CN115171968A - 一种高效节能型中压防火电缆 - Google Patents

一种高效节能型中压防火电缆 Download PDF

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Abstract

本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种高效节能型中压防火电缆，包括缆芯和外包层，缆芯包括线芯和带编织层的冷却油管，线芯和带编织层的冷却油管成缆绞合在一起，并将线芯边隙用无碱玻纤绳填充圆整，构成缆芯；带编织层的冷却油管包括中空油管，中空油管外采用裸铜丝编织构成编织屏蔽层。电缆在使用时，中空油管内经过冷却油的流通，将热量循环带走，起到散热的作用。中空油管外采用裸铜丝编织屏蔽，这样可以保持带编织层的冷却油管的柔性，利于电缆加工及弯曲。由于编织屏蔽层与铜带屏蔽层接触，利用铜带和铜丝的良好热传到作用，将电缆发热产生的热量充分传到冷却管上，使得冷却油管的散热效果大幅度提升。

Description

一种高效节能型中压防火电缆
技术领域
本发明属于电缆技术领域，尤其涉及一种高效节能型中压防火电缆。
背景技术
中压耐火电缆不同于传统意义的低压耐火电缆。传统的低压耐火电缆采用导体外绕包无机云母带。无机云母带由云母层和玻纤基布复合而成，为不燃材料，在发生火灾事故时即使外部材料起火也能确保在一定的时间内电缆安全可靠运行。而中压耐火电缆考虑电性能需要，不可以采用导体外绕包云母带的方案进行设计。云母带的绕包会造成导体表面不光滑，进而导致电缆内部电场分布不均；同时绕包的云母带也会造成导体层和内屏蔽间有大量的气隙存在，造成电缆局部放电性能不合格，影响电缆的长期使用寿命，甚至引起中压电缆的击穿。
因此中压耐火电缆需要采用专有的结构设计，确保电缆在发生事故时外部的热量不会传入到缆芯内部，即发生火灾也可以保证绝缘层的绝缘效果，确保电缆在一定的时间内可以安全可靠的运行，为消防及救援赢得宝贵的时间。
现有技术中常见的中压防火电缆的结构中，隔氧、隔热层厚度一般5.0mm左右，耐火层厚度一般5.0mm左右，低烟无卤聚烯烃护套料厚度一般5.0mm左右，无碱玻纤带总厚度在1.2mm左右，几层的总厚度可高达16.2mm，虽然解决了电缆隔热问题，达到了防止外部热量传入到缆芯内部的目的，发生火灾也可以保证绝缘层的绝缘效果。但是解决电缆隔热问题的同时，附加的多层结构所引起的缆芯外层附加厚度超过常规电缆约11mm左右，这些附加的厚度会大幅度降低中压耐火电缆的散热能力，从而使得电缆载流量大幅降低，致使电缆运行中发热，引起安全隐患等，为了解决这个问题，电缆选型时不得不增大电缆截面来解决载流降低问题，这样就会造成成本上升。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高效节能型中压防火电缆。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效节能型中压防火电缆，包括缆芯和外包层，所述缆芯包括线芯和带编织层的冷却油管，所述线芯和带编织层的冷却油管成缆绞合在一起，并将线芯边隙用无碱玻纤绳填充圆整，构成缆芯；所述带编织层的冷却油管包括中空油管，所述中空油管外采用裸铜丝编织构成编织屏蔽层。带编织层的冷却油管在电缆使用时，中空油管内经过冷却油的流通，将热量循环带走，起到散热的作用。中空油管外采用裸铜丝编织屏蔽，这样可以保持带编织层的冷却油管的柔性，利于电缆加工及弯曲。由于带编织层的冷却油管的编织屏蔽层与线芯最外层的铜带屏蔽层接触，利用铜带和铜丝的良好热传到作用，将电缆发热产生的热量充分传到到冷却管上，使得冷却油管的散热效果大幅度提升，从而解决绝缘电缆因多层结构引起的散热不良问题。
优选的，所述中空油管采用邵氏硬度95±3A的聚酯型的TPU挤出成型的圆形空管，圆形空管外采用标称直径为0.15mm的裸铜丝编织，构成编织屏蔽层，且编织密度不小于85％。
优选的，所述线芯由内到外依次包括导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导电层、铜带屏蔽层。
优选的，所述导体采用紧压圆形的铜、铝或铝合金导体；所述导体外挤包半导电屏蔽料，构成导体屏蔽层，性能需符合标准要求。
优选的，导体屏蔽层外挤包XLPE绝缘料，构成绝缘层，厚度及性能需符合标准要求。
优选的，绝缘层外挤包一层半导电屏蔽料，构成绝缘屏蔽层，厚度及性能需符合标准要求。
优选的，绝缘屏蔽层外重叠绕包1层厚度为0.2mm的半导电尼龙带，重叠率不小于15％，构成绕包半导电层。此层除了能起到绝缘屏蔽作用外，主要可以起到铜带屏蔽与绝缘屏蔽之间的隔热及隔离作用。避免在外部热量作用下，铜带损伤绝缘屏蔽或绝缘层，导致电缆击穿。
优选的，绕包半导电层外重叠绕包1层软铜带，厚度及要求需符合标准要求，构成铜带屏蔽层。
优选的，多根线芯和带编织层的冷却油管右向成缆绞合在一起，每根线芯中间绞入一根带编织层的冷却油管，并使得编织屏蔽层与铜带屏蔽层间接触在一起。带编织层的冷却油管的铜丝编织屏蔽层应与铜带屏蔽层接触，利用金属的热传导最用，能大幅度提高冷却效果。
优选的，所述外包层由内到外依次包括2层无碱玻纤带绕包层、发泡聚烯烃隔热层、2层无碱玻纤带绕包层、隔氧层I、2层无碱玻纤带绕包层、隔氧层II、耐火云母带绕包层、陶瓷化聚烯烃耐火层、2层无碱玻纤带绕包层、镀锌钢带铠装层、2层无碱玻纤带绕包层、低烟无卤聚烯烃外护套。
优选的，所述缆芯外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％，构成无碱玻纤带绕包层；无碱玻纤带绕包层外挤包一层标称厚度为3.0mm的物理发泡聚烯烃隔热层，发泡度不小于70％，构成发泡聚烯烃隔热层。利用塑料中含有紧密堆砌的气泡，温度从发泡塑料的一面传导到另一面要通过很多气泡层，大大阻缓了热传导，使得隔热效果更加良好。
优选的，所述发泡聚烯烃隔热层外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％，隔热层外绕包2层无碱玻纤带绕包起到隔断火焰和包紧的作用。
优选的，无碱玻纤带绕包层外挤包一层标称厚度为2.0mm的高阻燃低烟无卤料，高阻燃低烟无卤料氧指数不小于45％，构成隔氧层I；隔氧层I外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带层外再挤包一层标称厚度为2.0mm的高阻燃低烟无卤料，高阻燃低烟无卤料氧指数不小于45％，构成隔氧层II；隔氧层II外重叠绕包1层双面加强型耐火云母带，构成耐火云母带绕包层，重叠率不小于15％。隔氧层采用2层分层式结构，隔氧层I+2层无碱玻纤带绕包和隔氧层II+1层双面加强型耐火云母带，这样可以在隔氧层II燃烧后，因为隔氧层I的存在，可以阻断火焰继续向内燃烧，可以保障电缆不至于和1层隔氧层那样造成隔氧层的连续燃烧，2层无碱玻纤带绕包起到隔断火焰和将隔氧层I包紧的作用，避免隔氧层因燃烧或高温破裂，造成燃烧向内蔓延；1层双面加强型耐火云母带绕包层绕包在隔氧层II上，因为耐火云母带在950～1000℃下仍能起到绝缘及隔火作用，可以充分阻断火焰向内蔓延，并将隔氧层II包紧，避免隔氧层因燃烧或高温破裂，造成燃烧向内蔓延。
优选的，所述耐火云母带绕包层外挤包1层标称厚度为4.0mm的陶瓷化聚烯烃，陶瓷化聚烯烃氧指数不小于26％，构成陶瓷化聚烯烃耐火层；所述陶瓷化聚烯烃耐火层外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；陶瓷化聚烯烃在火焰的作用下会陶瓷化，起到隔火的作用，2层无碱玻纤带绕包起到隔断火焰和将陶瓷化聚烯烃耐火层包紧的作用，避免隔氧层因燃烧或高温破裂，造成燃烧向内蔓延。
优选的，无碱玻纤带绕包层外采用双层镀锌钢带间隙铠装，要求符合标准规定，构成镀锌钢带铠装层；镀锌钢带铠装层外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带层外挤包一层高阻燃的低烟无卤护套料，构成低烟无卤聚烯烃外护套，低烟无卤聚烯烃氧指数不小于36％。
有益效果
本发明公开了一种高效节能型中压防火电缆，本发明所述电缆与现有技相比至少具有以下几点有益效果：
(1)本发明所述电缆在使用时，中空油管内经过冷却油的流通，将热量循环带走，起到散热的作用。
(2)中空油管外采用裸铜丝编织屏蔽，这样可以保持带编织层的冷却油管的柔性，利于电缆加工及弯曲。
(3)由于带编织层的冷却油管的编织屏蔽层与线芯最外层的铜带屏蔽层接触，利用铜带和铜丝的良好热传到作用，将电缆发热产生的热量充分传到到冷却管上，使得冷却油管的散热效果大幅度提升，从而解决绝缘电缆因多层结构引起的散热不良问题。
(4)本发明所述电缆的发泡聚烯烃隔热层，利用塑料中含有紧密堆砌的气泡，温度从发泡塑料的一面传导到另一面要通过很多气泡层，大大阻缓了热传导，使得隔热效果更加良好。
附图说明
图1：本发明实施例1所述高效节能型中压防火电缆的结构示意图；
图2：本发明实施例1所述带编织层的冷却油管的结构示意图；
图中，1：导体；2：导体屏蔽层；3：绝缘层；4：绝缘屏蔽层；5：半导电层；6：铜带屏蔽层；7：无碱玻纤绳；8：带编织层的冷却油管；8-1：中空油管；8-2：编织屏蔽层；9：无碱玻纤带绕包层；10：耐火云母带绕包层；11：发泡聚烯烃隔热层；12：隔氧层I；13：隔氧层II；14：陶瓷化聚烯烃耐火层；15：镀锌钢带铠装层；16：低烟无卤聚烯烃外护套。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
实施例1
一种高效节能型中压防火电缆，如图1所示，电缆的结构如下：
导体1采用紧压圆形的铜(铝或铝合金)导体；导体外挤包半导电屏蔽料，构成导体屏蔽层2，性能需符合标准要求；导体屏蔽层2外挤包XLPE绝缘料，构成绝缘层3，厚度及性能需符合标准要求；绝缘层3外挤包一层半导电屏蔽料，构成绝缘屏蔽层4，厚度及性能需符合标准要求；绝缘屏蔽层4外重叠绕包1层厚度为0.2mm的半导电尼龙带，重叠率不小于15％，构成绕包半导电层5；绕包半导电层5外重叠绕包1层软铜带，厚度及要求需符合标准要求，构成铜带屏蔽层6；1-6构成线芯。
3根线芯和带编织层的冷却油管8右向成缆绞合在一起，每根线芯中间绞入一根带编织层的冷却油管8，并使得编织屏蔽层与铜带屏蔽层6间接触在一起，并将线芯边隙用无碱玻纤绳7填充圆整，构成缆芯。
如图2所示，带编织层的冷却油管结构如下：
所述带编织层的冷却油管8包括中空油管8-1，所述中空油管8-1外采用裸铜丝编织构成编织屏蔽层8-2，8-1和8-2构成带编织层的冷却油管8。
冷却管采用邵氏硬度95±3A的聚酯型的TPU挤出成型的圆形空管，圆形空管外采用标称直径为0.15mm的裸铜丝编织，构成编织层，并编织密度不小于85％。
裸铜编织的中空的油管结构如图2所示，图中，L：中空油管的壁厚为1.5mm；D1：中空油管的内径为3.0mm；D2：中空油管的外径为6.0mm；厚度及外径偏差±5％。
带编织层的冷却油管的铜丝编织屏蔽层应与铜带接触，利用金属的热传导最用，能大幅度提高冷却效果。
缆芯外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％，构成无碱玻纤带绕包层9；无碱玻纤带绕包层9外挤包一层标称厚度为3.0mm的物理发泡聚烯烃隔热层，发泡度不小于70％，构成发泡聚烯烃隔热层11，发泡聚烯烃隔热层11外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带绕包层外挤包一层标称厚度为2.0mm的高阻燃低烟无卤料，高阻燃低烟无卤料氧指数不小于45％，构成隔氧层I12；隔氧层I外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带层外再挤包一层标称厚度为2.0mm的高阻燃低烟无卤料，高阻燃低烟无卤料氧指数不小于45％，构成隔氧层II 13；隔氧层II外重叠绕包1层双面加强型耐火云母带，构成耐火云母带绕包层10，重叠率不小于15％；耐火云母带绕包层10外挤包1层标称厚度为4.0mm的陶瓷化聚烯烃，陶瓷化聚烯烃氧指数不小于26％，构成陶瓷化聚烯烃耐火层14；陶瓷化聚烯烃耐火层14外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带绕包层外采用双层镀锌钢带间隙铠装，要求符合标准规定，构成镀锌钢带铠装层15；镀锌钢带铠装层15外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带层外挤包一层高阻燃的低烟无卤护套料，构成低烟无卤聚烯烃外护套16，低烟无卤聚烯烃氧指数不小于36％。
绕包半导电层，采用半导电尼龙带重叠绕包，重叠率不小于15％，此层除了能起到绝缘屏蔽作用外，主要可以起到铜带屏蔽与绝缘屏蔽之间的隔热及隔离作用。避免在外部热量作用下，铜带损伤绝缘屏蔽或绝缘层，导致电缆击穿。
标称厚度为3.0mm的物理发泡聚烯烃隔热层，发泡度不小于70％，利用塑料中含有紧密堆砌的气泡，温度从发泡塑料的一面传导到另一面要通过很多气泡层，大大阻缓了热传导，使得隔热效果更加良好。隔热层外绕包2层无碱玻纤带绕包起到隔断火焰和包紧的作用。
隔氧层采用2层分层式结构，隔氧层I+2层无碱玻纤带绕包和隔氧层II+1层双面加强型耐火云母带，这样可以在隔氧层II燃烧后，因为隔氧层I的存在，可以阻断火焰继续向内燃烧，可以保障电缆不至于和1层隔氧层那样造成隔氧层的连续燃烧，2层无碱玻纤带绕包起到隔断火焰和将隔氧层I包紧的作用，避免隔氧层因燃烧或高温破裂，造成燃烧向内蔓延；1层双面加强型耐火云母带绕包层绕包在隔氧层II上，因为耐火云母带在950～1000℃下仍能起到绝缘及隔火作用，可以充分阻断火焰向内蔓延，并将隔氧层II包紧，避免隔氧层因燃烧或高温破裂，造成燃烧向内蔓延。
陶瓷化聚烯烃耐火层，云母带绕包层外挤包1层标称厚度为4.0mm的陶瓷化聚烯烃，陶瓷化聚烯烃在火焰的作用下会陶瓷化，起到隔火的作用，2层无碱玻纤带绕包起到隔断火焰和将陶瓷化聚烯烃耐火层包紧的作用，避免隔氧层因燃烧或高温破裂，造成燃烧向内蔓延。
镀锌钢带外2层无碱玻纤带绕包起到隔断火焰和避免镀锌钢带因燃烧的作用下，钢带吸热，造成热量传递，致使外护套大批脱落。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高效节能型中压防火电缆，其特征在于，包括缆芯和外包层，所述缆芯包括线芯和带编织层的冷却油管，所述线芯和带编织层的冷却油管成缆绞合在一起，并将线芯边隙用无碱玻纤绳填充圆整，构成缆芯；所述带编织层的冷却油管包括中空油管，所述中空油管外采用裸铜丝编织构成编织屏蔽层；所述带编织层的冷却油管的编织屏蔽层与线芯最外层的铜带屏蔽层间接触在一起。
2.根据权利要求1所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述中空油管采用邵氏硬度95±3A的聚酯型的TPU挤出成型的圆形空管，圆形空管外采用标称直径为0.15mm的裸铜丝编织，构成编织屏蔽层，且编织密度不小于85％。
3.根据权利要求1所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述线芯由内到外依次包括导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、半导电层、铜带屏蔽层。
4.根据权利要求3所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述导体采用紧压圆形的铜、铝或铝合金导体；所述导体外挤包半导电屏蔽料，构成导体屏蔽层，性能需符合标准要求；导体屏蔽层外挤包XLPE绝缘料，构成绝缘层，厚度及性能需符合标准要求；绝缘层外挤包一层半导电屏蔽料，构成绝缘屏蔽层，厚度及性能需符合标准要求；绝缘屏蔽层外重叠绕包1层厚度为0.2mm的半导电尼龙带，重叠率不小于15％，构成绕包半导电层；绕包半导电层外重叠绕包1层软铜带，厚度及要求需符合标准要求，构成铜带屏蔽层。
5.根据权利要求1所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，多根线芯和带编织层的冷却油管右向成缆绞合在一起，每根线芯中间绞入一根带编织层的冷却油管。
6.根据权利要求1所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述外包层由内到外依次包括2层无碱玻纤带绕包层、发泡聚烯烃隔热层、2层无碱玻纤带绕包层、隔氧层I、2层无碱玻纤带绕包层、隔氧层II、耐火云母带绕包层、陶瓷化聚烯烃耐火层、2层无碱玻纤带绕包层、镀锌钢带铠装层、2层无碱玻纤带绕包层、低烟无卤聚烯烃外护套。
7.根据权利要求6所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述缆芯外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％，构成无碱玻纤带绕包层；无碱玻纤带绕包层外挤包一层标称厚度为3.0mm的物理发泡聚烯烃隔热层，发泡度不小于70％，构成发泡聚烯烃隔热层。
8.根据权利要求7所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述发泡聚烯烃隔热层外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带绕包层外挤包一层标称厚度为2.0mm的高阻燃低烟无卤料，高阻燃低烟无卤料氧指数不小于45％，构成隔氧层I；隔氧层I外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带层外再挤包一层标称厚度为2.0mm的高阻燃低烟无卤料，高阻燃低烟无卤料氧指数不小于45％，构成隔氧层II；隔氧层II外重叠绕包1层双面加强型耐火云母带，构成耐火云母带绕包层，重叠率不小于15％。
9.根据权利要求8所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述耐火云母带绕包层外挤包1层标称厚度为4.0mm的陶瓷化聚烯烃，陶瓷化聚烯烃氧指数不小于26％，构成陶瓷化聚烯烃耐火层。
10.根据权利要求9所述的高效节能型中压防火电缆，其特征在于，所述陶瓷化聚烯烃耐火层外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带绕包层外采用双层镀锌钢带间隙铠装，要求符合标准规定，构成镀锌钢带铠装层；镀锌钢带铠装层外重叠绕包2层厚度为0.2mm的无碱玻纤带，每层重叠率不小于15％；无碱玻纤带层外挤包一层高阻燃的低烟无卤护套料，构成低烟无卤聚烯烃外护套，低烟无卤聚烯烃氧指数不小于36％。
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