CN111273138A - 一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法 - Google Patents

一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法。其中耐火试验装置包括燃烧装置、拉力试验装置和耐压试验装置；所述燃烧装置设于电缆试样下方中间处，适于为电缆试样提供试验所需火源，所述拉力试验装置适于固定电缆试样并为电缆试样提供试验所需拉力；所述耐压试验装置与电缆试样相连，适于为电缆试样提供试验所述电压并检测电缆试样绝缘是否击穿。本发明能够切实有效地模拟耐火型垂吊敷设电缆在发生火灾时的状态，即受火和承受自身重力状态下更严酷的线路完整性试验，确保电缆的安全性和可靠性。

Description

一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法
技术领域
本发明属于电缆测试技术领域，具体涉及一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法。
背景技术
随着城市化建设的发展，100米以上的超高层建筑不断涌现，人员上下基本靠电梯，所以在高层建筑中，即使发生火灾，也要从电梯中下楼逃生。另外所有安防设施也需要电力驱动。所以作为给大楼输电的总通道——垂吊敷设电缆必须具备在火灾进行时能够保持继续通电的性能，也就是具备耐火特性。同时还得有低烟无卤阻燃特性，确保发生火灾时给大楼人员争取更为安全的逃生环境。
现有耐火型垂吊敷设电缆如中国专利ZL201310215469.2，此发明公开了一种高层建筑用耐火低烟无卤中压垂吊电缆，由内至外依次为缆芯、绑扎带、隔温降温层和挡火层，缆芯由三根绝缘线芯和三根承载单元绞合而成圆形结构，绝缘线芯由内至外依次为导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽和金属屏蔽。同时具备大长度吊装承载能力和耐火能力的中压电缆，可以在火灾发生时，继续为高层建筑供电，特别是为逃生电梯和安防装置提供动力。此发明虽然公开了电缆结构及生产工艺，但对于耐火低烟无卤中压垂吊电缆在受火、承受拉力、施加电压状态下的线路完整性试验装置和试验方法未有提及。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法，能够切实有效地模拟耐火型垂吊敷设电缆在发生火灾时的状态，即受火和承受自身重力状态下更严酷的线路完整性试验，确保电缆的安全性和可靠性。
实现本发明的技术方案是：
一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置，包括：
燃烧装置，所述燃烧装置设于电缆试样下方中间处，适于为电缆试样提供试验所需火源；
拉力试验装置，所述拉力试验装置适于固定电缆试样并为电缆试样提供试验所需拉力；
耐压试验装置，所述耐压试验装置与电缆试样相连，适于为电缆试样提供试验所述电压并检测电缆试样绝缘是否击穿。
进一步地，所述燃烧装置采用包括喷嘴、喷灯控制器和文丘里混合器的喷灯，优选地，所述喷灯为丙烷气体喷灯，所述喷嘴为带状形喷嘴，所述文丘里混合器的出口通过喷灯控制器连通喷嘴，所述喷灯控制器通过控制气流大小从而控制喷灯的火焰大小。
进一步地，所述拉力试验装置包括支架、分别安装于支架两端的拉力检测装置和拉力调整系统以及位于支架中间的适用于支撑待测试电缆的试样支撑装置。
进一步地，所述耐压试验装置包括与电缆试样连接的电源保护断路器、试验变压器和泄漏电流检测装置；所述试验变压器、电源保护断路器以及电缆试样连接为测试回路；所述泄漏电流检测装置连接到所述测试回路上，并检测电缆试样绝缘是否击穿。
一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，包括以下步骤：
步骤一：准备耐火型垂吊敷设电缆试样和耐火试验装置，所述电缆试样为耐火型垂吊敷设电缆垂直段，结构为三根电缆绝缘线芯与三根承载单元绞合成缆后，外部包裹耐火层和外护层，电缆试样长度应不小于4500mm；
步骤二：将步骤一的电缆试样放置在试样支撑装置上，调节燃烧装置的位置和参数以满足试验需求；
步骤三：处理电缆试样的两端，使电缆试样的每根承载单元与拉力试验装置连接，对电缆试样承载单元施加所需拉力；
步骤四：处理电缆试样两端绝缘线芯的绝缘屏蔽和导体，连接耐压试验装置，在靠近试验变压器的电缆试样近端，每相导体与试验变压器输出端连接，每根绝缘线芯的金属屏蔽与试验变压器接地端连接，远离试验变压器的电缆试样远端所有导体全部悬空；
步骤五：对电缆试样施加额定电压U0，同时点燃燃烧装置，供火时间120min，火焰熄灭后冷却15min，整个耐压过程中电缆试验绝缘不击穿，则判定为电缆耐火性能合格。
进一步地，所述步骤二中，调整燃烧装置的参数，空气流量160±8L/min、丙烷流量10±0.5L/min，调节燃烧装置到电缆试样中心的水平距离和燃烧装置到电缆试样中心下端面的垂直高度，确保燃烧装置的火焰温度不低于830℃。
进一步地，所述步骤三中，把两端的外护层剥除，除去电缆试样两端承载单元的护层材料，剥除至少500mm，以便连接拉力试验装置上的可移动拉力调整系统和拉力检测装置。
进一步地，所述步骤四中，将电缆绝缘线芯的绝缘屏蔽剥除至少120mm并处理每根导体，以便进行电气连接，同时分开露出导体，确保施加试验电压时的安全电气间隙。
进一步地，所述步骤三中，对电缆试样承载单元施加所需拉力应不小于制造方申明的额定拉力，此拉力应不小于工程应用最长垂直段电缆的重力，且承载单元受力均匀。
进一步地，为使承载单元所受拉力基本稳定，对电缆试样承载单元施加所需拉力至少静置1小时后，再施加电压进行耐火试验。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明提供一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法，能够切实有效地模拟耐火型垂吊敷设电缆在发生火灾时的状态，即受火和承受自身重力状态下更严酷的线路完整性试验，确保电缆的安全性和可靠性。
(2)本发明试验装置燃烧装置采用带有文丘里混合器的带状形丙烷气体喷灯，火焰温度控制更加稳定和便捷。
(3)本发明对电缆试样承载单元施加所需拉力后至少静置1小时，再施加电压进行耐火试验，保证承载单元所受拉力基本稳定，使实验结果更加准确。
(4)本发明设有电源保护断路器，当发生过压等故障时能及时切断电路，提高试验装置的安全性。
附图说明
图1为耐火型垂吊敷设电缆耐火试验装置示意图。
图2为喷灯与电缆试样的布置示意图。
图3为耐压试验装置电路图。
附图中标号为：
电缆试样1、电缆绝缘线芯11、承载单元12、喷灯2、拉力试验装置3、支架31、拉力调整系统32、拉力检测装置33、试样支撑装置34、耐压试验装置4、试验变压器41、泄漏电流检测装置42、电源保护断路器43。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
(实施例1)
见图1至图3，本实施例的超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置，包括电缆试样1、喷灯2、拉力试验装置3和耐压试验装置4。
电缆试样1为耐火型垂吊敷设电缆垂直段，包括电缆绝缘线芯11和承载单元12，三根电缆绝缘线芯11与三根承载单元12绞合成缆后，外部包裹耐火层和外护层。
为了火焰温度控制更加稳定和便捷，本实施例喷灯2采用带状丙烷气体喷灯，包括喷嘴、喷灯控制器和文丘里混合器，文丘里混合器的出口通过喷灯控制器连通喷嘴。喷灯采用中部供气喷灯，喷嘴标称长度为500mm，标称宽度为15m，喷嘴有三排错开的标称直径为1.32mm、中心距为3.2mm的钻孔。此外，在喷嘴的每一边有一排小孔作为引导孔来维持火焰的燃烧。通过喷灯控制器调整空气流量参数和丙烷流量参数并调节喷灯2到电缆试样1中心的水平距离和喷灯2到电缆试样1中心下端面的垂直高度，确保喷灯2的火焰温度满足试验要求。
拉力试验装置3包括支架31、分别安装于支架31两端的拉力调整系统32和拉力检测装置33以及位于支架31中间的适用于支撑待测试电缆试样1的试样支撑装置34。拉力调整系统32为可移动式，便于调整位置，拉力调整系统32可对承载单元12施加至少100kN的拉力；拉力检测装置33的量程应至少为0～100kN。
耐压试验装置4包括试验变压器41、泄漏电流检测装置42及电源保护断路器43。试验变压器41、电源保护断路器43以及电缆试样1连接为测试回路，泄漏电流检测装置42连接到测试回路上。试验变压器41的电压波形、容许偏差及试验电压测量均应满足电缆试验标准的要求。泄漏电流检测装置42应具有足够的量程以监视试验过程中电缆的泄漏电流。
本实施例的超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，包括以下步骤：
步骤一：准备电缆试样1和耐火试验装置，电缆试样1长度应不小于4500mm；
步骤二：将步骤一的电缆试样1放置在试样支撑装置34上，调节喷灯2的参数，在1bar和20℃的基准条件下，设定空气流量为160±8L/min，丙烷流量为10±0.5L/min。喷灯2中心定位时，以电缆试样1的中心为基准，设定喷灯2的喷嘴上表面到电缆试样1中心的垂直距离为H，喷灯2垂直中心平面到电缆试样1前端面的水平距离为V，按照IEC 60331-1附录A的验证程序确定H值和V值，在电缆试样1测试过程中，应将喷灯2精确定位，其中H±2mm，V±2mm，确保喷灯2的火焰温度不低于830℃；
步骤三：处理电缆试样1的两端，把两端的外护层剥除，除去电缆试样1两端承载单元12的护层材料，剥除至少500mm，一端连接拉力试验装置3上的拉力调整系统32，另一端连接拉力检测装置33，对承载单元12施加所需拉力，所需拉力应不小于制造方申明的额定拉力，此拉力应不小于工程应用最长垂直段电缆的重力，且三根承载单元12受力均匀；
步骤四：处理电缆试样1两端绝缘线芯11的绝缘屏蔽和导体，将电缆绝缘线芯11的绝缘屏蔽剥除至少120mm并处理每根导体，以便进行电气连接，同时分开露出导体，确保施加试验电压时的安全电气间隙。连接耐压试验装置4，在靠近试验变压器41的电缆试样1近端，每相导体与试验变压器41输出端连接，每根电缆绝缘线芯11的金属屏蔽与试验变压器41接地端连接，远离试验变压器41的电缆试样1远端所有导体全部悬空；
步骤五：对承载单元12施加所需拉力至少静置1小时后，再施加电压进行耐火试验，确保承载单元12所受拉力基本稳定。对电缆试样1施加额定电压U0，同时点燃喷灯2，供火时间120min，火焰熄灭后冷却15min，泄漏电流检测装置42用来检测电缆试样1绝缘是否击穿，有无电流泄露，本实施例还设有电源保护断路器43，当发生过压等故障时能及时切断电路，提高试验装置的安全性。整个耐压过程中电缆试样1绝缘不击穿，则判定为电缆耐火性能合格。
本实施例提供的超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置和试验方法，能够切实有效地模拟耐火型垂吊敷设电缆在发生火灾时的状态，即受火和承受自身重力状态下更严酷的线路完整性试验，确保电缆的安全性和可靠性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置，其特征在于，包括：
燃烧装置，设于电缆试样下方中间处，适于为电缆试样提供试验所需火源；
拉力试验装置，适于固定电缆试样并为电缆试样提供试验所需拉力；
耐压试验装置，与电缆试样相连，适于为电缆试样提供试验所述电压并检测电缆试样绝缘是否击穿。
2.根据权利要求1所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置，其特征在于：所述燃烧装置采用包括喷嘴、喷灯控制器和文丘里混合器的喷灯；所述文丘里混合器的出口通过喷灯控制器连通喷嘴，所述喷灯控制器通过控制气流大小从而控制喷灯的火焰大小。
3.根据权利要求1所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置，其特征在于：所述拉力试验装置包括支架、分别安装于支架两端的拉力检测装置和拉力调整系统以及位于支架中间的适用于支撑待测试电缆的试样支撑装置。
4.根据权利要求1所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置，其特征在于：所述耐压试验装置包括与电缆试样连接的电源保护断路器、试验变压器和泄漏电流检测装置；所述试验变压器、电源保护断路器以及电缆试样连接为测试回路；所述泄漏电流检测装置连接到所述测试回路上，并检测电缆试样绝缘是否击穿。
5.一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，其特征在于：该试验方法采用如权利要求1至4之一所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验装置进行试验，具体包括以下步骤：
步骤一：准备耐火型垂吊敷设电缆试样和耐火试验装置，所述电缆试样为耐火型垂吊敷设电缆垂直段，结构为三根电缆绝缘线芯与三根承载单元绞合成缆后，外部包裹耐火层和外护层；
步骤二：将步骤一的电缆试样放置在试样支撑装置上，调节燃烧装置的位置和参数以满足试验需求；
步骤三：处理电缆试样的两端，使电缆试样的每根承载单元与拉力试验装置连接，对电缆试样承载单元施加所需拉力；
步骤四：处理电缆试样两端绝缘线芯的绝缘屏蔽和导体，连接耐压试验装置，在靠近试验变压器的电缆试样近端，每相导体与试验变压器输出端连接，每根绝缘线芯的金属屏蔽与试验变压器接地端连接，远离试验变压器的电缆试样远端所有导体全部悬空；
步骤五：对电缆试样施加额定电压U0，同时点燃燃烧装置，供火，火焰熄灭后冷却，整个耐压过程中电缆试验绝缘不击穿，则判定为电缆耐火性能合格。
6.根据权利要求5所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，其特征在于：所述步骤二中，调整燃烧装置的空气流量参数和丙烷流量参数以及调节燃烧装置到电缆试样中心的水平距离和燃烧装置到电缆试样中心下端面的垂直高度，确保燃烧装置的火焰温度满足试验要求。
7.根据权利要求5所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，其特征在于：所述步骤三中，把两端的外护层剥除，除去电缆试样两端承载单元的护层材料，剥除至少500mm，以便连接拉力试验装置上的可移动拉力调整系统和拉力检测装置。
8.根据权利要求5所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，其特征在于：所述步骤四中，将电缆绝缘线芯的绝缘屏蔽剥除至少120mm并处理每根导体，以便进行电气连接，同时分开露出导体，确保施加试验电压时的安全电气间隙。
9.根据权利要求5所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，其特征在于：所述步骤三中，对电缆试样承载单元施加所需拉力应不小于制造方申明的额定拉力，此拉力应不小于工程应用最长垂直段电缆的重力，且承载单元受力均匀。
10.根据权利要求5所述的一种超高层建筑用垂吊敷设电缆耐火试验方法，其特征在于：为使承载单元所受拉力基本稳定，对电缆试样承载单元施加所需拉力至少静置1小时后，再施加电压进行耐火试验。
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