CN114496386A - 一种刚性矿物绝缘防火电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种刚性矿物绝缘防火电缆，包括至少一股第一导体、第一导体的表面填充氧化镁绝缘层，氧化镁绝缘层的表面焊接轧制铜护套，焊接轧制铜护套的表面挤包电缆无卤低烟阻燃聚烯烃护套；该电缆的结构设计可以减小铜套中厚度；提升该电缆的载流量，铜套表面圆整、光滑，起到纵向防水的作用；铜套可作为接地使用，更好的卸载较大的电流，确保电缆的安全运行。

Description

一种刚性矿物绝缘防火电缆
技术领域
本发明属于电线电缆技术领域，具体涉及一种刚性矿物绝缘防火电缆。
背景技术
随着火灾事故的频发，人们对电线电缆火灾危险性认识不断加深，有关部门对电线电缆防火阻燃等性能的要求也越来越高。由于电缆火灾具有蔓延快、扑救难、产生二次危害、恢复时间长等特点会给国民经济及人民群众的生命财产带来巨大的损失。因此人们对电线电缆的阻燃、防火特性、安全可靠性提出了更加苛刻的运行条件。如防火、防爆、过载能力强,使用寿命长，在火灾条件下，消防电梯、消防泵需保持一定时间内的正常运行，电缆在燃烧后低烟低卤低毒,甚至无烟无卤无毒等特殊要求。电缆阻燃、防火措施是减少电缆着火延燃的重要手段，关键在以防为主，各类阻燃电缆、耐火电缆、防火电缆得到广泛应用。
现有的电缆防火材料结构通常为单层结构，物理抗冲击防护等级低，且功能单一，同时材料耐火能力差，不能长时间耐火，在周围环境中存在燃烧物的情况下隔热性能差，起不到高温保护的作用，导致电缆被破坏而造成危险。
市场上常见铜套主要起到承载短路电流，径向阻水，屏蔽电场及承载外部机械应力的作用，而焊接轧制铜护套是一种新型铜套，相比于铜套增加了接触面积、消除了容性放电，提高了电缆阻水性能，增加电缆的载流量，减小了电缆外径。
矿物绝缘防火电缆主要是接触水分后产生氧化现象，为避免这一现象发生，在铜护套的外层增加一层无卤低烟阻燃聚烯烃护套，杜绝铜护套与外界的空气接触。
因此铜套O2会反应，如果有电场作用下，与空气接触表面发黑的现象，铜与空气中的氧气(O2)、水(H2O)、二氧化碳(CO2)发生反应；反应生成的氧化铜和碱式碳酸铜(通常可见的铜绿)，且吸收空气中的CO2发生如下反应：
CO2过量时：2Cu+O2+CO2+H2O＝Cu2(OH)2Co3
CO2少量时：2Cu+O2＝△＝2CuO
针对上述技术问题，故需要进行改进。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，设计巧妙的刚性矿物绝缘防火电缆；该电缆适用于工频额定电压0.6/1KV输配电线路作配送电能之用，广泛应用于高层建筑、购物中心，星级酒店、娱乐场所、医院、剧场、会展中心、图书馆、政府机关、金融中心、体育中心、机场、隧道、地下车库、消防电梯、消防泵、火灾报警、排烟系统、高温场合及要求特别安全的设施等重要场所。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种刚性矿物绝缘防火电缆，包括至少一股第一导体、第一导体的表面填充氧化镁绝缘层，氧化镁绝缘层的表面焊接轧制铜护套，焊接轧制铜护套的表面挤包电缆无卤低烟阻燃聚烯烃护套。
作为本发明的一种优选方案，所述第一导体的数量为1芯、2芯、3芯、4芯、5芯、7芯、19芯。
作为本发明的一种优选方案，所述第一导体为铜。
作为本发明的一种优选方案，所述铜护套采用纯度不小于999.6％的铜材制造。
作为本发明的一种优选方案，所述铜护套的铜带的伸长率应不小于25％。
作为本发明的一种优选方案，所述第一导体的外径为1.38～22.3mm。
作为本发明的一种优选方案，所述氧化镁绝缘层的厚度单芯为2.2mm、多芯为1.2mm。
作为本发明的一种优选方案，所述第一导体与铜护套之间的绝缘厚度为2.2mm。
作为本发明的一种优选方案，所述铜护套的厚度为0.4～1.0mm。
作为本发明的一种优选方案，所述电缆无卤低烟阻燃聚烯烃护套的厚度为1.4～2.2mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明的电缆机构紧密有效提高电缆的散热性，材料均为无机材料，使用寿命长，经过高温退火后，电缆的弯曲性能提高，弯曲半径仅为电缆直径的6倍，耐温等级高，增加电缆的载流量，可在250℃下正常运行，该电缆在1050℃高温下可持续工作180min，在火灾中可以确保人员紧急疏散以及重要物资的抢救赢得时间；
2、该电缆的结构设计以铜导体为单芯导体，在生产多芯时可以一次性拉拔预成型，导体外径均匀，减小铜套中厚度；提升该电缆的载流量，铜套表面圆整、光滑，起到纵向防水的作用；铜套可作为接地使用，更好的卸载较大的电流，确保电缆的安全运行；
3、本发明的矿物绝缘防火电缆设计结构采用氩弧焊接紧压、拉拔技术，使氧化镁粉紧密的包覆在导体上，绝缘与导体紧密的结合，强度更加稳定，绝缘表面更光滑，生产长度可以根据客户订单进行生产，不受长度的限制。
4、本发明的矿物绝缘防火电缆设计结构全部为无机物。对于0.6/1kV以下的低压电缆通过试验结果表明：相同条件下该电缆结构的载流量要比普通电缆的载流量提高10％左右；
5、本发明的该电缆由于是平滑结构设计，表面无褶皱，因此电缆外径减少了10～15％左右(特别是多芯电缆外径缩小更加明显)；
6、该电缆由于外径小的平均电缆装盘长度可以提高3％左右；
7、本发明的该电缆产品经核辐射后，绝缘和铜护套材料性能不发生变化，是核电站、核设施立项的配线电缆；
8、本发明的电缆由于组成防火电缆的材料铜和氧化镁基本上不产生老化现象，其电缆性能完全取决于铜护套的氧化程度，在环境温度250℃时，0.25mm厚度的铜护套可使用百年以上，护套厚度一般0.4～1.2mm之间，因而防火电缆使用寿命特别长。
附图说明
图1为本发明实施例一的一种刚性矿物绝缘防火电缆图。
图2为本发明实施例一的一种刚性矿物绝缘防火电缆剖面图。
图3为本发明实施例二的一种刚性矿物绝缘防火电缆图。
图4为本发明实施例二的一种刚性矿物绝缘防火电缆剖面图。
图中附图标记：第一导体1，氧化镁绝缘层2，铜护套3，电缆无卤低烟阻燃聚烯烃护套4。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
如图1-2所示，本实施例提供的一种矿物绝缘防火，包括第一导体1，其中，第一导体1的数量为1～5股，为实心结构，本实施例中，第一导体1的数量为1股，第一导体1为铜；第一导体1的导体表面填充高纯度氧化镁绝缘层2，高纯度氧化镁绝缘层表面焊接轧制拉拔铜护套3、焊接轧制拉拔铜护套3表面根据需要挤包无卤低烟阻燃聚烯烃护套4。
实施例二：
如图3-4所示，本实施例提供的一种刚性矿物绝缘防火电缆，包括第一导体1，其中，第一导体1的数量为1～5股，为实心结构，本实施例中，第一导体1的数量为3股，第一导体1为铜；第一导体1的导体表面填充高纯度氧化镁绝缘层2，高纯度氧化镁绝缘层表面焊接轧制拉拔铜护套3、焊接轧制拉拔铜护套3表面根据需要挤包无卤低烟阻燃聚烯烃护套4。
本发明的电缆的耐高温,使用寿命长,可适用用于各种自然高温环境，可靠性高，受气候条件和周围环境影响小，传输性能稳定；一般敷设于室内、电缆沟、管道沟、地下土壤或隧道中，可承受机械外力作用。
本发明专利替代普通低压力缆，该电缆在火焰温度950～1050℃的燃烧下，仍能保持180min以上的时间正常通电，这是由于组成电缆材料都是无机物(铜和氧化镁)，无任何可燃烧物质，既不自燃也不助燃，无热量放出，也无毒气放出，无烟产生，其材料燃点分别为1083C和2800C,因此，该电缆的防火性能耐火特性与其他阻燃电缆、耐火电缆所无法相比拟的。且其他耐火电缆在燃烧环境下，受到撞击和喷淋后即失去其耐火特性，无法继续供电。而本发明的防火电缆由于采用无缝铜管，中间联接和终端将氧化镁全密封在里面，而不受撞击和喷淋影响，可连续保持工作达3小时以上。因此能保证人员疏散和灭火工作的正常进行，有效地控制人身安全和财产损失，因此，防火电缆是耐火、阻燃电缆的最佳替代产品。
其中，填充料和绝缘均为高纯度氧化镁，通过生产过程中的轧制和拉拔，表面更加圆整；
具体的，矿物质绝缘防火电缆为一次性成品的生产工艺，中间不存在其它工序的周转，避免的导体等结构出现的意外损伤，产品通过拉拔、填充、焊接、轧制、退火、轧制、拉拔、退火等工序，是电缆结构紧密、平整；经过最后退火工序，电缆弯曲性能更加优越。
电缆平滑铜套材料要求：电缆平滑铜套8应采用纯度不低于99.9％的铜材制造：铜带的伸长率应不小于35％，抗拉强度不小于250mm2；电缆平滑铜套8的作用是保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，以及防止外力直接损坏电力电缆；一种中压皱纹铜套铠装电力电缆，提高缆芯的机械性能及强度，也能承受垂直方向一定的拉力,提高了产品的综合性能。通过对电缆皱纹铜套外挤包电缆外护套后，有效地提高电力电缆的阻燃能力,也提高了电力电缆的安全性,同时更具有良好的耐磨性，抗拉性和高柔特性。
本发明的平滑铜套的设计在缓冲层间不存在空气间隙，减小了大约0.1km/w的热阻增量。对于35kV以下的中压电缆通过试验结果表明：相同条件下平滑铜套结构的载流量要比皱纹铜套高8％左右；电缆平滑铜套由于是平滑结构设计，表面无褶皱，因此电缆外径减少了3～6％左右(根据不同电线电压级别),电缆更轻，成本更低；平滑护套的平均电缆装盘长度可以提高2％左右。
平滑铜套与皱纹铜套加工工艺的区别：
1.本发明的平滑铜套一次成型(氩弧焊纵向焊接或连续挤出)，而皱纹铜套需二次成型，先制成圆管，然后轧纹：
2.平滑铜套内径易控制，皱纹铜套内径控制较复杂，与轧纹深度有很大关系；
3.平滑铜套加工能耗小。
本发明的电缆平滑铜套解决了铜护与缓冲层的接触问题，可以达到面接触的程度，使电流能均匀地流过缓冲层；电缆平滑铜套沿圆周方向铜的核张强度均匀。
一种刚性矿物绝缘防火电缆的主要特性：
1、柔软性：由于电缆的采用了成熟两道退火技术，而且护套是采用软铜带氩弧焊接工艺制成，非铜管型。弯曲半径只有电缆直径的6倍，有较好的柔软性。能避免设计普通防火电缆12倍弯曲半径的限制，避免电缆时经常遇到的接线终端问题。
2、防火：由于电缆的组成材料均为矿物化合物，故决定了电缆本身的非燃性。产品符合BS，IEC国际标准，能在带电的情况下承受1050℃3小时的燃烧，并保障电路的正常运行。因此即使在短路温度以上也可以保持不变。
3、低烟：如果型号为BTTYZ结构，非金属性护套根据IEC1034进行烟气发散试验，测试透光度达到80％以上(标准为60％)。
4、无卤：由于电缆的绝缘，护套均是无机化合物材料，没有通常的PVC材料。因此即使在火灾条件下，也无酸性气体发散。
5、耐温：电缆可在250℃环境温度下长期工作，替代耐温125℃的低烟无卤阻燃电缆使用。在紧急情况下也可以在1080℃以下不超过三小时工作。
6、耐腐：电缆采用的矿物化合物材料，经辐照后更具有耐腐蚀功能，敷设时可不加任何附加措施。
7、载流量大：比照相同截面的电缆，矿物绝缘防火电缆不仅能传输更高的电流而且能承受较大的过载。
8、机械强度高：矿物绝缘电缆(BTTZ)结构上全部为无机物。产品符合BS，IEC国际标准，能在1050℃及通电情况下，承受15分钟内连续的30次撞击。全面克服了因材料老化特性急剧恶化而造成电缆的机械特性不足。
实施例二、A铜芯铜护套矿物绝缘电缆主要工程数据表
Figure BDA0003427132860000051
Figure BDA0003427132860000061
B铜芯铜护套矿物绝缘电缆主要工程数据表
Figure BDA0003427132860000062
Figure BDA0003427132860000071
实施例三、环境空气温度不等于30℃时的校正系数表(用于敷设在空气中的电缆载流量)
环境温度 PVC外护层和不易于接触的裸护套 不允许接触的裸护套
25 1.07 1.04
30 1.00 1.00
35 0.93 0.96
40 0.85 0.92
45 0.77 0.88
50 0.67 0.84
55 0.57 0.80
60 0.45 0.75
65 —— 0.70
70 —— 0.65
75 —— 0.60
80 —— 0.54
实施例四、铜芯铜护套矿物绝缘电缆载流量数据表
Figure BDA0003427132860000072
Figure BDA0003427132860000081
实施例五、铜芯铜护套矿物绝缘电缆成组敷设载流量修正
Figure BDA0003427132860000082
实施例六、铜芯铜护套矿物绝缘防火电缆电压降
Figure BDA0003427132860000091
实施例七、A铜芯铜护套电缆线芯电阻和护套接地回路阻抗
Figure BDA0003427132860000092
Figure BDA0003427132860000101
B铜芯铜护套电缆线芯电阻和护套接地回路阻抗
Figure BDA0003427132860000102
Figure BDA0003427132860000111
本实施例中的其他内容可参照实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六或实施例七。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：第一导体1，氧化镁绝缘层2，铜护套3，电缆无卤低烟阻燃聚烯烃护套4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于：包括至少一股第一导体(1)、第一导体(1)的表面填充氧化镁绝缘层(2)，氧化镁绝缘层(2)的表面焊接轧制铜护套(3)，焊接轧制铜护套(3)的表面挤包电缆无卤低烟阻燃聚烯烃护套(4)。
2.根据权利要求1所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述第一导体(1)的数量为1芯、2芯、3芯、4芯、5芯、7芯、19芯。
3.根据权利要求1或2所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述第一导体(1)为铜。
4.根据权利要求1所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述铜护套(3)采用纯度不小于999.6％的铜材制造。
5.根据权利要求1或4所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述铜护套(3)的铜带的伸长率应不小于25％。
6.根据权利要求3所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述第一导体(1)的外径为1.38～22.3mm。
7.根据权利要求1所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述氧化镁绝缘层(2)的厚度单芯为2.2mm、多芯为1.2mm。
8.根据权利要求6所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述第一导体(1)与铜护套(3)之间的绝缘厚度为2.2mm。
9.根据权利要求8所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述铜护套(3)的厚度为0.4～1.0mm。
10.根据权利要求1所述的一种刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述电缆无卤低烟阻燃聚烯烃护套(4)的厚度为1.4～2.2mm。
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