CN109448921B - 一种无机防火中高压电缆的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无机防火中高压电缆的制造方法，该方法包括以下步骤：A、拉丝；B、导体绞合；C、三层共挤化学交联；D、绕包缓冲层；E、绕包分相金属屏蔽层；F、成缆；G、挤包隔氧层；H、无机防火层绕包；I、金属装铠；J、绕包；K、挤包外护套；L、性能检测。本发明充分考虑了中高压电缆的电性能和耐火性能之间的关系，解决两者之间的平衡点，采用了灌浆无机防火层代替传统的绕包或者挤包陶瓷化硅橡胶作为隔热层，大大提高了电缆的防火特性，采用本方法制造出来的中高压电缆敷设在建筑物上具有较强的防火性能，可大大延缓因为的火灾等突发事故对电力系统的破坏。

Description

一种无机防火中高压电缆的制造方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体的说是一种无机防火中高压电缆的制造方法。
背景技术
当今社会，经济持续增长，科技不断进步，作为信息和能源传输纽带的电缆业得到了飞速发展。随着电缆需求量的大幅上升，其使用安全性也受到人们的广泛关注。但是，电缆结构中的护套和绝缘部分一般由塑料及橡胶材料制成。所谓在电缆密集敷设的地方，极易引起火灾，电线电缆密集敷设主要集中在人员密集的地方如高层建筑，地铁、大型娱乐场所等和国家大型重点工程如核电站、石油化工、隧道、机场、邮电通信系统、大型工矿企业、地下工程等。这些电缆敷设场合都对电缆的阻燃耐火性能提出了较高的要求。
阻燃电缆仅能使燃烧局限于一定范围内，在实际发生火灾时电缆燃烧时不能通电，但重要场合一旦火灾，其人员疏散，通道照明，防火报警装置，自动消防设施以及其他应急设备，都要求再火灾发生时电缆能保持在规定时间内的正常通电，因此，耐火电缆应运而生。
目前耐火电力电缆产品其电压等级绝大部分集中在1kV及以下，而一些特大型高层建筑物、国家大型重点工程等如果按照惯例采用0.6/1kV低电压配电，其电缆用量及敷设安装工作量，较通常建筑物成数十倍增长，电缆敷设空间成几倍增长，既耗材，又耗能，并且建筑物中电缆敷设过多，过大，也会给安全使用带来不利影响。因此，像这些既需要中高压输配电又要求阻燃耐火的场合就必须使用中高压耐火电力电缆。
发明内容
为了解决现有电缆技术的不足，本发明的目的是提供一种无机防火中高压电缆制造方法，充分考虑了中、高压电缆的电性能和耐火性能之间的关系，解决两者之间的平衡点，特别是采用了灌浆无机防火层代替传统的绕包或者挤包陶瓷化硅橡胶作为隔热层，大大提高了电缆的防火特性。采用本方法制造出来的中高压电缆敷设在建筑物上具有一定的防火性能，可大大延缓因为的火灾等突发事故对电力系统的破坏。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种无机防火中高压电缆的制造方法，该方法包括以下步骤：
该方法包括以下步骤：A、拉丝；B、导体绞合；C、三层共挤化学交联；D、绕包缓冲层；E、绕包分相金属屏蔽层；F、成缆；G、挤包隔氧层；H、无机防火层绕包；I、金属装铠；J、绕包；K、挤包外护套；L、性能检测；
所述三层共挤化学交联步骤是指在三层共挤化学交联悬链式生产线上同时挤出半导电导体屏蔽、交联聚乙烯、半导电绝缘屏蔽并经过化学交联后形成由导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层构成的绝缘线芯；挤塑机加工温度85～115℃，交联管道温度260～380℃，挤出速度为3m/min～15m/min；
所述绕包缓冲层步骤是指采用1.0～2.0mm的半导电缓冲带重叠绕包在绝缘线芯表面；
所述绕包分相金属屏蔽层步骤是指采用厚度0.10mm～0.12mm的软铜带进行单层重叠绕包，绕包搭盖率15％～20％；
所述无机防火层步骤是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2的比例混合，并采用第一包带作为承载附体制备而成；
进一步的是，所述拉丝步骤是指采用高导电率的铜杆在拉线设备上经过多个模具拉制成不同线径的圆铜线；通过专用的拉丝设备中的多个拉丝模具，可实现对多种规格的圆形铜单丝进行拉丝，该种无机防火中高压电缆的制造方法并不对圆形铜单丝的规格进行限制。
进一步的是，所述导体绞合步骤是指采用拉制后的铜线在绞制设备上按照预设的根数、规格、绞向和节距进行绞制并紧压圆形的导体，最外层的绞合方向为左向，所述导体绞制设备为叉绞机、框绞机或绞线机。
进一步的是，所述成缆步骤是指将三根经分相金属屏蔽后的线芯按照制定的方向、节距进行绞合，并在线芯间隙加以阻燃高温填充绳，然后外部包裹有高阻燃玻璃纤维包带，所述成缆节距为30-55倍，所述高阻燃玻璃纤维包带的宽度为30-80mm；所述阻燃高温填充绳的的直径为φ2-12mm，氧指数OI≥35％，熔点≥260℃，在进行成缆时，在线芯外重叠绕包网状的高阻燃玻璃纤维包带和线芯间隙中的阻燃高温填充绳使多根绝缘线芯成为一个圆整紧密的线芯整体；提高了电缆阻燃性能、耐高温能力，同时也使得线芯更加稳定紧密地固定在一起，保证了电缆的稳定性和圆整度。
进一步的是，所述挤包隔氧层步骤是指采用氧指数在36～40的高阻燃聚烯烃材料，在挤塑设备上采用挤压式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出在成缆后的缆芯上，挤出厚度1.2mm～5.0mm，加工温度控制在80℃～165℃。
进一步的是，第一包带为玻璃纤维编织网状包带，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％。
进一步的是，所述金属装铠是指采用金属带绕包或金属丝螺旋缠绕装铠在隔氧层外；所述金属带采用厚度为0.2～0.8mm的钢带双层间隙绕包装铠；所述金属丝采用直径为0.8-4mm的钢丝或者铝丝单层螺旋缠绕装铠；采用金属带或金属丝来完成装铠步骤，不仅可以用来保护电缆，以防砸、压、挤破电缆外皮后损伤线芯，增强了抗拉强度、抗压强度，延长了电缆的使用寿命，也可通过屏蔽作用保护电缆抗干扰性能，具有较好的磁屏蔽效果。
进一步的是，所述绕包是指在铠装层外绕包第二包带，第二包带为玻璃纤维编织网状包带，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％。
进一步的是，所述挤包外护套步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1～2.0：1的螺杆将外护套材料挤出在包带绕包层上形成外护套，加工温度控制在100～150℃；所述外护套的材料为氧指数OI≥36％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料，该材料提高了电缆的隔氧效果，大大提高了电缆抑制火焰蔓延的能力，保证了其电缆的阻燃性。
进一步的是，所述性能检测步骤是指采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、耐火性能进行检测；电性能包括但不限于20℃时导体直流电阻、工频耐压试验、局部放电试验、冲击电压试验、4h试验；机械性能包括但不限于绝缘及护套的机械物理性能试验、老化性能试验、热延伸试验、吸水试验、收缩试验进行检测；耐火性能是指采用双喷灯，火焰温度750～800℃，供火时间90min，试验期间同时施加电缆额定压的耐压试验，电缆不击穿，且耐火试验结束后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3.5U0的试验电压持续15min，不击穿。
本发明的有益效果是：
1、本发明在传统耐火电缆的结构基础上，通过增加或改变相应的结构或材料，设计出的一种无机防火中高压电力电缆，该产品可以在采用双喷灯，火焰温度为750℃～800℃，并同时施加电缆的额定电压，持续供火90min燃烧条件下，保证线路的完整性，电缆不击穿，且耐火试验结束后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3.5U0的试验电压持续15min，电缆不击穿。
2、本发明较其他防火中高压电缆，在结构上单独设计了缓冲层，缓冲层采用1.0～2.0mm的半导电缓冲带重叠绕包在绝缘线芯表面。当电缆在高温火焰下燃烧时，绝缘层受热膨胀软化，通过在绝缘线芯表面绕包半导电包带作为缓冲层设计可以减小外面分相金属屏蔽带对软化后绝缘层的应力及机械损伤，使绝缘层在高温下完好，保证产品的正常工作和运行。
3、本发明采用灌浆氢氧化镁混合物作为防火结构，并采用玻璃纤维包带包裹，提高电缆在火焰作用下电缆的结构稳定性和抗冲击性，将内部绝缘线芯与外界完全隔离，形成一层不间断的“密封真空”防火屏障，与线芯外挤包的低烟无卤高阻燃聚烯烃隔氧层形成“防火双保险”。同时，防火层结构遇高温燃烧后可形成坚硬的壳体，保护线路不受火灾的影响。
4、本发明采用氧指数在32～40的高阻燃聚烯烃材料作为隔氧结构，在挤塑设备上采用挤压式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出在成缆后的缆芯上，挤出厚度1.2mm～5.0mm，加工温度控制在80℃～165℃。采用这种隔氧层挤出方式制得的电缆具有很高的阻燃性，能有效防止电缆在火灾场合进一步延燃，大大保护内层绝缘层的电气性能，提高电缆的耐火性能；
5、本发明采用高阻燃无卤低烟聚烯烃材料作为外护套，产品在燃烧时不会产生可见火焰，在燃烧过程中不会产生大量有毒烟雾，因此在火灾发生时对各项系统的启动争夺了时间，保证了人民的人身和财产安全，减少国家损失。
附图说明
图1为无机防火中高压电缆的结构图。
图中标记：
1、导体；2、导体屏蔽层；3、绝缘层；4、绝缘屏蔽层；5、缓冲层；6、金属屏蔽层；7、填充绳；8、高阻燃玻璃纤维包带；9、隔氧层；10、无机防火层；11、第一包带；12、铠装层；13、第二包带；14、外护套；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种无机防火中高压电缆的制造方法，该方法包括以下步骤：A、拉丝；B、导体绞合；C、三层共挤化学交联；D、绕包缓冲层5；E、绕包分相金属屏蔽层6；F、成缆；G、挤包隔氧层9；H、无机防火层10绕包；I、金属装铠；J、绕包；K、挤包外护套14；L、性能检测；
所述拉丝步骤是指采用高导电率的电工用铜杆在拉线退火设备上经过多个模具拉制成不同线径的电工用圆铜线；
所述的导体绞合步骤是指经拉丝工序后形成的电工圆铜线按照绞合导体直径的12倍的绞合节距进行绞制紧压成圆形导体1；
所述三层共挤化学交联步骤是指在三层共挤化学交联悬链式生产线上同时挤出半导电导体屏蔽、交联聚乙烯、半导电绝缘屏蔽并经过化学交联后形成由导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4构成的绝缘线芯；挤塑机加工温度85～115℃，交联管道温度260～380℃，挤出绝缘标称厚度为4.5mm，挤出线速度9.6m/min～11.6m/min。
所述绕包缓冲层5步骤是指采用厚度为1.0mm的半导电缓冲带重叠绕包在绝缘线芯表面，搭盖率≥15％。
所述绕包分相金属屏蔽层6步骤是指采用厚度0.10mm的软铜带进行单层重叠绕包，绕包搭盖率≥15％。
所述成缆步骤是指将三根经分相金属屏蔽后的线芯按照绞合直径55倍的节距进行绞合，绞合方向右向，并在线芯间隙加以阻燃高温填充绳7，在缆芯外面重叠绕包两层高阻燃玻璃纤维包带8。所述高阻燃玻璃纤维包带8的宽度为80mm；所述阻燃高温填充绳7的的直径为φ12mm，氧指数OI≥35％。
所述挤包隔氧层9步骤是指采用氧指数≥40％的低烟无卤阻燃聚烯烃隔氧层材料，在挤塑设备上采用挤管式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出在成缆后的缆芯上，挤出标称厚度2.2mm，加工温度控制在80℃～165℃。
所述绕包无机防火层10步骤是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2的比例混合，灌浆厚度4.0mm，并采用两层玻纤编织网状包带作为承载附体制备而成，重叠绕包2层，搭盖率≥15％。
所述金属装铠是指采用标称厚度为0.8mm的镀锌钢带双层间隙绕包在无机防火层10外。
所述绕包是指在金属铠装层12外绕包玻璃纤维编织网状包带，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％；
所述挤包外护套14步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1～2.0：1的螺杆将外护套材料挤出在包带绕包层上形成外护套14，挤包标称厚度为3.4mm，加工温度控制在100～150℃；所述外护套材料为氧指数OI≥36％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
所述性能检测步骤是指采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、耐火性能进行检测。电性能包括但不限于20℃时导体直流电阻、工频耐压试验、局部放电试验、冲击电压试验、4h试验。机械性能包括但不限于绝缘及护套的机械物理性能试验、老化性能试验、热延伸试验、吸水试验、收缩试验进行检测；耐火性能是指采用双喷灯，火焰温度750～800℃，供火时间90min，试验期间同时施加电缆额定压的耐压试验，电缆不击穿，且耐火试验结束后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3.5U0的试验电压持续15min，不击穿。在进行性能检测之后，采用实施例1的制造方法制造的高压电缆能够正常使用。
实施例2
一种无机防火中高压电缆的制造方法，该方法包括以下步骤：A、拉丝；B、导体绞合；C、三层共挤化学交联；D、绕包缓冲层5；E、绕包分相金属屏蔽层6；F、成缆；G、挤包隔氧层9；H、无机防火层10绕包；I、金属装铠；J、绕包；K、挤包外护套14；L、性能检测；
所述拉丝步骤是指采用高导电率的电工用铜杆在拉线退火设备上经过多个模具拉制成不同线径的电工用圆铜线；
所述的导体绞合步骤是指经拉丝工序后形成的电工圆铜线按照绞合导体直径的12倍的绞合节距进行绞制紧压成圆形导体1；
所述三层共挤化学交联步骤是指在三层共挤化学交联悬链式生产线上同时挤出半导电导体屏蔽、交联聚乙烯、半导电绝缘屏蔽并经过化学交联后形成由导体屏蔽层2、绝缘层3、绝缘屏蔽层4构成的绝缘线芯。挤塑机加工温度85～115℃，交联管道温度260～380℃，挤出绝缘标称厚度为3.4mm，挤出线速度6.0m/min～7.2m/min。
所述绕包缓冲层5步骤是指采用厚度为1.0mm的半导电缓冲带重叠绕包在绝缘线芯表面，搭盖率≥15％。
所述绕包分相金属屏蔽步骤是指采用厚度0.10mm的软铜带进行单层重叠绕包，绕包搭盖率≥15％。
所述成缆步骤是指将三根经分相金属屏蔽后的线芯按照绞合直径30倍的节距进行绞合，绞合方向右向，并在线芯间隙加以阻燃高温填充绳7，在缆芯外面重叠绕包两层高阻燃玻璃纤维包带8。所述高阻燃玻璃纤维包带8的宽度为80mm；所述阻燃高温填充绳7的的直径为φ10mm，氧指数OI≥35％。
所述挤包隔氧层9步骤是指采用氧指数≥40％的低烟无卤阻燃聚烯烃隔氧层材料，在挤塑设备上采用挤管式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出在成缆后的缆芯上，挤出标称厚度1.8mm，加工温度控制在80℃～165℃。
所述无机防火层10步骤是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2的比例混合，灌浆厚度4.0mm，并采用两层玻纤编织网状包带作为承载附体制备而成，搭盖率≥15％。
所述金属装铠是指采用标称直径为3.15mm的低碳镀锌细钢丝单层螺旋绕包在无机防火层10外，绕包方向左向，缠绕节距为10倍电缆直径。
所述绕包是指在金属铠装层12外绕包玻璃纤维编织网状包带，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％；
所述挤包外护套14步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1～2.0：1的螺杆将外护套材料挤出在包带绕包层上形成外护套14，挤包标称厚度为2.8mm，加工温度控制在100～150℃；所述外护套材料为氧指数OI≥36％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
所述性能检测步骤是指采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、耐火性能进行检测。电性能包括但不限于20℃时导体直流电阻、工频耐压试验、局部放电试验、冲击电压试验、4h试验。机械性能包括但不限于绝缘及护套的机械物理性能试验、老化性能试验、热延伸试验、吸水试验、收缩试验进行检测；耐火性能是指采用双喷灯，火焰温度750～800℃，供火时间90min，试验期间同时施加电缆额定压的耐压试验，电缆不击穿，且耐火试验结束后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3.5U0的试验电压持续15min，不击穿。在进行性能检测之后，采用实施例2的制造方法制造的高压电缆能够正常使用。

Claims (9)

1.一种无机防火中高压电缆的制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A、拉丝；B、导体绞合；C、三层共挤化学交联；D、绕包缓冲层(5)；E、绕包分相金属屏蔽层(6)；F、成缆；G、挤包隔氧层(9)；H、无机防火层(10)绕包；I、金属装铠；J、绕包；K、挤包外护套(14)；L、性能检测；
所述三层共挤化学交联步骤是指在三层共挤化学交联悬链式生产线上同时挤出半导电导体屏蔽、交联聚乙烯、半导电绝缘屏蔽并经过化学交联后形成由导体屏蔽层(2)、绝缘层(3)、绝缘屏蔽层(4)构成的绝缘线芯；挤塑机加工温度85～115℃，交联管道温度260～380℃，挤出速度为3m/min～15m/min；
所述绕包缓冲层(5)步骤是指采用1.0～2.0mm的半导电缓冲带重叠绕包在绝缘线芯表面；
所述绕包分相金属屏蔽层(6)步骤是指采用厚度0.10mm～0.12mm的软铜带进行单层重叠绕包，绕包搭盖率为15％～20％；
所述成缆步骤是指将三根经分相金属屏蔽后的线芯按照制定的方向、节距进行绞合，并在线芯间隙加以阻燃高温填充绳(7)，然后外部包裹有高阻燃玻璃纤维包带(8)，所述成缆节距为30-55倍，所述高阻燃玻璃纤维包带(8)的宽度为30-80mm；所述阻燃高温填充绳(7)的的直径为
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氧指数OI≥35％，熔点≥260℃；所述无机防火层(10)步骤是指在灌浆设备上通过灌浆的工艺将氢氧化镁、硅酸钠按照3:2的比例混合，并采用第一包带(11)作为承载附体制备而成。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述拉丝步骤是指采用高导电率的铜杆在拉线设备上经过多个模具拉制成不同线径的圆铜线。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于：所述导体绞合步骤是指采用拉制后的铜线在绞制设备上按照预设的根数、规格、绞向和节距进行绞制并紧压圆形的导体(1)，最外层的绞合方向为左向，所述绞制设备为叉绞机、框绞机或绞线机。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述挤包隔氧层(9)步骤是指采用氧指数在36～40的高阻燃聚烯烃材料，在挤塑设备上采用挤压式模具，1.25：1～2.0：1压缩比的螺杆挤出在成缆后的缆芯上，挤出厚度1.2mm～5.0mm，加工温度控制在80℃～165℃。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，第一包带(11)为玻璃纤维编织网状包带，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述金属装铠是指采用金属带绕包或金属丝螺旋缠绕装铠在隔氧层(9)外；所述金属带采用厚度为0.2～0.8mm的钢带双层间隙绕包装铠；所述金属丝采用直径为0.8-4mm的钢丝或者铝丝单层螺旋缠绕装铠。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述绕包是指在铠装层(12)外绕包第二包带(13)，第二包带(13)为玻璃纤维编织网状包带，重叠绕包2层，搭盖率15％～20％。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述挤包外护套(14)步骤是指在挤塑设备上用半挤压式模具，用压缩比为1.25：1～2.0：1的螺杆将外护套材料挤出在包带绕包层上形成外护套(14)，加工温度控制在100～150℃；所述外护套(14)的材料为氧指数OI≥36％的低烟无卤阻燃聚烯烃材料。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述性能检测步骤是指采用电缆专用检测设备对产品的电性能、机械性能、耐火性能进行检测；电性能包括但不限于20℃时导体直流电阻、工频耐压试验、局部放电试验、冲击电压试验、4h试验；机械性能包括但不限于绝缘及护套的机械物理性能试验、老化性能试验、热延伸试验、吸水试验、收缩试验进行检测；耐火性能是指采用双喷灯，火焰温度750～800℃，供火时间90min，试验期间同时施加电缆额定压的耐压试验，电缆不击穿，且耐火试验结束后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3.5U0的试验电压持续15min，不击穿。
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