CN204315280U - 一种新型耐火绝缘电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种耐火性能高、过载保护能力强、工作温度高、抗辐射能力强且屏蔽性能优越的新型耐火绝缘电缆。该种新型耐火绝缘电缆，包括：至少一根线芯导体、耐火层、绝缘层、隔氧层、包覆层和填充层；每根线芯导体由至少两根铝合金线芯缠绕而成；该耐火层为双面氟金云母带；该绝缘层为陶瓷化耐火复合带；隔氧层为陶瓷化耐火复合带；包覆层为玻化纤维带；填充层为玻化纤维；每根线芯导体外依次缠绕有至少一层耐火层和绝缘层，各根线芯导体组成整体缆芯，该整体缆芯外依次缠绕有至少一层隔氧层和包覆层，各线芯导体之间以及整体缆芯与隔氧层之间设有填充层。

Description

一种新型耐火绝缘电缆

技术领域

本实用新型涉及一种电缆的改进，特别涉及一种新型高阻燃绝缘耐火电缆。

背景技术

六、七十年代，全球铜价高速攀升，由于政治因素，铜材作为战略物资受到贸易管制，国内大量采用铝作为输电电缆的主要导体材料，“以铝代铜”成为电气行业普遍遵循的技术政策。所以民用建筑的干线，支线都采用纯铝线缆。而纯铝导体的缺点主要体现在如下几个方面：1、机械强度差，容易折断，易蠕变；2、需要经常紧固螺丝；3、容易过载发热，存在安全隐患；4没有很好的解决铜铝过渡连接问题。这些问题不仅仅是国内面临的问题，世界电缆行业也面临同样的问题。

此外，传统矿物绝缘电缆还存在以下不足之处：1、首先它的护套采用了铜护套，用铜量大增故生产成本增加。2、较大截面的电缆还是比较硬，柔软性不够，因此更大截面(大于400mm²)尚无法生产，不能满足系统大电流的要求。

根据英国地铁公司规定的实验要求，在试验过程中，传统矿物绝缘电缆的样品通过燃烧和喷淋这两个阶段的实验，在冲击点弯曲180°时，传统矿物绝缘电缆的铜护套在弯曲点处沿焊缝开裂，开裂长度超过10cm，并可看到金云母带已经被烧成黑色粉末状，随后对弯曲点继续做每隔30秒冲击一次、持续15分钟的冲击实验。传统矿物绝缘电缆铜护套在弯曲点处的裂纹更大，开裂处的金云母已经严重脱落，测绝缘显示0MΩ。将冲击后的样品浸入水中后施加750V电压。传统矿物绝缘电缆样品由于护套表面开裂且已经短路无法通过该项测试。

从试验中的样品观察和最终的试验结果表明，传统矿物绝缘电缆在持续高温燃烧的条件下，起绝缘和耐火作用的金云母会呈粉末状脱落，玻璃丝布会变硬变脆。由于其结构特点所致，护套和绝缘层之间有相当大的空隙，为脱落的云母粉末提供了空间，这样在外力的冲击作用下非常容易造成电气短路。而这种电缆的绝缘层又不具备高阻燃耐火矿物绝缘电缆那样的陶瓷化防火耐火复合带绝缘层，所以它的防爆性能也欠佳，可燃气体、汽油、蒸汽等都会通过电缆护套与绝缘层的空隙传播到电缆连接的电器设备或者其他有防爆要求的区域，所以在一些重要的场所，如消防系统等，应谨慎选择。此外，传统电缆使用过程中如果意外产生过电压，由于护套 选择不当，传统矿物绝缘电缆一旦被击穿就再也无法恢复其电气性能，只能报废。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型旨在提供一种耐火性能高、过载保护能力强、工作温度高、抗辐射能力强且屏蔽性能优越的高阻燃耐火绝缘电缆。

为了解决上述问题，该种新型耐火绝缘电缆，包括：至少一根线芯导体、耐火层、绝缘层、隔氧层、包覆层和填充层；

每根线芯导体由至少两根铝合金线芯缠绕而成；该耐火层为双面氟金云母带；该绝缘层为陶瓷化耐火复合带；隔氧层为陶瓷化耐火复合带；包覆层为玻化纤维带；填充层为玻化纤维；

每根线芯导体外依次缠绕有至少一层耐火层和绝缘层，各根线芯导体组成整体缆芯，该整体缆芯外依次缠绕有至少一层隔氧层和包覆层，各线芯导体之间以及整体缆芯与隔氧层之间设有填充层。

优选地，所述包覆层外设有金属铠装层，该金属铠装层由铝合金带互锁缠绕而成。

优选地，所述铝合金带带体一侧设有凸缘，另一侧设有凹槽，进行缠绕时，凸缘卡入凹槽中形成互锁结构。

更优选地，所述金属铠装层外设有聚烯烃阻燃护套。

优选地，所述线芯导体由型号为：A8030的铝合金构成；所述金属铠装层由型号为：5052H24的铝合金构成。

优选地，所述陶瓷化耐火复合带是由陶瓷化耐火硅橡胶和玻璃纤维布压延复合而成。

优选地，每根线芯导体由1至61根铝合金线芯缠绕而成；所述整体缆芯由1至5根线芯导体组成。

本实用新型的有益效果是：

1、耐火标准可通过BS6387三项考核：即950℃3h火焰下不击穿，650℃30min后承受15min的水喷淋(直接浸水亦可)，950℃火焰下承受15min的敲击振动而不破坏，能实现阻燃IA级、耐火IA级，且低烟无卤，从而在耐火性能上完全达到矿物绝缘电缆的考核标准。

2、敷设时可不必另行穿管，具有防水、防冲击功能。

3、具有良好的防鼠、防蚁、防辐射功能,可保证电缆具有稳定性、寿命长和耐久性。

4、工作温度低、线损小、抗过载能力强，使用寿命长、安全性高，在有环保要求的项目中尤其适合应用。

5、防爆——电缆中高度压实的绝缘材料及专门密封套安装的电缆终端可以阻止蒸汽、气体和火焰进入与电缆连接的电气设备，因而实用于有爆炸危险的地方和各种防爆设备、器材的连线。

6、耐腐蚀——高阻燃耐火矿物绝缘无卤低烟聚烯烃护套电力电缆的金属铠装层因添加了稀土成分具有高耐腐蚀性，对于大多数的装置来说，它不需要采取附加的防护措施；即使在电缆的金属护套易遭受化学品腐蚀或工业污染严重的地方，因为电缆最外层有无卤低烟阻燃聚烯烃外护套的保护，它仍然安全。

7、机械性强度高——高阻燃矿物绝缘无卤低烟聚烯烃护套电力电缆坚固耐用，其连续互锁铠装结构，具有抗冲击、耐挤压不变形，在电缆直径变形三分之一的情况下仍可正常工作，即使经受剧烈的机械破坏，也不会损害其电性能。

8、轻便柔软性——与铜芯电缆、传统的矿物绝缘电缆相比，该产品具有重量轻的优点，可减少施工人员成本，加快施工进度，且具有防潮及柔软易弯曲的特点。

附图说明

图1为本实用新型的耐火绝缘电缆的截面结构示意图；

图2为本实用新型的耐火绝缘电缆的部分剖视结构示意图；

图3为本实用新型的耐火绝缘电缆的金属铠装层的分解结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步地说明。

结合图1和图2，本实用新型的新型耐火绝缘电缆，该电缆包括：至少一根线芯导体1、每根线芯导体外包覆或缠绕有耐火层2和绝缘层3，整根缆芯外包覆或缠绕有隔氧层4和包覆层5，各线芯导体1之间以及整体缆芯与隔氧层4之间设有填充层6。每根线芯导体1由至少两根铝合金线芯缠绕而成，该种铝合金线芯优选型号为：A8030。

对比AA-8030铝合金导体和铜导体，发现由于电阻率的不同，它们的IACS不同，AA-8030铝合金是铜的61.8％，当我们将铝合金导体的截面积增大两档或者提高到铜导体截面积的150％时，其电气性能一致。抗拉强度，铝合金导体只有铜导体的一半(113.8：220MPa)，由于AA-8030铝合金的密度只有铜导体的30.4％，因而即使铝合金导体截面积提高到铜导体截面积的150％，铝合金导体的重量也只有 铜导体的45％，这使得铝合金导体的抗拉强度相对于铜导体还有一定的优势。AA-8030铝合金导体的屈服接近于铜导体，从而使得铝合金导体的蠕变性能接近铜导体的蠕变性能。在断裂伸长率上，铝合金导体和铜导体基本相同。由于铝合金导体和铜导体的膨胀系数不一样，使得铜导体和铝合金导体不宜直接连接。我们通过如下方式，保证连接的可靠性。

对比A-8030系列导体与纯铝A-1350导体，由于增加了铜/铁/镁元素，这些元素在合金中起到非常关键的作用：

铜：增加合金在高温时候的电阻稳定性；

铁：抗蠕变性与压紧性提高了280％，避免了由于蠕变引起的松弛问题；

镁：在同样的界面压力下，能够提高接触点而具有更高的抗拉强度。

(1)机械强度，从表上可以看出，和AA-1350纯铝导体相比，AA-8030系列导体的抗拉强度约是纯铝的150％，屈服强度约为纯铝的200％；

(2)抗蠕变性能在通过500小时的蠕变试验中，可以看到，和AA-1350纯铝导体相比，AA-8030系列合金的抗蠕变性能约是纯铝的280％，基本达到了和铜导体同样的水平；

(3)抗腐蚀性能，铝材固有的防腐性能，缘自当铝表面与空气接触时，会立即形成一层厚度约为2～4μm的致密氧化膜，这层氧化膜非常致密，特别耐受各种形式的腐蚀，因而具有承受最恶劣环境的特性；经北京有色金属研究总院等国家级检测部门的检测和工程实例数据分析表明,在氯离子、海水、海洋大气、盐雾环境(干湿交替)、饱和HzS、硫以及高温、高压环境条件下，稀土铝合金的年腐蚀率为零或几乎为零，加之合金导体内部物质结构的优化，及热缩型低烟无卤聚烯烃绝缘材料的应用，使铝合金电缆的使用寿命比铜缆延长10年以上。

该耐火层2优选为双面氟金云母带。该种合成云母带是以氟金云母原料制造的。金云母的结构式为：Kmg3(AISi3O10)(OH)2，氟金云母的结构式为：Kmg3(AISi3O10)(OH)F2，从分子结构来看，二者之间的差别是前者含OH离子，后者含F离子，其含氟量为8.89％，正是由于合成云母中含有F离子,才使耐热等级大幅度提高。合成云母是以氟离子代替羟基，在常压条件下合成出的尺寸大、晶型完整的人工云母。合成云母带是将合成云母抄制成的云母纸为主要材料，再用粘合剂将玻璃布粘贴在一面或两面而制成的。将玻璃布粘贴在云母纸一面的叫做“单面带”，两面都粘贴的叫“双面带”。在制造过程中，将几个结构层次粘合在一起后，再经过炉子烘干，然后收卷，再分切成不同规格的带子。合成云母带除具有天然云母带的特性即：膨胀系数小、介电强度大、电阻率高和介电常数均匀以外，其主要特点是 耐热等级高，可达到A级耐火水平(950一1000℃)合成云母带耐温大于1000℃，厚度范围在0.08～0.15mm，最大供应宽度920mm。

该绝缘层3为陶瓷化耐火复合带，隔氧层4为陶瓷化耐火复合带。陶瓷化防火耐火复合带是由陶瓷化防火耐火硅橡胶和耐高温玻璃纤维布压延复合而成，在650℃及以上火焰或无焰条件下开始变硬，最高可达3000℃，随着温度升高，迅速被烧成陶瓷状坚硬的完整壳体，烧蚀时间越长、温度越高、壳体越坚硬，燃烧后的坚硬壳体铠装对线路起到很好的保护作用，保障线路在火灾情况下的供电畅通。

该产品密度较小，只有1.40—1.50g/㎝³；常态下，柔软有弹性、有自粘性、密封性好、不吸潮、不吸水；机械性能优良、电绝缘性能优异；燃烧后不脱落、耐火温度高，耐火等级可达到GB/T12666的A级标准，并可通过国际上防火耐火电线电缆最高级别的BS 6387的CWZ级水喷淋、震动、耐火实验；该产品具有白色低烟、无卤、无磷氮、无重金属、无毒、无害、不熔融、不滴落；烟雾毒性安全等级达到高分子材料的最安全级别ZA1级，对人体不会造成二次伤害；符合欧盟RoHS标准。包覆层5为玻化纤维带(又称无卤低烟高阻燃隔火玻璃布包带)，填充层6为玻化纤维。每根线芯导体1外依次缠绕有至少一层缠绕有耐火层2和绝缘层3，各根线芯导体1组成整体缆芯，该整体缆芯外依次缠绕有至少一层隔氧层4和包覆层5。如图3所示，该种电缆的包覆层5外还可设有金属铠装层7，该金属铠装层由铝合金带互锁缠绕而成。具体的，该铝合金带带体一侧设有凸缘71，另一侧设有凹槽72，进行缠绕时，凸缘卡入凹槽72中形成互锁结构。该种金属铠装层优选地由型号为：5052H24的铝合金构成。

该种新型高导电合金电缆采用自锁式互联锁铠装，材料为非磁性型5052H24型系列的合金材料。其特殊的铠装结构，为电缆提供了达9000N/m的最大侧向压力。现有的钢带铠装电缆最大侧向压力约为3000～4000N/米，相比之下，其新型高导电合金电缆具有更强的机械防护能力。因该种合金电缆重量轻、机械强度高、转弯半径小及回弹量小等特点，它具有比铜芯电缆更灵活的安装方式。当电缆数量较少时，可以采用沿墙明敷的方式，只需电缆卡子等简单的电缆固定材料，即使电缆数量较多，也只需使用价格较便宜的梯架取代桥架。与铜芯电缆相比，节省了空间及桥架的费用。

该种电缆的绝缘材料采用双面玻璃纤维增强型云母带多层缠绕后再缠绕陶瓷化防火耐火复合带、玻化纤维带包覆，经新型5052H24型铝合金带连续互锁缠绕铠装层，再挤包高温热缩型无卤低烟阻燃聚烯烃护套，该产品经多层工艺生产，可在950℃火焰燃烧、1KV电压下360分钟不击穿，绝缘电阻不小于1.0mΩ。绞合工艺 过程中再次经过高频火花机高达15KV高压检测，彻底杜绝安全隐患。绞合完成后填充高阻燃特殊材料的同时缠绕高阻燃玻璃纤维带，再利用5052H24型铝合金带采用连续互锁缠绕工艺生产金属铠装护套，最后用高温型热缩型无卤低烟阻燃聚烯烃护套料挤包护套层，多种先进工艺复合完成后，电缆既保证了接地的安全性能、防腐、防潮，互锁缠绕工艺又具有很高的弯曲性能，施工安装十分方便、简单。

优选地，所述陶瓷化耐火复合带是由陶瓷化耐火硅橡胶和玻璃纤维布压延复合而成。每根线芯导体由1至61根铝合金线芯缠绕而成，所述整体缆芯由1至5根线芯导体组成。

本实用新型的新型绝缘电缆相对对传统电缆具有如下优势：

1、耐火标准可通过BS6387三项考核：即950℃3h火焰下不击穿，650℃30min后承受15min的水喷淋(直接浸水亦可)，950℃火焰下承受15min的敲击振动而不破坏，能实现阻燃IA级、耐火IA级，且低烟无卤，从而在耐火性能上完全达到矿物绝缘电缆的考核标准。

2、敷设时可不必另行穿管，具有防水、防冲击功能。

3、具有良好的防鼠、防蚁、防辐射功能,可保证电缆具有稳定性、寿命长和耐久性。

4、工作温度低、线损小、抗过载能力强，使用寿命长、安全性高，在有环保要求的项目中尤其适合应用。

5、防爆——电缆中高度压实的绝缘材料及专门密封套安装的电缆终端可以阻止蒸汽、气体和火焰进入与电缆连接的电气设备，因而实用于有爆炸危险的地方和各种防爆设备、器材的连线。

6、耐腐蚀——高阻燃耐火矿物绝缘无卤低烟聚烯烃护套电力电缆的金属铠装层因添加了稀土成分具有高耐腐蚀性，对于大多数的装置来说，它不需要采取附加的防护措施；即使在电缆的金属护套易遭受化学品腐蚀或工业污染严重的地方，因为电缆最外层有无卤低烟阻燃聚烯烃外护套的保护，它仍然安全。

7、机械性强度高——高阻燃矿物绝缘无卤低烟聚烯烃护套电力电缆坚固耐用，其连续互锁铠装结构，具有抗冲击、耐挤压不变形，在电缆直径变形三分之一的情况下仍可正常工作，即使经受剧烈的机械破坏，也不会损害其电性能；

8、轻便柔软性——与铜芯电缆、传统的矿物绝缘电缆相比，该产品具有重量轻的优点，可减少施工人员成本，加快施工进度，且具有防潮及柔软易弯曲的特点。

需要注意的是，具体实施方式仅仅是对本实用新型技术方案的解释和说明，不应将其理解为对本实用新型技术方案的限定，任何采用本实用新型的技术方案而仅 作局部改变的，仍应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新型耐火绝缘电缆，包括：至少一根线芯导体(1)、耐火层(2)、绝缘层(3)、隔氧层(4)、包覆层(5)和填充层(6)；

每根线芯导体(1)由至少两根铝合金线芯缠绕而成；该耐火层(2)为双面氟金云母带；该绝缘层(3)为陶瓷化耐火复合带；隔氧层(4)为陶瓷化耐火复合带；包覆层(5)为玻化纤维带；填充层(6)为玻化纤维；

每根线芯导体(1)外依次缠绕有至少一层耐火层(2)和绝缘层(3)，各根线芯导体(1)组成整体缆芯，该整体缆芯外依次缠绕有至少一层隔氧层(4)和包覆层(5)，各线芯导体(1)之间以及整体缆芯与隔氧层(4)之间设有填充层(6)。

2.根据权利要求1所述的新型耐火绝缘电缆，其特征在于：所述包覆层(5)外设有金属铠装层(7)，该金属铠装层由铝合金带互锁缠绕而成。

3.根据权利要求1所述的新型耐火绝缘电缆，其特征在于：所述铝合金带带体一侧设有凸缘(71)，另一侧设有凹槽(72)，进行缠绕时，凸缘卡入凹槽(72)中形成互锁结构。

4.根据权利要求2所述的新型耐火绝缘电缆，其特征在于：所述金属铠装层(7)外设有聚烯烃阻燃护套(8)。

5.根据权利要求2所述的新型耐火绝缘电缆，其特征在于：所述线芯导体(1)由型号为：A8030的铝合金构成；所述金属铠装层(7)由型号为：5052H24的铝合金构成。

6.根据权利要求1所述的新型耐火绝缘电缆，其特征在于：所述陶瓷化耐火复合带是由陶瓷化耐火硅橡胶和玻璃纤维布压延复合而成。

7.根据权利要求1所述的新型耐火绝缘电缆，其特征在于：每根线芯导体(1)由1至61根铝合金线芯缠绕而成；所述整体缆芯由1至5根线芯导体(1)组成。