少一根测温光缆,测温光缆沿电缆轴线方 向布设。
[0012]在所述拥扎层外采用低烟无商隔氧层材料以挤包方式设置隔离套,该隔离套内含 有大量可有效降低外部热量传入电缆内氢氧化铝粉。 T
[0013]在所述铠装层与外护套之间设有综合耐火层,该综合耐火层由隔氧挤包层、陶瓷 化聚烯烃层和隔氧绕包层构成,其中,
[0014]隔氧挤包层,采用低烟无卤隔氧层材料以挤包方式设置,该材料内含有大量的可 有效降低外部热量传入电缆内的氢氧化铝粉;
[0015] 陶瓷化聚烯烃层,采用耐火陶瓷化聚烯烃料以挤包方式设置;
[0016] 隔氧绕包层,采用以玻璃丝布带为基材的低烟无卤带以绕包方式设置,该隔氧绕 包层厚度为0.2mm,重叠率不小于15%。
[0017] 本发明的制造环保型耐火中压多芯电缆的方法,包括以下步骤:
[0018] 1)拉制铜丝,按常规方法将无氧铜杆拉制成设定直径的铜丝并在铜氧化温度点下 消除应力,之后,将铜丝置于保护气体环境中加热至5〇0_55〇°C重结晶退火;
[0019] 2)绞制电缆导体,将若干根退火后的铜丝分层绞制成中压紧压圆形电缆导体,紧 压系数不小于0.9;
[0020] 3)制作共挤层,采用挤包方式在所述电缆导体外一次挤出导体屏蔽层、绝缘层和 绝缘屏蔽层,其中,导体屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层分别选用PJ-10交联型半导电屏蔽材 料、YJ-10型化学交联绝缘材料和PBJ-10可剥离型交联半导电屏蔽材料所制;
[0021] 4)金属屏蔽层制作,采用石墨烯复合铜带以绕包方式或采用石墨烯复合铜丝以疏 绕方式在所述绝缘屏蔽层外形成并与电缆导体、共挤层共同构成电缆内芯;
[0022] 采用石墨烯复合铜带屏蔽时,绕包石墨烯复合铜带的重叠率不小于15%;
[0023]采用石墨烯复合铜丝屏蔽时,先在所述绝缘屏蔽层外绕包一层1.5mm厚度的半导 电缓冲带,再在半导电缓冲带外疏绕一层石墨烯复合铜丝,相邻铜丝平均间隙不大于4mm, 任何两根相邻铜丝间隙应不大于8mm,再在石墨烯复合铜丝外绕扎0.1mm厚的石墨烯复合铜 带;
[0024] 5)电缆本体制作,将三根电缆内芯分别置于等边三角形的一个顶点,其间以各自 的金属屏蔽层相切设置,将低烟无卤高阻燃填充绳填充于三根电缆内芯之间的空间内并使 之填充圆整构成电缆本体,之后,在成缆后的电缆本体外绕扎粘结有大量氧化镁粉的低烟 无卤高阻燃包带,该低烟无卤高阻燃包带的宽度为0.2mm,绕扎时的重叠率不小于15%,在 填充填充绳时,在每根电缆内芯的旁侧预置一根测温光缆;
[0025] 6)隔离套制作,在所述低烟无卤高阻燃包带外采用挤包方式设置由EVA、含结晶水 的氢氧化铝和其它功能性助剂混合而成的材料制作的低烟无卤隔氧隔离套,在该隔离套内 混合有大量可有效降低外部热量传入电缆内部的氢氧化铝粉;
[0026] 7)制作铠装层,使用普通型钢带铠装或连锁式铠装以绕包方式在所述隔离套外设 置铠装层,采用普通型钢带铠装的间隙不大于普通型钢带宽度的50%;连锁式铠装时,铠装 乳纹节距为20-25mm,乳纹深度为3-5mm;
[0027] 8)制作由隔氧挤包层、陶瓷化聚烯烃层和隔氧绕包层构成的综合耐火层:
[0028] a.在所述铠装层外,采用挤包方式设置由EVA、含结晶水的氢氧化铝和其它功能性 助剂混合而成的材料制作的低烟无卤的隔氧挤包层,该隔氧挤包层内含有大量的可有效降 低外部热量传入电缆内部的金属氧化物,挤包时,采用低烟无卤型挤塑机螺杆,机身加热段 温度分别为:送料段:100-110°C ;压缩段:110-130°C ;均化段:130-145°C ;机颈:145-150°C ; 机头:145-150°C ;该隔氧挤包层挤出时熔融态经三层滤网40/80/40目过滤;
[0029] b.在所述隔氧挤包层外,采用挤包方式设置由耐火陶瓷化聚烯烃材料制作的陶瓷 化聚烯烃层,挤包时,采用低烟无卤型挤塑机螺杆,机身加热段温度分别为:送料段:11〇-130°C ;压缩段:130-145°C ;均化段:140-160°C ;机颈:150-170°C ;机头:170-180°C ;陶瓷化 聚烯烃层挤出时熔融态经三层滤网40/80/40目过滤;
[0030] C.在所述陶瓷化聚烯烃层外,采用绕包方式设置由玻璃丝布带为基材的低烟无卤 带制作的隔氧绕包层,隔氧绕包层的层数为一层,厚度0.2mm,重叠率不小于15%;
[0031] 9)在所述的隔氧绕包层外,采用挤包方式设置由低烟无卤非金属材料制作的外护 套。
[0032] 所述导体屏蔽层厚度为:0.6-1.2mm;绝缘层厚度为:3.95-4.8mm,绝缘层偏芯度不 超过15%;绝缘屏蔽层厚度为:0.6-1.2mm。
[0033] 所述铠装层采用的普通型钢带为镀锌钢带,该钢带的厚度为〇.8mm,宽度为60mm, 钢带层数为两层,绕包方式为间隙搭盖绕包。
[0034]本发明在电缆内芯中设置共挤层不仅可达到屏蔽和绝缘作用,而且还可有效保护 导体屏蔽层完整光滑,还可减轻电缆的自身重量。电缆内芯的外层采用石墨烯复合铜带或 石墨烯复合铜丝构成的金属屏蔽层,使得该电缆金属屏蔽层具有良好的导电性和防腐性, 可有效防止金属屏蔽层中所用的铜带或铜丝被氧化,从而,提高该电缆在出现意外故障时 的电流在所述铜带中的通流能力。
[0035]本发明在金属屏蔽层外侧设置测温光缆,可实时监测电缆本体长度方向上每个点 的温度及各点温度变化情况,由此,可使总控台能够及时掌握电缆的实时工作温度,从而实 现智能实时监控管理。
[0036]本发明还在铠装层外设置由隔氧挤包层、陶瓷化聚烯烃层和隔氧绕包层构成的综 合耐火层,使得该电缆耐高温能力提高,尤其当电缆意外燃烧时,该综合耐火层在高温情况 下所形成的陶瓷化铠体在较长的时间内,可有效阻止外部热量传入电缆本体内而影响该电 缆的正常运行,有效提高了该电缆的安全可靠性和大大延长电缆的使用寿命。当长时间燃 烧的电缆无法正常使用时,其可通过机械方式破除所述的陶瓷化铠体,对该铠体内的电缆 本体加以完全的回收再利用(即在该电缆本体外重新制作综合耐火层和外护套即可)。既节 约投资成本又绿色环保。
附图说明
[0037]图1是本发明的电缆断面结构示意图。
[0038]附图标记如下:
[0039]电缆导体1、共挤层2、导体屏蔽层21、绝缘层22、绝缘屏蔽层23、金属屏蔽层3、捆扎 层4、隔离套5、铠装层6、综合耐火层7、隔氧挤包层71、陶瓷化聚烯烃层72、隔氧绕包层73、夕卜 护套8、电缆本体9、电缆内芯91、填充空间92、测温光缆93。 具体实施方案
[0040] 如图1所示,本发明的可测温环保型耐火中压电缆由三根电缆内芯91、将所有电缆 内芯91包裹其中的捆扎层4、填充在电缆内芯91与捆扎层4之间空隙中的填充物、设置于捆 扎层4之外的隔离套5、铠装层6、综合耐火层7和外护套8构成。
[0041]每根电缆内芯91由电缆导体1、共挤层2和金属屏蔽层3构成,所述共挤层2为三层 结构,分别为导体屏蔽层21、绝缘层22和绝缘屏蔽层23,共挤层2米用挤包方式一次同时挤 出;所述电缆导体1由若干根圆形退火铜丝分层绞合成中压紧压圆形导体。
[0042]以下以制作可达到GB/T12706 • 2-2008《额定电压6kV (Um = 7 • 2kV)到30kV (Um = 36kV)电缆》及GB12666 • 6《电线电缆燃烧试验方法耐火特性试验》A级耐火电缆、额定电压 8.7/10kV、三芯铜导体和标称截面为3〇Omm2的环保型耐火中压多芯电缆(又称:可测温交联 聚乙烯绝缘钢带铠装低烟无卤阻燃电缆),来说明本发明的制作方法,其制作步骤如下: [0043] 一、拉制铜丝(以下简称拉丝)
[0044] 将符合GB/T3952_2〇08《电工用铜线坯》中TU1型、直径® 8腿、20。(:时电阻率不大于 0• 017241 Q • mm2/m的无氧铜杆按现有技术拉制成直径1 • 2- 4.5的铜丝,铜丝出线速度 为3_25m/s,拉制铜丝后,第一个阶段把铜丝预加热到250°C左右(铜氧化温度点以下),预热 段长度9.5m,然后将铜丝加热到500-55(TC (氮气为保护气)重结晶,加热段长度4m,经水冷 却后用压缩空气吹干降温至80°C以下。
[0045]以下以拉制成的铜丝直径为2.62mm的圆铜单线为例,详述拉丝工艺:
[0046]拉丝采用的生产设备为可连续退火且为九模滑移式高速铜大拉机。
[0047] 拉丝箱体内的聚晶铜拉摸配模为:
[0048] 第一道模具孔径尺寸为〇) 7.0mm,
[0049] 第二道模具孔径尺寸为O 5.75mm,
[0050] 第三道模具孔径尺寸为〇 4.8mm,
[0051] 第四道模具孔径尺寸为¢4.03mm,
[0052] 第五道模具孔径尺寸为O 3.43腕,
[0053] 第六道模具孔径尺寸为O 2.95mm,
[0054] 第七道模具孔径尺寸为O 2.64mm。
[OO55]与现有技术相比,本发明的拉丝方法的优点如下:
[005 6 ] 1、由于拉丝模具采用聚晶铜拉摸,且每道拉丝模具间的滑移系数控制在^卜 1 • 015间,可使拉制的铜丝表面光滑圆整,尺寸精确;
[0057] 2、铜丝退火采用直流退火氮气保护方式,铜线退火分两部分,第一部分铜线预热, 预热温度为25〇°C (铜线氧化温度以下),第二部分为铜线的重结晶,温度控制在5〇〇-55(TC (氮气为保护气,防止氧化);退火铜线的冷却采用水冷的方式,冷却水槽的长度能满足最高 生产速度下铜线冷却的要求。铜丝退火采用直流退火氮气保护方式,一方面是铜丝不易氧 化发黑,二是重结晶后使铜丝晶粒结构更加均匀,抗拉强度和断裂伸长率一致,在制作圆形 紧压导体时变形均勾,不会产生拉制毛刺等缺陷,可有效防止产生的毛刺在共挤层2挤出时 刺伤导体屏蔽层21,造成电缆绝缘线芯局部放电过大,影响电缆使用寿命。
[0058]由于在退火段,退火铜线强度下降,必定造成铜线线径变小,在退火设备后端及收 线首端间必须加有稳定的气动张力设备,以保证在退火时铜线受到稳定的张力,以便对铜 线退火缩丝量的控制,保证铜丝线径一致。
[0059] 二、绞制电缆导体1
[0060] 将7-91根所述的圆形退火铜丝分层绞制成中压紧压圆形导体,紧压圆形电缆导体 紧压系数大于0.9。
[0061] 300mm2紧压圆形导体结构采用60根¢2.62mm铜丝绞合而成,在轴向铜丝外设四层 铜丝,排列方式为1+6+12+18+23(共计60根),电缆导体1最外层的铜丝绞向为左向,相邻层 的铜丝绞向相反。
[0062] 300mm2紧压圆形导体每层绞合节径比及所成型的导体径向尺寸为:
[0063] 第一层节径比:25-28倍,成型尺寸:7 • 0mm,
[0064] 第二层节径比:20-22倍,成型尺寸:11.5mm,
[0065] 第三层节径比:16-18倍,成型尺寸:16.2mm,成型直径偏差:±0.1謹,
[0066] 第四层节径比:12-14倍,成型尺寸:20.4mm,成型直径偏差:±0.1mm;
[0067] 加工设备:300mm2紧压圆形导体采用84盘630型框式绞线机(带有包带机),单丝放 线张力采用均一的气动张力(控制单丝放线的缩丝量),设备中有断线停车装置。
[0068]与现有技术相比,该导体绞制方式的优点为:
[0069] 1、紧压模具采用纳米模,可使导体外径均匀一致,并且保证导体表面圆整光洁,绞 制成的电缆导体符合GB/T3956-2008《电缆的导体》的规定。
[0070] 2、加工设备采用84盘630型框式绞线机,单丝放线张力采用均一的气动张力,一是 可有效控制单丝放线的缩丝量,二是使导体绞制时每根铜单丝放线张力一致,防止个别单 丝跳线造成导体鼓包变形;同时设备中有断线停车装置,可防止单丝断线后造成导体缺丝 影响导体截面。
[0071]三、制作共挤层2
[0072] 采用挤包方式在所述电缆导体1外一次挤出导体屏蔽层21、绝缘层22和绝缘屏蔽 层23,其中,导体屏蔽层21、绝缘层22和绝缘屏蔽层23分别选用PJ-10交联型半导电屏蔽材 料、YJ-10型化学交联绝缘材料和PBJ-10交联可剥离型半导电屏蔽材料制作。
[0073]采用35kV悬链式干法交联生产线加工,工装模具依据产品规格选定,电缆生产工 艺参数由专用软件计算获得。
[0074] 共挤层2厚度及各层最薄点要求符合GB/T2706.2-2008《额定电压6kV (Um = 7.2kV) 到30kV (Um=36kV) 3电缆》要求。
[0075] 挤出导体屏蔽层21厚度实际值为:0.6-1 • 2mm,优选0.8mm,最薄点不小于0.6mm;
[0076] 挤出绝缘层22实际厚度为:3.95-4.8mm,优选4.5mm,最薄点不小于3.95mm,偏心度 不大于15%;
[0077] 挤出绝缘屏蔽层23实际厚度为:0 • 6-1.2mm,优选0.8mm,最薄点不小于0.6mm。
[0078] 三层共挤的加工设备为:35kV悬链式干法交联生产线,生产线带有在线测厚测偏 心装置、导体预热装置和屏蔽材料干燥处理装置;
[0079]挤出生产线挤塑机机身加热段温度分别为:
[0080] 1) 150绝缘挤出机:
[0081] 第一区:105 ±1°C,
[0082] 第二区:110±1°C,
[0083] 第三区:115±1。〇,
[0084] 第四区:115±1。〇,
[0085] 第五区:117±1°C,
[0086] 第六区:117±1。〇,法兰:117±1。(:,机颈:117±1。(:,机头:120±1°C;
[0087] 2) 60内屏挤出机:
[0088] 第一区:80±1°C,
[0089] 第二区:ioo ±rc,
[0090] 第三区:iio ±rc,
[0091]第四区:iio±rc,法兰:iio±rc,机颈:115±1。(:,机头:ii7±i°c,
[0092] 3) 80外屏挤出机:
[0093] 第一区:80±1°C,
[0094] 第二区:100 ±1°C,
[0095] 第三区:110 ±1°C,
[0096] 第四区:iio±ir,法兰:iio±rc,机颈:ii5±i°c,机头:ii7±rc;
[0097] 4)屏蔽挤出机的滤网为:40/8〇/40目;
[0098] 5)绝缘挤出滤网为40/80/160/80/40 目; _
[0099] 6)三层共挤机头加工模具为:一模:孔径〇 21.0mm、二模:孔径〇 22• 1咖,三模:孔 径O 50mm,模套:孔径①33 • 5_;
[0100] 7)交联管道下密封橡胶垫尺寸:孔径〇 33.0mm,橡胶垫支撑铝环尺寸:孔径① 50mm;
[0101] 8)交联管温度:1段:400°c,2段:38(TC,3段:36〇r,四段:340°C,5段:330°c,6段: 320。。;
[0102] 9)水冷却温度30°C;生产速度:4.0m/min;
[0103] 屏蔽材料干燥处理装置处理温度为40-45°C,干燥时间不少于4小时;交联管氮气 压力:lObar;电缆装盘为专用的带缓冲衬垫全钢盘,缓冲衬垫的作用是防止电缆在去气过 程中,电缆受热膨胀对电缆造成的损伤。
[0104] 与现有技术相比,该共挤层2制作方式的优点为:
[0105] l、35kV悬链式干法交联生产线带有在线测厚测偏心装置,可实时直观的观察到三 层共挤层2的厚度尺寸和偏心度,当导体屏蔽层21、绝缘层22和绝缘屏蔽层23三层任何一层 厚度和偏心度达不到标准要求时,及时进行调整,同时在保证三层偏心度的基础上,使三层 厚度精确控制在相关标准要求的尺寸范围内,防止三层厚度过大,既保证了电缆绝缘线芯 的圆整度,又降低了电缆重量,节约了原材料。
[0106] 2、3f5kV悬链式干法交联生产线带有导体预热装置,可使导体在进入机头前先进行 预热,克服了导体温度与屏蔽料、绝缘料温度差距过大造成的电缆线芯内部应力过大的缺 陷。
[0107] 3、35kV悬链式干法交联生产线带有屏蔽材料干燥处理装置,将屏蔽材料在挤出前 预无进彳丁十爍处理,可防止屏蔽料因受潮在挤出时产生气泡和疙瘩。
[0108] 4、采用一次挤出由导体屏蔽层21、绝缘层22和绝缘屏蔽层23构成的共挤层2,可使 导体屏蔽层21、绝缘层22和绝缘屏蔽层23三层之间界面光滑、紧密,尤其是导体屏蔽层21不 会有擦伤现象。其原因是导体屏蔽层21、绝缘层22和绝缘屏蔽层23同时挤出时,导体屏蔽层 21被绝缘层22和绝缘屏蔽层23包覆在内部,所以导体屏蔽层^不像现有技术中的1+2(即先 形成导体屏蔽层21,再形成绝缘层22和绝缘屏蔽层2¾挤出方式那样外露,导体屏蔽层21就 不会被擦伤,大大提高了电缆的性能。
[0109]四、电缆去气
[0110]电缆去气是在电加热空气的烘房中进行,烘房的各点间温度差值不大于2°C,烘房 温度设定在70-75°C间,10kV 300mm2电缆工艺烘干时间为2天,工艺烘干时间根据具体的产 品而确定。去气后的电缆自然冷却后方能流入后道工序。
[0111]中压交联电缆现有技术不采用电缆去气方式,即将35kV悬链式干法交联生产线生 产的绝缘线芯直接进行铜带或铜丝屏蔽。而电缆去气是为了消除电缆冷却过程中的冷却应 力及去除在过氧化物反应过程产生的交联副产物如异丙基苯醇、苯乙酮、a-甲基苯乙烯、甲 烷等气体,防止因过氧化物反应过程产生的副产物气体未能释放时造成电缆绝缘线芯绝缘 层中产生气孔和鼓包。
[0112]五、金属屏蔽层3制作
[0113]采用石墨烯复合铜带以绕包方式或采用石墨烯复合铜丝以疏绕方式在所述绝缘 屏蔽层23外设置该金属屏蔽层3,该金属屏蔽层3与电缆导体1、共挤层2共同构成电缆内芯 91。
[0114] 采用石墨烯复合铜带屏蔽时,石墨烯复合铜带绕包的重叠率不小于15%;
[0115] 采用石墨烯复合铜丝屏蔽时,先在所述绝缘屏蔽层23外绕包一层1.5mm厚度的半 导电缓冲带(防止铜丝疏绕时和运行时对电缆本体9的损伤),再在半导电缓冲带外疏绕石 墨稀复合铜丝,相邻铜丝平均间隙不大于4mm,任何两根相邻铜丝间隙应不大于8mm,再在石 墨烯复合铜丝外绕扎0.1mm厚的石墨烯复合铜带。
[0116] 与现有技术相比,该金属屏蔽层3的优点是:采用了石墨烯复合铜带或石墨烯复合 铜丝金属屏蔽层,由于石墨烯具有良好的防腐性,因此,其可有效防止铜带或铜丝的氧化避 免造成铜带或铜丝直流电阻增大,确保将系统产生在设计范围内的故障电流安全引入接地 系统,保护系统安全运行。
[0117] 六、电缆本体9制作
[0118] 将三根电缆内芯91 (由所述电缆导体1、共挤层2和金属屏蔽层3构成)分别置于等 边三角形的一个顶点,其间以各自的金属屏蔽层3相切设置,将低烟无卤高阻燃填充绳填充 于三根电缆内芯91之间的填充空间92内并使之填充圆整构成电缆本体9,之后,在成缆后的 电缆本体9外绕扎粘结大量氧化镁粉(也可采用其它阻燃性的金属氧化物,如氢氧化铝粉 等)的低烟无卤高阻燃包带(也称捆扎带4),该低烟无卤高阻燃包带的宽度为〇.2mm,绕扎时 的重叠率不小于15%,在填充填充绳时,在每根电缆内芯91的旁侧预置一根测温光缆93,共 计3根测温光缆93。
[0119] 填充时,将低烟无卤阻燃耐高温填充绳沿电缆纵向填充在电缆内芯91之间(中心 及四周)的空隙(即填充空间92)处,低烟无卤阻燃耐高温填充绳的使用数量经计算能填满 空隙为准,其既可进一步提高该电缆的耐高温性能,又可提高电缆的圆整度。
[0120]与现有技术相比,电缆本体9制作时,采用低烟无卤高阻燃填充绳,可大大提高电 缆的阻燃性能;采用粘结有大量金属氧化物氧化镁的低烟无卤高阻燃包带绕包,在接触火 焰时析出结晶水吸收热量,降低电缆的温度;在每根电缆内芯91的旁侧预置一根测温光缆 93,可实现对电缆本体9每一个点温度的实时监测,通过电缆本体9长度方向各点温度变化 合理配置线路负荷,也可评价线路运行的安全状态。
[0121] 七、隔离套5制作
[0122]在所述低烟无卤高阻燃包带外采用挤包方式设置由由EVA、含结晶水的氢氧化铝 和其它功能性助剂混合而成材料制作的低烟无卤的隔离套5,该隔氧套在高温下析出大量 结晶水吸收热量,可有效降低外部热量传入电缆内部;
[0123]材料加工用挤塑机螺杆采用低烟无卤型螺杆,SJ-150-25挤出机机身加热段温度 分别为:送料段:l〇〇-ll〇°C;压缩段:110-13(TC;均化段:130-145。(:;机颈:145-150。(:;机 头:145_15〇°C ;护套挤出时熔融态经三层滤网40/80/40目过滤;挤制用模具为:模芯:孔径 〇74-78臟,模套:孔径〇87-9〇111111,隔离套5厚度为:2.〇111111。
[0124] 八、制作铠装层6
[0125]使用普通型钢带铠装或连锁式铠装以绕包方式在所述隔离套5外设置铠装层6,采 用普通型钢带铠装的间隙不大于普通型钢带宽度的50%;连锁式铠装时,铠装乳纹节距为 20-25mm,乳纹深度为3-5mm。
[0126]销装层6所用的普通型钢带为锻锌钢带,钢带厚度为〇. gmm,宽度为6〇mm,钢带层数 为两层,绕包形式为间隙搭盖绕包,即钢带绕包为间隙绕包,钢带间隙小于钢带宽度的 50%,第二层钢带搭盖上一层的间隙。
[0127]九、制作综合耐火层7
[0128]该综合耐火层7由隔氧挤包层了1、陶瓷化聚烯烃层72和隔氧绕包层73构成。
[0129] 1、在所述铠装层6外,采用挤包方式设置由低烟无卤隔氧材料制作的隔氧挤包层 71,该低烟无卤隔氧材料内含有大量的可有效降低外部热量传入电缆内部的金属氧化物, 挤包时,采用低烟无卤型挤塑机螺杆,SJ-150-25挤出机机身加热段温度分别为:送料段: 100-110°C;压缩段:110-130°C;均化段:l3〇-145°C ;机颈:145-15(TC ;机头:145-15(TC ;隔 氧挤包层71挤出时熔融态经三层滤网40/8〇/40目过滤;;模具:模芯:孔径O 82-87mm;模套: 孔径 〇 106-111mm。
[0130] 2、在所述隔氧挤包层71外,采用挤包方式设置由耐火陶瓷化聚烯烃材料制作的陶 瓷化聚烯烃层72,挤包时,采用低烟无卤型挤塑机螺杆,机身加热段温度分别为:送料段: 110-130°C;压缩段:130-145。(:;均化段:140-160。〇;机颈:150-170。(:;机头:170-180。〇;护 套挤出时熔融态经三层滤网40/80/40目过滤;;模具:模芯:孔径® 95-100mm;模套:孔径〇 119-124mm〇
[0131] 3、在所述陶瓷化聚烯烃层72外,采用绕包方式设置由玻璃丝布带为基材的低烟无 卤带制作的隔氧绕包层73,隔氧绕包层73的层数为一层,厚度〇.2mm,重叠率不小于15%; [0132]与现有技术相比,本发明设置综合耐火层7 (隔氧挤包层71+挤包陶瓷化聚烯烃层 72+隔氧绕包层7¾,可确保电缆本身具有较好的耐火性能。挤包的隔氧层材料为EVA、含结 晶水的金属氧化物氢氧化铝及其他功能性助剂混合而成,材料在高温下析出大量结晶水吸 收热量;挤包的陶瓷化聚烯烃层72为EVA、纳米级陶瓷化粉及其他功能性助剂混合而成,该 材料在正常使用时材料热阻系数为3.5_6cm. °C/W,当材料在高温烘烤下形成致密的陶瓷化 铠体结构,热阻系数可快速数提高到2〇-30cm. °C/W,阻止热量传递到电缆内部;绕包的隔氧 绕包层73材料是在玻璃的布带表面粘结大量的金属氧化物,在接触火焰时析出结晶水吸收 热量,并保证陶瓷化聚烯烃的挤出层不发生熔流。当电缆运行时发生局部燃烧,造成电缆局 部温度升尚,在丨两负何(未发生燃绕时载流量)条件下运彳丁2小时,内部最闻温度不会高于 l3〇°C,不会对电缆的使用寿命产生影响。如电缆长时间燃烧(高2小时),电缆也可通过测温 光纤测定的温度,调节电缆负载确保电缆不受损伤。
[0133]燃烧后的电缆的陶瓷化铠体可通过机械方式破除,可在破除部分重新制作电缆的 耐火层及其他护层,使电缆继续使用,大大降低了更换电缆的二次投入。
[0134]十、外护套8的制作
[0135]在所述隔氧绕包层73外,采用挤包方式设置由低烟无卤非金属材料制作的外护套 8〇
[0136] 其特点是重量轻且耐高温。
[0137] 选用低烟无卤护套料,挤塑机采用低烟无卤型螺杆,生产设备为SJ-200/25挤塑生 产线,SJ-200/25挤塑机螺杆均为普通型螺杆,螺杆的长径比为:25:1,压缩比为2 • 0;挤塑机 身加热段温度分别为:送料段:110-120°C ;压缩段:12〇_135°C ;均化段:140-150°C ;机颈: 150-160°C;机头:150-160°C;根据挤出机选型不同,挤出量为600kg/h-1000kg/h。
[0138] 护套挤出时熔融态经三层滤网40/80/40目过滤;挤出机模具:模芯:孔径①105-110mm,模套:孔径® 124-130mm;护套标称厚度为:3 • 8mm 〇
[0139] 通过实施例可以看出,本发明的可测温环保型耐火中压电缆预置有三根测温光缆 93,该测温光缆93可对电缆运行温度进行监控,根据监控数据调节线路负载以保证线路的 安全长期使用,也可通过该参数查找电缆异常温度点的原因及时排除线路不安全因素,从 而实现电网的智能化控制;另外,综合耐火层7在遇到火焰烧蚀时,有效的形成防火隔热层, 阻止热量向内传递,能有效保护电缆本体9不受损害;由于综合耐火层7可进行修复,减少电 缆的二次投入费用,延长电缆使用寿命;该电缆与采用传统防火措施电缆系统(采用防火槽 盒、覆盖防火包作为电缆防火措施)相比,可有效减少经济投入,节约电缆敷设空间,改善电 缆散热性能,提高电缆载流量(相对于传统防火方式的同规格电缆)。

Claims (10)

1. 一种环保型耐火中压多芯电缆,包括三根电缆内芯(91)、将所有电缆内芯(91)包裹 其中的捆扎层(4)、填充在电缆内芯(91)与捆扎层(4)之间空隙中的填充物、设置于捆扎层 ⑷之外的铠装层⑹和外护套(8),其特征在于:每根电缆内芯(91)由电缆导体(1)、共挤层 (2)和金属屏蔽层(3)构成,所述共挤层(2)为三层结构,分别为导体屏蔽层(21)、绝缘层 (22) 和绝缘屏蔽层(23),共挤层(2)采用挤包方式一次同时挤出;所述电缆导体(1)由若干 根圆形退火铜丝分层绞合成中压紧压圆形导体。
2. 根据权利要求1所述的环保型耐火中压多芯电缆,其特征在于:所述金属屏蔽层(3) 采用石墨烯复合铜带以绕包方式或采用石墨烯复合铜丝以疏绕方式在所述绝缘屏蔽层 (23) 之外设置;采用石墨烯复合铜带屏蔽时,石墨烯复合铜带的重叠率不小于15% ;采用石 墨烯复合铜丝屏蔽时,先在所述绝缘屏蔽层(23)外绕包一层1.5mm厚度的半导电缓冲带,再 在该半导电缓冲带外疏绕一层石墨烯复合铜丝,之后,再在石墨烯复合铜丝外绕扎一层厚 度为0• lmm的石墨燦复合铜带。
3. 根据权利要求1所述的环保型耐火中压多芯电缆,其特征在于:所述捆扎层(4)采用 低烟无卤高阻燃包带以绕包方式设置于所述填充物之外,绕包时,低烟无卤高阻燃包带的 重叠率不小于15%。
4. 根据权利要求3所述的环保型耐火中压多芯电缆,其特征在于:所述低烟无卤高阻燃 包带的厚度为〇. 2mm,其上含有大量金属氧化物。
5. 根据权利要求1所述的环保型耐火中压多芯电缆,其特征在于:所述填充物为低烟无 卤高阻燃填充绳,填充后的成缆形状圆整,在填充空间(92)内紧贴每根电缆内芯(91)的金 属屏蔽层⑶外壁的位置设置至少一根测温光缆(93),测温光缆(93)沿电缆轴线方向布设。
6. 根据权利要求4所述的环保型耐火中压多芯电缆,其特征在于:在所述捆扎层(4)外 采用低烟无卤隔氧层材料以挤包方式设置隔离套(5),该隔离套(5)内含有大量可有效降低 外部热量传入电缆内氢氧化铝粉。
7. 根据权利要求1所述的环保型耐火中压多芯电缆,其特征在于:在所述铠装层(6)与 外护套(8)之间设有综合耐火层(7),该综合耐火层⑺由隔氧挤包层(71)、陶瓷化聚烯烃层 (72)和隔氧绕包层(73)构成,其中, 隔氧挤包层(71),采用低烟无卤隔氧层材料以挤包方式设置,该材料内含有大量的可 有效降低外部热量传入电缆内的氢氧化错粉; 陶瓷化聚烯烃层(72),采用耐火陶瓷化聚烯烃料以挤包方式设置; 隔氧绕包层(7¾,采用以玻璃丝布带为基材的低烟无卤带以绕包方式设置,该隔氧绕 包层(73)厚度为0.2mm,重叠率不小于15%。
8. —种制造环保型耐火中压多芯电缆的方法,包括以下步骤: 1) 拉制铜丝,按常规方法将无氧铜杆拉制成设定直径的铜丝并在铜氧化温度点下消除 应力,之后,将铜丝置于保护气体环境中加热至500-550°C重结晶退火; 2) 绞制电缆导体(1),将若干根退火后的铜丝分层绞制成中压紧压圆形电缆导体,紧压 系数不小于0.9; 3) 制作共挤层(2),采用挤包方式在所述电缆导体(1)外一次挤出导体屏蔽层(21)、绝 缘层(22)和绝缘屏蔽层(23),其中,导体屏蔽层(21)、绝缘层(22)和绝缘屏蔽层(23)分别选 用PJ-10交联型半导电屏蔽材料、YJ-10型化学交联绝缘材料和pbj—1〇可剥离型交联半导电 屏蔽材料所制; 4) 金属屏蔽层(3)制作,采用石墨烯复合铜带以绕包方式或采用石墨烯复合铜丝以疏 绕方式在所述绝缘屏蔽层(23)外形成并与电缆导体(1)、共挤层(2)共同构成电缆内芯 (91); 采用石墨烯复合铜带屏蔽时,绕包石墨烯复合铜带的重叠率不小于15%; 采用石墨烯复合铜丝屏蔽时,先在所述绝缘屏蔽层(23)外绕包一层1.5mm厚度的半导 电缓冲带,再在半导电缓冲带外疏绕一层石墨烯复合铜丝,相邻铜丝平均间隙不大于4mm, 任何两根相邻铜丝间隙应不大于8mm,再在石墨烯复合铜丝外绕扎0.1mm厚的石墨烯复合铜 带; 5) 电缆本体(9)制作,将三根电缆内芯(91)分别置于等边三角形的一个顶点,其间以各 自的金属屏蔽层(3)相切设置,将低烟无卤高阻燃填充绳填充于三根电缆内芯(91)之间的 空间内并使之填充圆整构成电缆本体(9),之后,在成缆后的电缆本体⑼外绕扎粘结有大 量氧化镁粉的低烟无卤高阻燃包带,该低烟无卤高阻燃包带的宽度为〇.2mm,绕扎时的重叠 率不小于15%,在填充填充绳时,在每根电缆内芯(91)的旁侧预置一根测温光缆(93); 6) 隔离套(5)制作,在所述低烟无卤高阻燃包带外采用挤包方式设置由EVA、含结晶水 的氢氧化铝和其它功能性助剂混合而成的材料制作的低烟无卤隔氧隔离套(5),在该隔离 套(5)内混合有大量可有效降低外部热量传入电缆内部的氢氧化铝粉; 7) 制作铠装层(6),使用普通型钢带铠装或连锁式铠装以绕包方式在所述隔离套(5)外 设置铠装层(6),采用普通型钢带铠装的间隙不大于普通型钢带宽度的50% ;连锁式铠装 时,铠装乳纹节距为2〇-25mm,轧纹深度为3-5mm; 8) 制作由隔氧挤包层(71)、陶瓷化聚烯烃层(72)和隔氧绕包层(73)构成的综合耐火层 (7): a.在所述铠装层(6)外,采用挤包方式设置由EVA、含结晶水的氢氧化铝和其它功能性 助剂混合而成的材料制作的低烟无卤的隔氧挤包层(71),该隔氧挤包层(71)内含有大量的 可有效降低外部热量传入电缆内部的金属氧化物,挤包时,采用低烟无卤型挤塑机螺杆,机 身加热段温度分别为:送料段:l〇〇-ll〇°C;压缩段:ll〇-l3〇°C;均化段:130-145°C;机颈: 145-150°C ;机头:145-150°C ;该隔氧挤包层(71)挤出时熔融态经三层滤网40/80/40目过 滤; b•在所述隔氧挤包层(71)外,采用挤包方式设置由耐火陶瓷化聚烯烃材料制作的陶瓷 化聚烯烃层(72),挤包时,采用低烟无卤型挤塑机螺杆,机身加热段温度分别为:送料段: 110-13(TC ;压缩段:130-145°C ;均化段:140-16(TC ;机颈:150-17(TC ;机头:170-18(TC ;陶 瓷化聚烯烃层(72)挤出时熔融态经三层滤网40/80/40目过滤; c •在所述陶瓷化聚烯烃层(7¾外,采用绕包方式设置由玻璃丝布带为基材的低烟无卤 带制作的隔氧绕包层(?3),隔氧绕包层(7¾的层数为一层,厚度0 • 2mm,重叠率不小于丨5% ; 9) 在所述的隔氧绕包层(73)外,采用挤包方式设置由低烟无卤非金属材料制作的外护 套⑻。
9.根据权利要求8所述的制造环保型耐火中压多芯电缆的方法,其特征在于:所述导体 屏蔽层⑵)厚度为:〇 • 6-1 • 2mm;绝缘层(2¾厚度为:3 • %-4 • 8臟,绝缘层(22)偏芯度不超过 15 % ;绝缘屏蔽层(23)厚度为:0.6-1.2mm。
10.根据权利要求8所述的制造环保型耐火中压多芯电缆的方法,其特征在于:所述铠 装层¢)采用的普通型钢带为链辞钢带,该钢带的厚度为0.8mm,宽度为60mm,钢带层数为两 层,绕包方式为间隙搭盖绕包。
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