CN205911057U - 一种新型节能环保地热电缆 - Google Patents

Abstract

一种新型节能环保地热电缆，该电缆包括线芯、绝缘层、半导电层、合金导体屏蔽层、内衬层、铜丝编织屏蔽层和护套层；所述的线芯为两组半圆形导体，绝缘层挤包在两组半圆形导体外，所述的两组半圆形导体之间挤包绝缘层，半导电内衬层挤包在绝缘层外，合金导体屏蔽层挤包在半导电内衬层外，内衬层挤包在合金导体屏蔽层外，铜丝编织屏蔽层挤包在内衬层外，护套层挤包在铜丝编织屏蔽层外。本实用新型由于结构合理、材料独特、功能齐全，电缆安全性、环保性、高效性有了极大的提升，增加了电缆运行的安全性、稳定性，延长了电缆的使用寿命，提高了工作效率、节约了能源。

Description

一种新型节能环保地热电缆

技术领域

本实用新型属于电缆技术领域，特别是涉及一种新型节能环保地热电缆。

背景技术

目前，广泛使用的地热电缆材料上导体大多采用的铁铬铝电热合金材料或水加热地暖，绝缘采用聚氯乙烯、聚四氟乙烯等材料，屏蔽为铝箔或铜包铝等，护套为聚氯乙烯，由于传统的地热电缆材料存在的缺陷，导体铁铬铝耐高温强度低，随着使用温度升高其塑性增大，元件易变形，不易弯曲和修复。绝缘聚氯乙烯热的稳定性较差。软化点为80℃，于130℃开始分解。受热分解出放出氯化氢和二恶英有毒气体，降解产生的氯离子的存在会降低电绝缘性，存在安全隐患。绝缘聚四氟乙烯绝缘价格昂贵，挤出需技术要求较高的专业设备、挤出加工困难，导热系数低，导热性能较差，不易大规模推广使用。屏蔽铝箔和铜包铝，机械性能差，硬度差，容易断、容易氧化，腐蚀、使用寿命短。加之，传统地热电缆结构设计上的缺陷，导体大多采用圆形单一导体结构，电缆在使用过程中出现损坏，就不能继续使用，只能报废，同时，也会导致电缆整体外径变大，浪费材料，增加成本，电缆外形采用扁形结构，增加了电缆和地面下部的接触面积，减少了电缆的散射面积，影响散热效果。

我国幅员辽阔，而北方大多采用水加热地暖结构。最北的漠河位于53°N以北，属寒温带，在与同纬度其他地区相比，冬季我国是世界上同纬度最冷的国家，一月平均气温东北地区比同纬度平均要偏低15～20℃，黄淮流域偏低10～15℃，长江以南偏低6～10℃，华南沿海也偏低5℃，加之，我国的水资源并不丰富，总拥有量约2.7Tm3，可供开发利用的淡水资源量为1—1.1Tm3，居世界第六位。若按人均计，约为世界人均水量的1／4。列为世界第110位。我国是严重的缺水大国，在40多个严重缺水国家中位居前列。而且，我国水资源的时空分布不均衡，在全国总量中人口约占54％的南方，水资源却占81％，人口占38％的北方七省市，水资源仅占9．7％。上世纪末对全国640个城市统计，有300个左右的城市不同程度地缺水。其中严重缺水的城市114个，月缺水1600万吨，每年因缺水造成的直接损失达2000亿元。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种新型节能环保地热电缆。

本实用新型采用的技术方案如下：该电缆包括线芯、绝缘层、半导电层、合金导体屏蔽层、内衬层、铜丝编织屏蔽层和护套层；所述的线芯为两组半圆形导体，绝缘层挤包在两组半圆形导体外，所述的两组半圆形导体之间挤包绝缘层，半导电内衬层挤包在绝缘层外，合金导体屏蔽层挤包在半导电内衬层外，内衬层挤包在合金导体屏蔽层外，铜丝编织屏蔽层挤包在内衬层外，护套层挤包在铜丝编织屏蔽层外。

所述的半圆形导体采用镍铬电热合金。

所述的绝缘层采用：陶瓷化无卤低烟阻燃聚烯烃作为绝缘。

所述的半导电层采用：半导电屏蔽料。

所述的合金导体屏蔽层采用：采用镍铬电热合金。

所述的内衬层采用：采用聚烯烃高分子材料。

所述的铜丝编织屏蔽层采用：采用无氧退火软铜丝。

所述的护套层采用：采用无卤低烟阻燃聚烯烃。

本实用新型的有益效果：

1、镍铬电热合金导体：高温强度较铁铬铝高，高温使用下不易变形，其结构不易改变，塑性较好，易修复，其辐射率高，无磁性，耐腐蚀性强，使用寿命长。而且导体采用半圆形结构，成缆过程中不用在添加填充物，大大减小了电缆的外径，同时合金导体屏蔽层作为备用导体，可以在电缆发生损坏后启动，使电缆的使用寿命增加一倍，提高了电缆的性价比，节约了电缆材料，降低了电缆制造成本，为社会节约资源，此外合金导体屏蔽层可以改善电场分布，使电缆产生的磁场通过屏蔽层导入到地下，对房间起到良好屏蔽电场的作用，保证身体健康安全。

2、陶瓷化无卤低烟阻燃耐火聚烯烃绝缘层：

（1）绝缘性能：常温下介电常数≥22Kv/mm，体积电阻率≥2×10¹³Ω·m，在烧蚀后坚硬的铠体断面会生成均匀的微孔，陶瓷化铠体的介电强度和体积电阻率均大于燃烧前，燃烧后，可继续做绝缘层，也可以做护套层，具有优良的安全性能。

（2）耐火性能：水平燃烧可以自熄不延燃，氧指数≥33以上，在350～1600有焰、无焰的情况下，不熔融、不脱落、不会造成二次火灾，能烧成坚硬的陶瓷状铠体，温度越高，时间越长烧后的陶瓷状铠体越坚硬。耐火等级可达到GB/T12666.6的A级最高标准，即在950-1000℃火焰中燃烧90min，还可以延长至180min以上时间，3A保险丝不熔断，也可以达到英国BS6387的CWZ最高级别，即C—在950℃火焰中燃烧3H,W—水喷淋，Z—震动。具有优良的耐火性能，特别适合防火等级高的场所。

（3）防水性能：密度为1.45-1.50，防水，不吸潮、不吸水，具有良好的防潮、防水功能。

（4）节能环保：白色低烟、无卤、无磷氮、无重金属、无毒、无害、不熔融、不滴落。烟气毒性安全等级达到了高分子材料的最高安全级别ZA1级，对人体不会造成二次伤害，即小白鼠吸入30min后三天没有任何变化。

3、半导电聚烯烃内衬：半导电层结构，是集缓冲、阻水和屏蔽等功能于一体。不仅起半导电屏蔽作用，均匀电场，而且还能在导体与绝缘之间起缓冲机械应力以及阻水的目的。首先，电缆在运行中电缆受弯曲时，电缆绝缘层表面受到张力作用而伸长，若这时存在局部放电，则会由于表面弯曲应力产生亚微观裂纹导致电树枝的引发，或表面受局部放电腐蚀引起新的开裂，引发新的树枝，其次，除绝缘层与外金属屏蔽层之间的气隙。不论金属屏蔽层的加工工艺多么完善，其运行与施工中的弯曲变形、冷热作用等，多少都会在金属屏蔽层与绝缘层之间产生环状扁平气隙，它对电场的恶化作用很大，首先导致气隙放电，直至绝缘击穿，半导电聚烯烃内衬从根本上大大降低了电缆局部放电造成的电缆损坏报废，给电缆的安全运行提供了保障。

4、铜导体编织屏蔽：电缆运行时，会产生很低的磁场，长时间在这种低磁环境中，会对人的身体产生很多不利的影响，导致身体抵抗力下降，免疫力降低，铜丝金属屏蔽层，可以改善电场分布，使电缆产生的磁场通过屏蔽层导入到地下，对房间起到良好屏蔽电场的作用，保证身体健康安全，同时。电缆在正常运行时通过电容电流；当系统发生短路时，作为短路电流的通道，保证电缆安全

5、无卤低烟阻燃聚烯烃护套：

（1）低烟无卤性能：无卤阻燃剂为金属水合物Mg(OH)₂为主,这是因为Mg(OH)₂具有填充剂、阻燃剂、发烟抑制剂三重功能。当受热分解时放出结晶水，吸收大量的热量,产生的水蒸汽降低了可燃性气体的浓度，并隔绝空气；同时生成的耐热金属氧化物(MgO) 还会催化聚合物的热氧交联反应，在聚合物表面形成一层碳化膜，它会减弱燃烧时的传热、传质效应，从而起到阻燃的作用，并且无毒，起到消烟的作用。Mg(OH)₂在340～490℃之间分解，吸热量为783J/g，可抑制早期温度上升，氧指数可达到40，是阻燃效果最理想的无卤阻然剂。因此，电缆无卤性能试验可满足按照GB/T 17650.2（等效IEC60754-2）规定的试验条件下，溶液pH值≤4.3和电导率加权值≤10μS/mm；电缆燃烧低烟试验性能可满足GB/T 17651.2（等效IEC61034-2）规定的试验条件下，最小透光率≥60%。

（2）阻燃耐火性能：电缆无卤性能试验可满足按照GB/T 18380.22（等效IEC60332-2-2）规定的试验条件下，试样的焦烧应不超过距上夹具下缘50mm～540mm的范围内；同时，导体绞合后、成缆无机填充后及绕包双面合成耐火云母带，该材料具有耐酸碱、抗电晕、抗辐射特性。电缆耐火性能试验可满足按照GB/T 19666规定的技术性能，火焰温度高达1000℃，90min，不击穿；

（3）环保性能：材料由碳氢化合物组成，为无公害、无污染的洁净材料，使用过程中不产生有害物质排放，燃烧分解出二氧化碳和水，不产生明显烟雾、有毒害、腐蚀性、刺激性气体及重金属。避免了“二次灾害”产生。

本实用新型由于结构合理、材料独特、功能齐全，电缆安全性、环保性、高效性有了极大的提升，增加了电缆运行的安全性、稳定性，延长了电缆的使用寿命，提高了工作效率、节约了能源，符合国家建设节能环保型住宅会起到积极的推动作用，同时，为我国节约大量的水资源，为国家的可持续发展提供了有力的保障。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中：1线芯、2绝缘层、3半导电层、4合金导体屏蔽层、5内衬层、6铜丝编织屏蔽层、7护套层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述：

该电缆包括线芯1、绝缘层、半导电层3、合金导体屏蔽层4、内衬层5、铜丝编织屏蔽层6和护套层7；所述的线芯1为两组半圆形导体，绝缘层2挤包在两组半圆形导体外，所述的两组半圆形导体之间挤包绝缘层2，半导电层3挤包在绝缘层2外，合金导体屏蔽层4挤包在半导电层3外，内衬层5挤包在合金导体屏蔽层4外，铜丝编织屏蔽层6挤包在内衬层5外，护套层7挤包在铜丝编织屏蔽层6外。

所述的半圆形导体采用镍铬电热合金。

所述的绝缘层2采用陶瓷化无卤低烟阻燃聚烯烃作为绝缘，是以聚烯烃树脂为基料，阻燃剂及其他辅助功能助剂，经过混炼、塑化、造粒而成。产品低烟、无卤、无重金属、无毒无味，符合RoHS标准，耐火等级满足GB/T12666.6的A级标准、BS6387的CWZ最高标准和IEC60331标准及GA306.2相关标准的要求。

所述的半导电层3采用半导电屏蔽料，采用以聚烯烃为基材配合纳米级炭黑组成的合成高分子半导电料，半导电层是由超纯纳米级石墨分子构成，质地细腻、分散均匀，半导电性能良好。紧压导体外均匀挤制半导电层后，可以填平导体制造过程中产生的缺陷空隙，排除残留空气，综合金属屑沫粒子，使局部聚集的电场应力由单一纵向的分布改变为径向分布为主+纵向分布为辅的分布形式，同时，分散和综合带电粒子，达到了降低和均化电场目的，缓冲和减少了绝缘击穿或局部放电。

所述的合金导体屏蔽层4采用：采用镍铬电热合金，镍铬丝主要化学成分为镍和铬。高温下的强度高；长期使用后再冷下来，材料不会变脆；无磁性；有较好的耐腐蚀性。

所述的内衬层5采用：采用聚烯烃高分子材料，聚烯烃材料特点是分子链上没有支链，分子链排布规整，是一种结晶度高、密度大、非极性的热塑性树脂。该聚合物不吸湿并具良好的防水性。美国一个独立的实验室对HDPE膜进行的渗水试验，得出的结果：在正常的压力、温度条件下，HDPE的渗透率极低,几乎可以忽略不计。

所述的铜丝编织屏蔽层6采用：采用无氧退火软铜丝，杂质少。电阻小，载流量大，可以改善电缆运行中的电场分布，使电缆产生的磁场通过屏蔽层导入到地下，对环境起到良好屏蔽电场的作用，保证身体健康安全。

所述的护套层7采用：采用无卤低烟阻燃聚烯烃，聚烯烃树脂加阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁和一些为了提高耐热寿命而添加的适量抗氧剂组合而成。燃烧时，阻燃填充剂氢氧化铝、氢氧化镁会释放出结晶水，吸收大量热量，与此同时，脱水反应会产生大量水蒸汽，它可以稀释可燃性气体，从而阻止燃烧，另外会在材料表面形成一层不熔不燃的氧化物硬壳，阻断了高聚物与外界热氧反应的通道，最终材料阻燃、自熄。

Claims (8)

1.一种新型节能环保地热电缆，其特征在于：该电缆包括线芯、绝缘层、半导电层、合金导体屏蔽层、内衬层、铜丝编织屏蔽层和护套层；所述的线芯为两组半圆形导体，绝缘层挤包在两组半圆形导体外，所述的两组半圆形导体之间挤包绝缘层，半导电内衬层挤包在绝缘层外，合金导体屏蔽层挤包在半导电内衬层外，内衬层挤包在合金导体屏蔽层外，铜丝编织屏蔽层挤包在内衬层外，护套层挤包在铜丝编织屏蔽层外。

2.根据权利要求1所述的新型节能环保地热电缆，其特征在于：所述的半圆形导体采用镍铬电热合金。

3.根据权利要求1所述的新型节能环保地热电缆，其特征在于：所述的绝缘层采用：陶瓷化无卤低烟阻燃聚烯烃作为绝缘。

4.根据权利要求1所述的新型节能环保地热电缆，其特征在于：所述的半导电层采用：半导电屏蔽料。

5.根据权利要求1所述的新型节能环保地热电缆，其特征在于：所述的合金导体屏蔽层采用：采用镍铬电热合金。

6.根据权利要求1所述的新型节能环保地热电缆，其特征在于：所述的内衬层采用：采用聚烯烃高分子材料。

7.根据权利要求1所述的新型节能环保地热电缆，其特征在于：所述的铜丝编织屏蔽层采用：采用无氧退火软铜丝。

8.根据权利要求1所述的新型节能环保地热电缆，其特征在于：所述的护套层采用：采用无卤低烟阻燃聚烯烃。