CN115295228A - 一种1kV刚性矿物绝缘防火电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，包括导体、矿物绝缘层、金属护套，所述矿物绝缘层设于所述导体外，所述金属护套设于所述矿物绝缘层外。本发明物理抗冲击防护能力强，耐火性好，可长时间耐火，耐温等级高，隔热性好，不易被破坏。
Description
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种1kV刚性矿物绝缘防火电缆。
背景技术
电缆阻燃、防火措施是减少电缆着火延燃的重要手段，关键是以防为主。现有的电缆的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，耐火能力有限，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，导致电缆容易被破坏而造成危险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种1kV刚性矿物绝缘防火电缆，物理抗冲击防护能力强，耐火性好，可长时间耐火，耐温等级高，隔热性好，不易被破坏。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其包括导体、矿物绝缘层、金属护套，所述矿物绝缘层设于所述导体外，所述金属护套设于所述矿物绝缘层外。
优选的是，所述导体的数量为1～5芯，所述导体的外径为1.33～22.3mm。
优选的是，所述矿物绝缘层采用氧化镁材料制成，所述金属护套为平滑铜护套。
优选的是，所述矿物绝缘层的厚度为1.4～2.0mm。
优选的是，所述平滑铜护套的伸长率≥30％。
优选的是，所述平滑铜护套的厚度为0.5～1.0mm。
优选的是，本电缆还包括外护套，所述外护套设于所述金属护套外。
优选的是，所述外护套采用无卤低烟阻燃聚烯烃制成，其厚度为1.4～1.8mm。
本发明的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，具有以下优点：
1、电缆物理抗冲击防护能力强，耐火性好，可长时间耐火，隔热性好，耐温等级高，不易被破坏，安全性大大提高。具体来说，由于矿物绝缘层采用的是氧化镁材料，金属护套采用的是铜材料，两者都是不可燃烧的无机材料，既不自燃也不助燃，无热量放出，也无毒气放出，无烟产生，其燃点分别为1083℃和2850℃，使得本电缆在火焰温度950～1000℃的燃烧下仍能保持180min以上的时间正常通电，电缆允许长期工作温度可达到250℃，短时间或非常时期允许接近铜的熔点，最高耐温可达1050℃；由于平滑铜护套为无缝铜管，可将氧化镁矿物绝缘层完全密封在内而不受撞击和喷淋等物理因素影响。
2、防爆。平滑铜护套为无缝铜管，可以阻止可燃性油、气和火焰进入到与电缆连接的电器设备中，起到防爆作用。
3、耐腐蚀。平滑铜护套本身具有较强的耐腐蚀性，再加上非金属外护套，可以进一步提高电缆的耐强酸、强碱性能。
4、载流量大。相比于相同截面的传统防火电缆，载流量可增加23％左右，过载能力强，在选择电缆大小时，可比传统防火电缆小一档。
5、耐辐射。在辐射条件下，氧化镁矿物绝缘层和平滑铜护套的性能不发生变化，本电缆可适用于核电站等放射性环境。
6、机械强度高。即使电缆受外力压扁至原电缆直径的1/2，电缆仍能保持正常的载流、绝缘性等电性能。
7、寿命长。矿物绝育层和金属护套都不会老化，电缆寿命完全取决于金属护套的氧化程度，而在250℃温度环境下的0.25mm厚的铜护套可使用70年，本电缆中的平滑铜护套的厚度为0.4～1.00mm，使用寿命特别长。
8、接地性能良好。铜平滑护套可起到接地作用，提供良好的低接地电阻，相比于传统防火电缆，平滑铜护套可代替接地线芯。
9、防水性能优越。平滑铜护套为无缝铜管，密封性好，每根电缆都能通过浸水试验检测。
10、耐压能力强，耐压能力可达1kV及以上。
11、外径小，质量轻。相比于传统的1kV防火电缆采用的皱纹护套，电缆外径可以减小10～15％，成本更低，平均电缆装盘长度可提高15～20％左右。
12、弯曲性能好。弯曲半径可达到电缆外径的6倍，更易于实现电缆的端头的制作安装。
附图说明
图1为本发明实施例中单芯1kV刚性矿物绝缘防火电缆的结构示意图；
图2为本发明实施例中两芯1kV刚性矿物绝缘防火电缆的截面图。
图中：1-导体；2-矿物绝缘层；3-金属护套；4-外护套。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1、图2所示，本实施例公开一种1kV刚性矿物绝缘防火电缆，包括导体1、矿物绝缘层2、金属护套3，矿物绝缘层2设于导体1外，金属护套3设于矿物绝缘层2外，相比于现有防火电缆，本电缆物理抗冲击防护能力强，耐火性好，可长时间耐火，耐温等级高，隔热性好，不易被破坏。
在一些实施方式中，导体1为实心铜导体，采用铜杆材制成。导体1的数量可以1芯(股)、2芯、3芯、4芯、5芯，7芯、19芯等等。本实施例中，导体1的数量优选为1～5芯。导体1的外径为1.33～22.3mm，具体如表1所示，可满足GB/T 3952-2008电工用铜线坯标准要求。
在一些实施方式中，矿物绝缘层2采用高纯度氧化镁材料制成。
具体来说，氧化镁材料中的氧化镁纯度为96.5％以上，并且，为了确保矿物绝缘层的电气性能，氧化镁材料中具体包括320目、260目、200目、160目、120目、80目、40目等不同粒径大小的氧化镁颗粒，且上述320目、260目、200目、160目、120目、80目、40目的氧化镁颗粒的重量配比为(0.5～1)：(25～30)：(20～25)：(5～10)：(15～20)：(15～20)：(1～3)，本实施例中，各种不同粒径大小的氧化镁颗粒的重量配比优选为0.8：27.8：23.9：9.1：18.3：17.4：2.7。在加工上述矿物绝缘层时，将上述氧化镁颗粒通过68度角的管道进行传输，再进入套管后进行冷轧压缩，得到密度大于等于2.88kg/cm3的氧化镁矿物绝缘层，以提高电缆的耐压能力，具体耐压能力可达到1kV。矿物绝缘层2的厚度为1.4～2.05mm，其中，当导体1的数量为单芯(即1芯)时，矿物绝缘层2的厚度优选为1.56～2.05mm，比如，1.56mm、1.68mm、1.72mm、1.86mm、2.05mm等等；当导体1的数量为多芯(如2芯、3芯、4芯)时，矿物绝缘层2的厚度优选为1.4～1.6mm，比如，1.4mm、1.48、mm、1.52、1.56mm等等，具体如表1所示。
本实施例中，为了进一步提高矿物绝缘层2的绝缘性能，氧化镁材料中还包括硅油，硅油具体在对氧化镁颗粒进行压缩时加入，当氧化镁粉重量范围为370～580kg时，相对应的使用硅油的用量范围是0.6L-1.0L。
在一些实施方式中，金属护套3为平滑铜护套，即表面圆整光滑无皱纹无缝隙，可将氧化镁矿物绝缘层完全密封在内，不受撞击和喷淋等物理因素影响，物理抗冲击防护能力强，并且，相比于传统的1kV防火电缆采用的皱纹护套，既可以减小电缆外径(10～15％，特别是多芯电缆，外径缩减更明显)，电缆更轻，成本更低，平均电缆装盘长度可提高15～20％左右，又可以消除容性放电，提高电缆的阻水性能，起到纵向防水作用，增加电缆的载流量(23％左右)，使用电缆截面时(即在选择电缆大小时)，可比传统防火电缆小一档，比如，截面为35mm2的本申请电缆的载流量就可以达到相当于截面为50mm2的传统防火电缆的载流量，平滑铜护套可代替接地线芯，还可以提高电缆的密封性，防水性好，以及阻止可燃性油、气和火焰进入到与电缆连接的电器设备，起到防爆作用，以及，可以使电缆的电场分布均匀。
具体来说，平滑铜护套采用纯度不小于99.96％优选为99.99％的铜经过氩弧焊接轧制连续挤铜轧制方式加工而成，加工过程中先后经过多次轧制和两次以上退火一次性完成成品。本实施例中，平滑铜护套优选经过6次至26次轧制，第一次退火至倒数第二次退火的温度控制在380±20℃，这样可以使铜的软硬度便于二次轧制加工，最后一次退火的温度控制在350±20℃。经过退火工序后，平滑铜护套的弯曲性能更加优越，平滑铜护套经过退火后的伸长率为30％以上，可大大提高电缆抗压性能和弯曲性能，电缆弯曲半径可达到电缆外径的6倍。
平滑铜护套的厚度为0.5～1.0mm，具体如表1所示，相比于传统的皱纹护套，厚度小，且便于加工，内径大小易控制，不需要二次成型，加工能耗小。
本实施例中，氧化镁矿物绝缘层与平滑铜护套之间为无缝密封接触，即两者之间不存在空气间隙，不仅可以减小大约0.1km/w的热阻增量，还可以均匀平滑铜护套沿圆周方向的抗张强度。
本实施例电缆制作过程中通过拉拔、填充、焊接、轧制、退火、轧制、拉拔、退火等工序，一次性加工成品，电缆产品结构紧密、平整，中间不存在其它工序的周转，以避免导体等结构出现意外损伤。
本实施例电缆由于设置了氧化镁矿物绝缘层和平滑铜护套，两者都是无机材料，基本上不发生老化现象，电缆的使用寿命完全取决于平滑铜护套的氧化程度。因此，为了防止平滑铜护套氧化，在一些实施方式中，本电缆还包括外护套4，外护套4设于平滑铜护套(金属护套3)外，外护套4为非金属护套，可采用无卤低烟阻燃聚烯烃制成，用于隔绝平滑铜护套，避免平滑铜护套与外界环境接触而发生氧化，从而延长使用寿命。
此外，通过设置外护套4，还可以使平滑铜护套起到接地保护作用，提供良好的低接地电阻，从而更好的卸载较大电流，传导故障电流，对维护的接触电压进行防护(接触防护)，对潮气的防护(可防止电流进水)，进而确保电缆的运行安全性，相比于传统防火电缆，平滑铜护套还可代替接地线芯。
本实施例中，外护套4采用聚氯乙烯制成。外护套4的厚度为1.4～1.8mm，具体如表1所示。
表1额定电压0.6/1kV的1kV刚性矿物绝缘防火电缆的具体参数
其中，当表1中的导体为多芯(股)时，矿物绝缘层厚度中的0.8mm为每股导体外的矿物绝缘层的的最小厚度，1.6mm为相邻两股导体之间的矿物绝缘层的最小厚度。
本实施例的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，具有以下优点：
1、电缆物理抗冲击防护能力强，耐火性好，可长时间耐火，隔热性好，耐温等级高，不易被破坏，安全性大大提高。具体来说，由于矿物绝缘层采用的是氧化镁材料，金属护套采用的是铜材料，两者都是不可燃烧的无机材料，既不自燃也不助燃，无热量放出，也无毒气放出，无烟产生，其燃点分别为1083℃和2850℃，使得本电缆在火焰温度950～1000℃的燃烧下仍能保持180min以上的时间正常通电，电缆允许长期工作温度可达到250℃，短时间或非常时期允许接近铜的熔点，最高耐温可达1050℃；由于平滑铜护套为无缝铜管，可将氧化镁矿物绝缘层完全密封在内而不受撞击和喷淋等物理因素影响。
2、防爆。平滑铜护套为无缝铜管，可以阻止可燃性油、气和火焰进入到与电缆连接的电器设备中，起到防爆作用。
3、耐腐蚀。平滑铜护套本身具有较强的耐腐蚀性，再加上非金属外护套，可以进一步提高电缆的耐强酸、强碱性能。
4、载流量大。相比于相同截面的传统防火电缆，载流量可增加23％左右，过载能力强，在选择电缆大小时，可比传统防火电缆小一档。
5、耐辐射。在辐射条件下，氧化镁矿物绝缘层和平滑铜护套的性能不发生变化，本电缆可适用于核电站等放射性环境。
6、机械强度高。即使电缆受外力压扁至原电缆直径的1/2，电缆仍能保持正常的载流、绝缘性等电性能。
7、寿命长。矿物绝育层和金属护套都不会老化，电缆寿命完全取决于金属护套的氧化程度，而在250℃温度环境下的0.25mm厚的铜护套可使用70年，本电缆中的平滑铜护套的厚度为0.4～1.00mm，使用寿命特别长。
8、接地性能良好。铜平滑护套可起到接地作用，提供良好的低接地电阻，相比于传统防火电缆，平滑铜护套可代替接地线芯，即可以不用单独设置接地线芯。
9、防水性能优越。平滑铜护套为无缝铜管，密封性好，每根电缆都能通过浸水试验检测。
10、耐压能力强，耐压能力可达1KV及以上。
11、外径小，质量轻。相比于传统的1KV防火电缆采用的皱纹护套，电缆外径可以减小10～15％，成本更低，平均电缆装盘长度可提高15～20％左右。
12、弯曲性能好。弯曲半径可达到电缆外径的6倍，更易于实现电缆的端头的制作安装。
由于本电缆具有上述优点，本电缆可适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，可承受一定的机械外力。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，包括导体、矿物绝缘层、金属护套，所述矿物绝缘层设于所述导体外，所述金属护套设于所述矿物绝缘层外。
2.根据权利要求1所述的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述导体的数量为1～5芯，所述导体的外径为1.33～22.3mm。
3.根据权利要求1所述的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述矿物绝缘层采用氧化镁材料制成，所述金属护套为平滑铜护套。
4.根据权利要求3所述的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述矿物绝缘层的厚度为1.4～2.0mm。
5.根据权利要求3所述的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述平滑铜护套的伸长率≥30％。
6.根据权利要求3所述的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述平滑铜护套的厚度为0.5～1.0mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，还包括外护套，所述外护套设于所述金属护套外。
8.根据权利要求7所述的1kV刚性矿物绝缘防火电缆，其特征在于，所述外护套采用无卤低烟阻燃聚烯烃制成，其厚度为1.4～1.8mm。
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