CN116230297A - 一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆；包括缆芯，多个缆芯之间设置有交联聚乙烯管，多个缆芯的外侧设置有绝缘布，绝缘布与交联聚乙烯管以及缆芯之间填充设置有填料，填料内设置有导热组件；本发明所提供的电力电缆，在火灾条件下，也无酸性气体产生，可在125℃环境温度下长期工作，并且具有优异的绝缘电阻，通过导热组件的设置，实现了对于缆芯优异的散热效果，此外，通过在存储槽填充有惰性气体，在发生火灾时，能够阻燃空气，实现阻燃效果，所提供的电力电缆，具有广泛的应用前景，特别是用于环保、消防等防火要求级别较高的场合。

Description

一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆

技术领域

本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆。

背景技术

在电力线路中，电缆所占比重正逐渐增加。电力电缆是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，包括1-500KV以及以上各种电压等级，各种绝缘的电力电缆。

随着我国经济持续快速的增长，为线缆产品提供了巨大的市场空间，市场强烈的诱惑力，使得世界都把目光聚焦于中国市场，在改革开放短短的几十年，我国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。

阻燃电缆，就是指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆，根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延，通俗地讲，电线万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造成更大的损失。

专利申请号为CN202111276270.1的专利，其在说明书中记载有“本体包括主防护层、内防护层以及线束，内防护层包括X形保护支架，在X形保护支架两侧间隔设置有一根以上的隔离条，每一个线束的外部包裹有耐高温橡胶层，主防护层从内到外依次设置有外防护层、外耐热层、外阻燃层、内包层以及绝缘层。本发明提高阻燃性”，上述专利提供了一种阻燃电力电缆，其利用温度传感器和火苗检测器实时检测周围环境温度，当温度过高或产生大量火苗时，说明周围起火，立即启动气弹簧工作，由气弹簧升降带动针头移动将第一防腐层搓破，将内部的干粉露出，避免此段线着火而影响其他的线材，但是其在受到挤压时，内部器件容易毁坏，即气弹簧容易发生意外弹出，而将内部的干粉露出，在发生火灾时，失去阻燃效果，同时功能单一；

又如专利申请号为CN202010770624.7的专利，其在说明书中记载有“所述电缆芯由若干导线组成，所述电缆芯外设有高强度尼龙布层，所述高强度尼龙布层外设有硅橡胶层，所述硅橡胶层表面径向设有若干隔条，隔条两两之间设有阻水纱，阻水纱上设有潮解物，潮解物内设有软管，软管外套有弹簧管，软管内径向分成若干隔层，每个隔层内均设有压力传感器，每个压力传感器均与控制器相连，所述控制器与报警装置相连，所述硅橡胶层外设有陶瓷纤维层，所述陶瓷纤维层外设有高密度聚乙烯层，所述高密度聚乙烯层外设有聚氨酯护套层。本发明通过采用双重定位，可以极为精确的定位出电缆任意点上的破损，快速定位破损处，使检修人员提早准备，将损失降到最低”，上述专利虽然能够实现阻燃效果，但是其在发生火灾时，会出现有害气体，也缺少优异的散热效果，影响了所提供电力电缆的质量，无法满足使用需求。

综上所述，研发一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，仍是消防技术领域中亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，本发明提供了一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，本发明所提供的电力电缆，在火灾条件下，也无酸性气体产生，可在125℃环境温度下长期工作，并且具有优异的绝缘电阻，通过导热组件的设置，实现了对于缆芯优异的散热效果，此外，通过在存储槽填充有惰性气体，在发生火灾时，能够阻燃空气，实现阻燃效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括缆芯，多个所述缆芯之间设置有交联聚乙烯管，多个所述缆芯的外侧设置有绝缘布，所述绝缘布与交联聚乙烯管以及缆芯之间填充设置有填料，所述填料内设置有导热组件，所述导热组件与缆芯与交联聚乙烯管以及绝缘布均连接，所述绝缘布的外侧设置有加强层，所述加强层的外侧设置有防水层，所述防水层的外侧设置有阻燃层，所述阻燃层的外侧设置有铠装层。

本发明进一步的设置为：所述缆芯包括导体和包裹层，所述包裹层包裹于导体上，所述包裹层为由按质量比为3:1的气孔状玄武岩和β-石英的熔体混合而成，包裹层具有优异的耐热等级和阻燃性，其有效的提升了缆芯的品质。

本发明进一步的设置为：所述交联聚乙烯管内设置有多个弹性环，且相邻弹性环的外壁相贴合，能够依靠交联聚乙烯管和弹性环自身的伸缩性，实现电力电缆的抗压性能。

本发明进一步的设置为：所述导热组件包括交联聚乙烯柱，所述交联聚乙烯柱内开设有空腔，所述交联聚乙烯柱的一端设置有弧形固定块，且交联聚乙烯柱的另一端与交联聚乙烯管连接，所述弧形固定块的内壁与绝缘布贴合，能够对多个缆芯进行隔离，同时，能够为增强绝缘布提升支撑，提升所提供电力电缆的机械强度。

本发明进一步的设置为：所述导热组件还包括导热杆，所述导热杆位于空腔内的一端设置有散热块，且相邻散热块之间设置有隔离交联聚乙烯板，所述导热杆位于交联聚乙烯柱外的一端设置有弧形导热板，所述弧形导热板与缆芯相贴合，实现了对于缆芯优异的散热效果。

本发明进一步的设置为：所述填料为由导热硅脂、硼酸锌粉末、改性氧化锑粉末、氢氧化铝粉末按重量比5：1：1：1的比例混合而成，其中所述改性氧化锑粉末的制备过程如下：

按0.02～0.05g/mL的固液比将氧化锑粉末置于乙醇溶液中；再加入4％的棕榈酸和3％的钛酸丁酯，于340～380℃的条件下，反应60～90min；将改性后的粉体抽滤、洗涤、研磨后，得到改性氧化锑粉末，利用硼酸锌与改性氧化锑粉末、氢氧化铝粉末相配合，实现吸热、降温、阻燃效果，改性氧化锑粉末表面接枝有有机物，有利于与导热硅脂、硼酸锌粉末、氢氧化铝粉末混合，提升吸热、降温、阻燃效果。

本发明进一步的设置为：所述绝缘布为经过醇酸树脂浸泡处理的玻璃纤维绝缘布，玻璃纤维绝缘布不仅具有极高的绝缘性，而且可以有效的防止紫外线的照射和静电，使得所提供的电力电缆具有抗紫外线的照射和静电的效果。

本发明进一步的设置为：所述加强层内设置有多个柔性钢丝，所述加强层为尼龙绳编织而成，使得电力电缆具有抗机械撞击同时具有柔性弯曲的特性。

本发明进一步的设置为：所述防水层为防水橡胶层，且防水层的外壁上涂布有憎水性能的环氧树脂，所述阻燃层内开设有存储槽，所述存储槽内填充有惰性气体，所述铠装层由铝合金丝编织而成，使得在发生火灾时，能够阻燃空气，实现阻燃效果。

本发明进一步的设置为：所述阻燃层由以下重量份原料制成：5～6份无卤阻燃剂、10～12份磷基化合物、2～4份聚磷酸铵、2～14份矿物填料及4～6份氢氧化镁；

所述阻燃层的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、聚磷酸铵、矿物填料和磷基化合物在23～32℃的条件下超声分散10～12min；

Ⅱ、再加入无卤阻燃剂在35～40℃的条件下超声分散20～22min，得到混合料；

Ⅲ、将混合料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒，再依次经干燥和注塑，得到阻燃层。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下

有益效果：

本发明所提供的电力电缆，由于采用无机材料，没有通常的PVC材料，因此即使在火灾条件下，也无酸性气体产生，可在125℃环境温度下长期工作，并且具有优异的绝缘电阻，所提供的电力电缆，通过导热组件的设置，使得所提供的电力电缆在受到挤压时，能够具有优异的抗压性能，并且在受到挤压后，能够进行自动恢复，延长了其使用寿命，同时，弧形导热板能够对缆芯产生的热量进行吸收传导，将其传递给导热杆，再由导热杆至散热块上，由散热块进行散热，实现了对于缆芯优异的散热效果，此外，通过在存储槽填充有惰性气体，在发生火灾时，能够阻燃空气，实现阻燃效果，本发明所提供的电力电缆，具有广泛的应用前景，特别是用于环保、消防等防火要求级别较高的场合。

附图说明

图1为本发明一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆的剖视图；

图2为本发明一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆中缆芯的示意图；

图3为本发明一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆中导热组件的示意图；

图4为本发明一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆中加强层的示意图。

图中标号说明：

100、缆芯；110、导体；120、包裹层；200、交联聚乙烯管；210、弹性环；300、导热组件；310、交联聚乙烯柱；320、弧形固定块；330、空腔；340、弧形导热板；350、导热杆；360、散热块；370、隔离交联聚乙烯板；400、填料；500、绝缘布；600、加强层；610、柔性钢丝；700、防水层；800、阻燃层；810、存储槽；900、铠装层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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：

如图1-4所示，本发明提供了一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括缆芯100，多个缆芯100的之间设置有交联聚乙烯管200，多个缆芯100的外侧设置有绝缘布500，绝缘布500与交联聚乙烯管200以及缆芯100之间填充设置有填料400，填料400内设置有导热组件300，导热组件300与缆芯100与交联聚乙烯管200以及绝缘布500均连接，绝缘布500的外侧设置有加强层600，加强层600的外侧设置有防水层700，防水层700的外侧设置有阻燃层800，阻燃层800的外侧设置有铠装层900。

在本实施例中，需要说明的是，采用绝缘布500来对缆芯100进行绝缘保护，所使用的填料400一方面能够配合所设置的导热组件300提升对于缆芯100的散热效果，另一方面还能够起到优异的阻燃效果，同时，还在交联聚乙烯管200内加设弹性环210，使得所提供的电力电缆在受到挤压时，能够具有优异的抗压性能，并且在受到挤压后，能够进行自动恢复，延长了其使用寿命，加强层600的设置，能够提升电力电缆的抗拉效果，在阻燃层800内填充惰性气体，使得本电力电缆在燃烧时，能够释放惰性气体，阻断空气，实现阻燃效果。

在本发明中，缆芯100包括导体110和包裹层120，包裹层120包裹于导体110上，包裹层120为煅烧云母带绕包绝缘层。

在本实施例中，需要说明的是，按质量比为3:1的气孔状玄武岩和β-石英的熔体混合而成的包裹层120，具有优异的耐热等级和阻燃性，其有效的提升了缆芯100的品质。

在本发明中，交联聚乙烯管200内设置有多个弹性环210，且相邻弹性环210的外壁相贴合。

在本实施例中，需要说明的是，交联聚乙烯管200由于为中空结构，其具有一定的伸缩性，在其内设置弹性环210，与弹性环210相配合，使得所提供的电力电缆在受到挤压时，能够具有优异的抗压效果，并且在挤压后，能够依靠交联聚乙烯管200和弹性环210自身的伸缩性，实现电力电缆的自动恢复。

在本发明中，导热组件300包括交联聚乙烯柱310，交联聚乙烯柱310内开设有空腔330，交联聚乙烯柱310的一端设置有弧形固定块320，且交联聚乙烯柱310的另一端与交联聚乙烯管200连接，弧形固定块320的内壁与绝缘布500贴合。

在本实施例中，需要说明的是，通过交联聚乙烯柱310和弧形固定块320形成的隔离件，能够对多个缆芯100进行隔离，同时，能够为增强绝缘布500提升支撑，提升所提供电力电缆的机械强度。

在本发明中，导热组件300还包括导热杆350，导热杆350位于空腔330内的一端设置有散热块360，且相邻散热块360之间设置有隔离交联聚乙烯板370，导热杆350位于交联聚乙烯柱310外的一端设置有弧形导热板340，弧形导热板340与缆芯100相贴合。

在本实施例中，需要说明的是，所设置的弧形导热板340能够对缆芯100产生的热量进行吸收传导，将其传递给导热杆350，再由导热杆350至散热块360上，由散热块360进行散热，由于散热块360增加散热面积，实现了对于缆芯100优异的散热效果。

在本发明中，填料400为由导热硅脂、硼酸锌粉末、改性氧化锑粉末、氢氧化铝粉末按重量比5：1：1：1的比例混合而成，其中所述改性氧化锑粉末的制备过程如下：

按0.02～0.05g/mL的固液比将氧化锑粉末置于乙醇溶液中；再加入4％的棕榈酸和3％的钛酸丁酯，于340～380℃的条件下，反应60～90min；将改性后的粉体抽滤、洗涤、研磨后，得到改性氧化锑粉末。

在本实施例中，需要说明的是，通过所设置的导热硅脂能够提升对于缆芯100的导热散热效果，同时，硼酸锌是一种环保型的非卤素阻燃剂，无毒、低水溶性、高热稳定性、粒度小、比重小、分散性好等特点，硼酸锌热分解，释放出结晶水，起到吸热冷却作用和稀释空气中氧气的作用，改性氧化锑粉末表面接枝有有机物，有利于与导热硅脂、硼酸锌粉末、氢氧化铝粉末混合，通过改性导热硅脂、硼酸锌粉末、改性氧化锑粉末、氢氧化铝粉末相配合，实现吸热、降温、阻燃效果。

在本发明中，绝缘布500为经过醇酸树脂浸泡处理的玻璃纤维绝缘布。

在本实施例中，需要说明的是，玻璃纤维绝缘布不仅具有极高的绝缘性，而且可以有效的防止紫外线的照射和静电，使得所提供的电力电缆具有抗紫外线的照射和静电的效果。

在本发明中，加强层600内设置有多个柔性钢丝610，加强层600为尼龙绳编织而成。

在本实施例中，需要说明的是，由加强层600为尼龙绳编织而成，并通过加入柔性钢丝610，使得加强层600具有抗拉和柔性效果，使得电力电缆具有抗机械撞击同时具有柔性弯曲的特性。

在本发明中，防水层700为防水橡胶层，且防水层700的外壁上涂布有憎水性能的环氧树脂，阻燃层800内开设有存储槽810，存储槽810内填充有惰性气体，铠装层900由铝合金丝编织而成。

在本实施例中，需要说明的是，通过所设置的防水层700，来保障电力电缆的防水效果，避免水接触缆芯100，而出现短路或起火现象，提升了安全性，通过在存储槽810填充有惰性气体，所用的惰性气体包括但不限于氦气、氖气、氩气等，使得在发生火灾时，能够阻燃空气，实现阻燃效果，需要说明的是，所填充的惰性气体的填充量可以根据使用需求进行确定，此外，通过铝合金丝编织而成的铠装层900，提升了整个电力电缆的机械性能。

在本发明中，阻燃层800由以下重量份原料制成：5～6份无卤阻燃剂、10～12份磷基化合物、2～4份聚磷酸铵、2～14份矿物填料及4～6份氢氧化镁；

阻燃层800的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、聚磷酸铵、矿物填料和磷基化合物在23～32℃的条件下超声分散10～12min；

Ⅱ、再加入无卤阻燃剂在35～40℃的条件下超声分散20～22min，得到混合料；

Ⅲ、将混合料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒，再依次经干燥和注塑，得到阻燃层800。

在本实施例中，需要说明的是，通过本发明所制备的阻燃层800采用无卤阻燃剂、磷基化合物、聚磷酸铵、矿物填料及氢氧化镁为原料，所制备的阻燃层800具有优异的阻燃效果，提升了电力电缆的阻燃性能。

为了更好的对本发明所提供的电力电缆进行性能说明，现对本发明所提供的电力电缆进行性能检测，检测结果见表1。

表1：电力电缆性能检测表

	PH值	电导率	透光度	耐温度	绝缘电阻
						电力电缆	5.1	1.0	82％	125℃	≥10000MΩ·KM

由表1可知，本发明所提供的电力电缆由于采用无机材料，没有通常的PVC材料，因此即使在火灾条件下，也无酸性气体产生。根据GB/T17650.2-1998取自电缆的材料燃烧时释放出气体试验测试，PH值可达到5.0以上(标准要求为≥4.3)，电导率可达1.0左右(标准要求为≤10.0)，根据IEC1034进行烟气发散试验，GB/T17651.2-1998电缆和光缆在特定条件下燃烧的烟密度测定，测试透光度达到80％以上(标准为60％)，电缆可在125℃环境温度下长期工作，其绝缘电阻≥10000MΩ·KM。

本发明所提供的电力电缆，由于采用无机材料，没有通常的PVC材料，因此即使在火灾条件下，也无酸性气体产生，可在125℃环境温度下长期工作，并且具有优异的绝缘电阻，所提供的电力电缆，通过导热组件的设置，使得所提供的电力电缆在受到挤压时，能够具有优异的抗压性能，并且在受到挤压后，能够进行自动恢复，延长了其使用寿命，同时，弧形导热板能够对缆芯产生的热量进行吸收传导，将其传递给导热杆，再由导热杆至散热块上，由散热块进行散热，实现了对于缆芯优异的散热效果，此外，通过在存储槽填充有惰性气体，在发生火灾时，能够阻燃空气，实现阻燃效果，本发明所提供的电力电缆，具有广泛的应用前景，特别是用于环保、消防等防火要求级别较高的场合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，包括缆芯，其特征在于，多个所述缆芯之间设置有交联聚乙烯管，多个所述缆芯的外侧设置有绝缘布，所述绝缘布与交联聚乙烯管以及缆芯之间填充设置有填料，所述填料内设置有导热组件，所述导热组件与缆芯与交联聚乙烯管以及绝缘布均连接，所述绝缘布的外侧设置有加强层，所述加强层的外侧设置有防水层，所述防水层的外侧设置有阻燃层，所述阻燃层的外侧设置有铠装层。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述缆芯包括导体和包裹层，所述包裹层包裹于导体上，所述包裹层由按质量比为3:1的气孔状玄武岩和β-石英的熔体混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述交联聚乙烯管内设置有多个弹性环，且相邻弹性环的外壁相贴合。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述导热组件包括交联聚乙烯柱，所述交联聚乙烯柱内开设有空腔，所述交联聚乙烯柱的一端设置有弧形固定块，且交联聚乙烯柱的另一端与交联聚乙烯管连接，所述弧形固定块的内壁与绝缘布贴合。

5.根据权利要求4所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述导热组件还包括导热杆，所述导热杆位于空腔内的一端设置有散热块，且相邻散热块之间设置有隔离交联聚乙烯板，所述导热杆位于交联聚乙烯柱外的一端设置有弧形导热板，所述弧形导热板与缆芯相贴合。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述填料为由导热硅脂、硼酸锌粉末、改性氧化锑粉末、氢氧化铝粉末按重量比5：1：1：1的比例混合而成，其中所述改性氧化锑粉末的制备过程如下：

按0.02～0.05g/mL的固液比将氧化锑粉末置于乙醇溶液中；再加入4％的棕榈酸和3％的钛酸丁酯，于340～380℃的条件下，反应60～90min；将改性后的粉体抽滤、洗涤、研磨后，得到改性氧化锑粉末。

7.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述绝缘布为经过醇酸树脂浸泡处理的玻璃纤维绝缘布。

8.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述加强层内设置有多个柔性钢丝，所述加强层为尼龙绳编织而成。

9.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述防水层为防水橡胶层，且防水层的外壁上涂布有憎水性能的环氧树脂，所述阻燃层内开设有存储槽，所述存储槽内填充有惰性气体，所述铠装层由铝合金丝编织而成。

10.根据权利要求1所述的一种阻燃交联聚乙烯绝缘电力电缆，其特征在于，所述阻燃层由以下重量份原料制成：5～6份无卤阻燃剂、10～12份磷基化合物、2～4份聚磷酸铵、2～14份矿物填料及4～6份氢氧化镁；

所述阻燃层的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、聚磷酸铵、矿物填料和磷基化合物在23～32℃的条件下超声分散10～12min；

Ⅱ、再加入无卤阻燃剂在35～40℃的条件下超声分散20～22min，得到混合料；

Ⅲ、将混合料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒，再依次经干燥和注塑，得到阻燃层。

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