CN114300179A - 一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝金属护套隔离型永久柔性防火电缆，包括缆芯和由内至外依次包覆缆芯的金属护套、防火层以及非金属外护套；所述缆芯包括多根绞制的绝缘芯以及绕包在绞制的绝缘芯外的成缆包带；该电缆以多层三合一金云母带为绝缘，铝金属护套作为耐火内层，外加陶瓷化硅橡胶作为耐火外层，在耐火外层外面挤包一层无卤低烟阻燃聚烯烃护套，达到YTTWY及RTTYZ系列产品相同的耐火性能；简化了电缆生产工艺流程，提高了生产效率；降低了电缆生产成本。

Description

一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆

技术领域

本发明涉及电缆生产技术领域，具体为一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆。

背景技术

在目前市场上的防火电缆系列中，有执行住建部标准JG/T 313-2014及国家标准GB/T 34926-2017所规定的产品均以合成云母带作为绝缘，以铜带氩弧焊后轧纹形成波纹铜护套作为护套，所以产品在耐火试验时通常能承受180mm/950℃火焰燃烧正常供电，并能通过BS 6387:2013中最高等级C、W、Z三项测试电缆，其型号分别为YTTWY及RTTYZ。但由于合成云母带及铜护套价格不菲，有些企业研发了以三合一金云母带为绝缘，铝金属护套作为耐火内层，外加高分子材料隔离层及最外面以防火泥作为耐火外层+非金属护套这样组合结构，达到YTTWY及RTTYZ系列产品相同的耐火性能。市场上称为——铝金属护套隔离型柔性矿物绝缘防火电缆。

但是这种电缆产品使用上及结构存在着以下缺陷：

其一，该种电缆产品号称柔性，实际上只是暂时的柔性。因为作为该种电缆结构组成重要部分——防火泥的主要成分是煅烧黏土、滑石粉、氢氧化镁、氢氧化铝为基材，外加碳酸钠胶水、矿物油等作为润滑剂搅拌而成的，随时间延长润滑剂部分挥发，其他部分黏土、滑石粉、氢氧化镁等成分混合物逐渐凝固成固体状态，所以不再有通常电缆具备的在最小弯曲半径外随意弯曲性能。这种电缆通常夏天高温时候要在三个月内，冬天等低温环境也必须在半年内必须将产品敷设。这无疑对客户库存使用该种产品带来严重影响。

其二，该种电缆产品外形不圆度超过普通电缆（较扁，不圆度＞25%；普通电缆通常要求不圆度≤15%）。铝金属护套隔离型柔性矿物绝缘防火电缆在制造过程到挤浆工序时，刚挤出后的防火泥处于稀泥一样柔软状态，须先经过多层绕包带将其表面缠紧，然后经过有履带牵引设备及收线设备收到电缆盘具上。过履带牵引时上下压力使得软态的防火泥被压变形（上下扁、左右宽），收线盘到电缆盘时，为保证缆芯排列紧密整齐，必须在缆芯上施加足够张力将其卷绕到盘具上，这种张力拉扯进一步加剧了缆芯变形的程度。由于电缆的履带牵引装置都是上下夹紧缆芯后输送，所以当缆芯变扁后，后工序生产电缆外护套时，缆芯还要再次经过一次履带牵引上下挤压，整个形状变得更扁，不圆度远超普通低压电力电缆。

其三，该种电缆产品的外径比相同规格的普通低压电力电缆外径超出20%左右。由于作为该种电缆结构之一的防火泥厚度要达到1.5mm以上才能在燃烧状态下对内部缆芯起到妥善保护，而防火泥由于状态稀泥一样柔软状，易受到制造过程设备挤压变形而导致厚度不足，所以实际生产时挤出防火泥厚度通常要达到2.5mm，以保证电缆制造过程中受压变形后上下侧的厚度≥1.5mm。另外含矿物油成分的防火泥会腐蚀渗透到接触的金属护套，所以金属护套都要增加一层PE类高分子塑料隔离层（厚度约1mm）来防止渗透发生，进一步增大电缆外径。超大的外径对电缆的安装敷设带来诸多不便，使得产品使用场合受限。

综上所述，铝金属护套的隔离型防火电缆的结构改进创新迫在眉睫。

发明内容

本发明提供一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，该电缆以多层三合一金云母带为绝缘，铝金属护套作为耐火内层，外加陶瓷化硅橡胶作为耐火外层，在耐火外层外面挤包一层无卤低烟阻燃聚烯烃护套，达到YTTWY及RTTYZ系列产品相同的耐火性能；简化了电缆生产工艺流程，提高了生产效率；降低了电缆生产成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铝金属护套隔离型永久柔性防火电缆，包括缆芯和由内至外依次包覆缆芯的金属护套、防火层以及非金属外护套；所述缆芯包括多根绞制的绝缘芯以及绕包在绞制的绝缘芯外的成缆包带。

其中，所述绝缘芯包括圆形铜导体以及依次重叠绕包在圆形铜导体外的聚脂薄膜和三合一金云母带。

其中，所述绝缘芯之间填充高阻燃填充绳。

其中，所述金属护套为铝带。

其中，所述防火层以硅橡胶为基材，添加高效瓷化粉经过捏合机加工混合而成的硅胶泥，并在外表面绕包低烟无卤阻燃玻纤带。

其中，所述非金属护套为低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

其中，所述防火电缆的制备方法为：

①利用拉丝机连拉连退将铜杆拉丝成设计尺寸；

②在拉丝过程中依次在铜丝外绕包聚脂薄膜和三合一金云母带（2）；

③将数根铜丝进行绞合形成绝缘芯，绞合过程中同时采用紧压形式；

④在绞制完成的绝缘芯外绕包成缆包带形成缆芯；

⑤在缆芯外包覆金属护套，金属护套采用氩弧焊并且通过轧刀在表面轧有深度0.5mm～2.0mm螺旋纹，螺旋角5.0°～7.0°；

⑥在金属护套外包覆防火层；挤包后将金属护套表面螺旋轧纹沟填平，并且高出金属护套的厚度为1.2±0.2mm；绕包低烟无卤阻燃玻纤带的绕包重叠率为15±5%；

⑦在防火层外包覆非金属护套，方式为挤包低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明以多层三合一金云母带为绝缘，铝金属护套作为耐火内层，外加陶瓷化硅橡胶作为耐火外层，在耐火外层外面挤包一层无卤低烟阻燃聚烯烃护套，达到YTTWY及RTTYZ系列产品相同的耐火性能。

2、本发明简化了电缆生产工艺流程，提高了生产效率；不单是工序上减少了挤包隔离套工序提高了效率，而且在焊接轧纹铝管工序上是成缆后进行的整根电缆长度上只需进行一次；而传统铝金属护套隔离型柔性矿物绝缘防火电缆是在绕云母带绝缘后挤包铝金属护套，有几个绝缘芯就需进行几次。

3、本发明降低了电缆生产成本：①本申请的电缆不仅减少了PE高分子隔离层；②本申请的电缆中铝金属护套是在缆芯后统包的，以五芯电缆为例，其用量比传统型铝金属护套隔离型柔性矿物绝缘防火电缆每根绝缘芯挤包铝护套工艺方式至少节约50%。③虽然硅胶泥的价格远高于防火泥，但其密度低，用量少就能达到相应的防火效果，仅在该工序而言并未增加多少成本。④同规格下本申请的电缆的整体外径减小约10%～20%，非金属护套的用量同比下降约12%～22%。综合成本下降5%左右。

4、本发明的电缆外观圆整，外径更小，安装敷设不受时间限制。由于本申请的电缆的结构上层次及材料都比传统型铝金属护套隔离型柔性矿物绝缘防火电缆少，硅胶泥不易变形且长期能保持柔软不固化特性，因而相同规格电缆整体外径更小，也更圆整，且没有敷设时间限制。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明电缆的结构示意图；

图2是本发明防护外层的结构示意图；

图中标号：1、圆形铜导体；2、三合一金云母带；3、成缆包带；4、高阻燃填充绳；5、金属护套；6、防火层；7、非金属外护套；8、导电凸环；9、绝缘凸环；10、外层绝缘层；11、空腔；13、导电层或导电线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1所示，本发明供一种技术方案，一种铝金属护套隔离型永久柔性防火电缆，包括缆芯和由内至外依次包覆缆芯的金属护套5、防火层6以及非金属外护套7；所述缆芯包括多根绞制的绝缘芯以及绕包在绞制的绝缘芯外的成缆包带3。

进一步的，所述绝缘芯包括圆形铜导体1以及依次重叠绕包在圆形铜导体1外的聚脂薄膜和三合一金云母带2。

进一步的，所述绝缘芯之间填充高阻燃填充绳4。

进一步的，所述金属护套采用符合GB/T 3880.1-2012中1060状态为H12的铝带，厚度≥1.0mm。

进一步的，所述防火层6以硅橡胶为基材，添加高效瓷化粉经过捏合机加工混合而成的硅胶泥，具有常温状态下良好挤出加工性能，不易变形，并具备优秀防火耐火性能。硅胶泥挤出后外面绕包一层低烟无卤阻燃玻纤带进行保护。

进一步的，所述非金属护套7为低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

进一步的，所述防火电缆的制备方法为：

①利用拉丝机连拉连退将铜杆拉丝成设计尺寸；

②在拉丝过程中依次在铜丝外绕包聚脂薄膜和三合一金云母带2；

③将数根铜丝进行绞合形成绝缘芯，绞合过程中同时采用紧压形式；

④在绞制完成的绝缘芯外绕包成缆包带3形成缆芯；

⑤在缆芯外包覆金属护套5，金属护套5采用氩弧焊并且通过轧刀在表面轧有深度0.5mm～2.0mm螺旋纹，螺旋角5.0°～7.0°；

⑥在金属护套5外包覆防火层6；挤包后将金属护套5表面螺旋轧纹沟填平，并且高出金属护套5的厚度为1.2±0.2mm；绕包低烟无卤阻燃玻纤带的绕包重叠率为15±5%；

⑦在防火层6外包覆非金属护套7，方式为挤包低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

该防火电缆具有优良的性能：

电气性能：该产品的结构与建部标准JG/T 313-2014及国家标准GB/T 34926-2017所规定的产品结构基本相同：导体、绝缘、缆芯保护层、金属护套。绝缘结构上差别：本产品绝缘采用三合一金云母，而上述标准产品采用的是合成云母带。以材料介电强度而言，三合一金云母带介电强度≥30MV/m比双面合成云母带介电强度≥20MV/m至少高50%，本产品采用与GB/T 34926所规定相同绝缘厚度，所以本产品电气性能上更为优异。结构上另外一个区别是金属护套：由铜护套改为铝护套加防火层的结构，由于铝金属护套厚度1.0mm～1.5mm，铜金属护套的厚度在0.4mm～0.7mm之间，当金属护套作为接地电阻使用时，本产品比同等规格下铝金属护套厚度是铜金属护套厚度2倍左右，而金属铝电阻率能达到金属铜电阻率61%，相同规格电缆铝金属护套电阻更小。另外，由于本产品的在铝金属护套上增加了硅胶泥，硅胶泥层厚度为1.2～1.6mm，其材料特性：不吸潮、不吸水、加工前后结构稳定长期保持不变，体积电阻率≥1×1015Ω·cm，常温下介电强度≥22kV/m的优良电气性能，由于该层的增加，进一步加强了电缆电气性能。综上所述本产品的电气性能上比建部标准JG/T 313-2014及国家标准GB/T 34926-2017所规定的产品优越。

耐火性能：与建部标准JG/T 313-2014及国家标准GB/T 34926-2017所规定的铜金属护套的电缆YTTWY及RTTYZ产品耐火性能一样，能承受180mm/950℃火焰燃烧正常供电，电缆外径≤20mm时，能通过BS 6387:2013中最高等级C、W、Z三项测试保持线路完整性；电缆外径＞20mm时，能通过BS 8491:2008测试保持线路完整性。主要原因在产品结构中的硅胶泥防火层的保护下，在火焰的灼烧下能迅速生成坚硬的陶瓷装硬壳。该硬壳在火焰中不熔融，不滴落，并具有隔火传导能热量的功能，确保内层的铝金属护套在高温外观完整，灼烧处表面不熔化（说明铝金属护套最高温度不超过其熔点660℃），完整的铝金属护套保护内层缆芯，使得内部温度温度更低（＜660℃），而三合一金云母带不同电缆生产厂家长期使用验证其能耐受750℃高温保持线路完整性。电缆各部分材料耐受温度高于测试温度，因而电缆耐火性能可以得以保证。

机械性能：该产品的结构与建部标准JG/T 313-2014及国家标准GB/T 34926-2017所规定的产品结构基本相同，缆芯均由铜导体加云母带组成，最大差别在金属护套不同，本产品铝金属护套采用GB/T 3880.1-2012中1060状态为H12的铝带，该铝带的抗拉强度80MPa～120MPa，大于铜芯低压电力电缆敷设时的最大牵引力（70MPa），电缆结构上因铝金属护套存在完全满足正常敷设电缆最大牵引力的要求。铝金属护套采用氩弧焊并且通过轧刀在表面轧有深度0.5mm～2.0mm螺旋纹，螺旋角5.0°～7.0°使得金属护套具有良好的弯曲性能，能符合国标GB/T 34926-2017中表5所规定的《电缆安装时的最小允许弯曲半径》。该电缆能达到与RTTYZ系列产品同样参数进行正常安装敷设。

进一步的，如图2所示，所述非金属护套外表面设置防护外层，所述防护外层包括交替间隔套设在电缆本体外表面的导电凸环8和绝缘凸环9；所述绝缘凸环9的外直径大于导电凸环8的外直径；所述防护外层还包括外层绝缘层10；所述外层绝缘层10套设在电缆本体外并由所述绝缘凸环9支撑；所述外层绝缘层10与多个绝缘凸环9围合成多个密封的空腔11；所述导电凸环8延伸入空腔11内，所述空腔11内填充有电流变液；所述外层绝缘层10内表面设置有导电层或导电线13；所述导电层或导电线13接地，且在接地前通过一电流或电场监测装置。

进一步的，所述防护外层的制备方法为：

①沿电缆本体长度方向交替在电缆本体外圆周面上套设导电凸环8和绝缘凸环9；所述导电凸环8通过弯曲成型箍套在电缆本体外，所述绝缘凸环9通过改进的第一电缆挤包机以脉冲挤包的形式形成，在第一电缆挤包机出口设置快速冷却区，在挤包成绝缘凸环9的同时确保其凝固成型；

②在相邻两绝缘凸环9之间形成的凹槽内填充电流变液，利用改进的第二电缆挤包机，在第二电缆挤包机出口设置速冻区，在电流变液由第二电缆挤包机出口挤出并填充凹槽的同时确保其凝固；

③沿电缆本体长度方向铺设导电层或导电线13；

④利用第三电缆挤包机挤包外层绝缘层10；外层绝缘层10内表面贴附且支撑于绝缘凸环9上，并与绝缘凸环9以及电缆本体外表面围合出所述空腔11；在电流变液融化后填充所述空腔11。

进一步的，所述防护外层的自检修方法为：

①正常情况下，防护外层存在电流变液，为电缆本体控温散热；

②当电缆本体因老化或缺陷等原因向外漏电时，泄露处的电流传导到该处对应的导电凸环8，使导电凸环8与导电层或导电线13之间形成强电场；电流变液在强电场作用下瞬间固化，从而在局部锁住电场泄露；此时电流或电场监测装置发出电缆漏电警报；

③为了获知大体漏电位置，由于电流变液固化后体积增大，会形成鼓包，肉眼观察即可获知；或通过挤压，由于电流变液固化后坚硬，依据硬度不同可获知；或通过超声波或电磁波检测判断，超声波或电磁波检测可沿地下电缆长度方向依次探测，也可由地下电缆一端的防护外层向另一端发射超声波或电磁波探测，超声波或电磁波沿防护外层传递，由于漏电处电流变液固化，会反射效果更大，通过计算发射与接收到不寻常反射波的时间差，就可计算出不寻常反射处的距离，从而获知不寻常反射处的位置，即可获知漏电位置。

本发明的防护外层能够加强对于漏电事故的防护，同时能够自动监测漏电情况，并能够使工作人员快速的获知漏电大体位置，显著提高了地下电缆的安全性，寿命以及维护能力。

本发明的防护外层利用电流变液的特性，不仅在正常情况下可以平衡地下电缆的热量，为电缆降温，一方面能够防止电缆导体应温度升高而电阻升高，保障电流传输的稳定性；另一方面由于保持了温度的恒定，因此能够有效降低电缆各种材质的老化，延长其使用寿命；而且在电缆出现漏电情况时，能通过形成强电场使电流变液固化，从而锁住漏电处位置，并同步发布警报使工作人员获知漏电信息，而且还能够方便工作人员快速准确的找出漏电的大体位置进行维修；能够大大提高地下电缆的安全性以及漏电事故解决的效率。

本发明的防护外层不仅不会影响电缆的柔性，而且可以独立与电缆本体，也即可以对现有的地下电缆进行二次加工而获得，因此能够适用于现有的电缆，直接在现有电缆上加工即可实现，能够有效的利用现有电缆库存，能够降低设备要求和生产成本，适用性广，甚至可用于现有电缆的改造，特别是易老化漏电段的改造。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，其特征在于：包括缆芯和由内至外依次包覆缆芯的金属护套（5）、防火层（6）以及非金属外护套（7）；所述缆芯包括多根绞制的绝缘芯以及绕包在绞制的绝缘芯外的成缆包带（3）。

2.如权利要求1所述的一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，其特征在于：所述绝缘芯包括圆形铜导体（1）以及依次重叠绕包在圆形铜导体（1）外的聚脂薄膜和三合一金云母带（2）。

3.如权利要求1所述的一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，其特征在于：所述绝缘芯之间填充高阻燃填充绳（4）。

4.如权利要求1所述的一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，其特征在于：所述金属护套（5）为铝带。

5.如权利要求1所述的一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，其特征在于：所述防火层（6）以硅橡胶为基材，添加高效瓷化粉经过捏合机加工混合而成的硅胶泥，并在外表面绕包低烟无卤阻燃玻纤带。

6.如权利要求1所述的一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，其特征在于：所述非金属护套（7）为低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

7.如权利要求1所述的一种铝金属护套隔离型柔性防火电缆，其特征在于：所述防火电缆的制备方法为：

①利用拉丝机连拉连退将铜杆拉丝成设计尺寸；

②在拉丝过程中依次在铜丝外绕包聚脂薄膜和三合一金云母带（2）；

③将数根铜丝进行绞合形成绝缘芯，绞合过程中同时采用紧压形式；

④在绞制完成的绝缘芯外绕包成缆包带（3）形成缆芯；

⑤在缆芯外包覆金属护套（5），金属护套（5）采用氩弧焊并且通过轧刀在表面轧有深度0.5mm～2.0mm螺旋纹，螺旋角5.0°～7.0°；

⑥在金属护套（5）外包覆防火层（6）；挤包后将金属护套（5）表面螺旋轧纹沟填平，并且高出金属护套（5）的厚度为1.2±0.2mm；绕包低烟无卤阻燃玻纤带的绕包重叠率为15±5%；

⑦在防火层（6）外包覆非金属护套（7），方式为挤包低烟无卤阻燃聚烯烃外护套。

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