耐火電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝的探討

1、耐火電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝的探討劉 群， 劉 艷 芬， 李 德 玲， 沈 淑 明， 袁 亮(哈爾濱電纜廠，黑龍江哈爾濱 150086）摘要：本文對額定電壓0.6/1 kV聚氯乙烯絕緣耐火電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行探討，以提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量及耐火試驗(yàn)性能。關(guān)鍵詞：耐火電力電纜；工藝；結(jié)構(gòu)；材料；性能；質(zhì)量- 3 -中圖分類號：TM247.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：31-1392(2001)05-0024-031引 言國外耐火電力電纜的開發(fā)研制是始于20世紀(jì)70年代，并以其較優(yōu)良的防火耐燃燒，不延燃和在著火燃燒的情況下仍能維持一定時(shí)間正常通電運(yùn)行的功能，廣泛地被用于高層建筑、地鐵、發(fā)

2、電廠、核電站、隧道等重要部門及公共場所，并正逐步向低煙、低毒、低鹵或無煙無鹵方向發(fā)展。我國耐火電纜開發(fā)雖然較晚，但發(fā)展迅猛，因國內(nèi)耐火電力電纜尚無行業(yè)或國家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而只有非礦物絕緣耐火電纜的各種企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而只有非礦物絕緣火電纜出的均為符合IEC331或GB12666.690規(guī)定的B類耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝不統(tǒng)一，比較多樣，而且處于本地區(qū)本企業(yè)摸索生產(chǎn)，電壓等級也僅限于1kV及以下產(chǎn)品，多用于低電壓線路和電器設(shè)備。本文主要針對目前國內(nèi)生產(chǎn)耐火電纜的實(shí)際水平，并且根據(jù)哈爾濱電纜廠已開發(fā)研制的額定電壓0.6/1kV聚氯乙烯絕緣耐火電力電纜，就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝上須注重的幾個(gè)重要方

3、面進(jìn)行分析，與同行進(jìn)行探討，以期開發(fā)更多的新型耐火電纜，從而提高耐火電纜的產(chǎn)品質(zhì)量水平和耐火試驗(yàn)性能等級。2 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 結(jié)構(gòu)我廠研制生產(chǎn)了15芯的耐火電纜，本文以5芯耐火電纜為例進(jìn)行闡述，其結(jié)構(gòu)見圖1。（圖1）2.2材料的選用(1)耐火層 耐火電纜的結(jié)構(gòu)與普通塑料電纜最主要的不同點(diǎn)就是在它的導(dǎo)體與絕緣層之間增加了一層耐火層；也有人主張?jiān)诮^緣層外加耐火層，但是與前者相比，在經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面有較多缺點(diǎn)。通常耐火層主要采用云母帶繞包而成。這種云母帶是選用金云母紙、有機(jī)硅樹脂粘合劑和無堿玻璃絲布，經(jīng)涂膠、粘合和烘焙而制成的。具有這種耐火層結(jié)構(gòu)的耐火電纜一般均可以通過GB12666.6

4、90標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的B類耐火試驗(yàn)，即在750800火焰中燃燒90min，在試樣上施加額定電壓，電纜不擊穿，3A保險(xiǎn)絲不熔斷。若要達(dá)到A類耐火試驗(yàn)，即9501000，供火時(shí)間90min，試樣施加額定電壓而不擊穿，還需要在耐火層結(jié)構(gòu)上的材料選用上和材料選用上加以研究。（2）絕緣和護(hù)套 絕緣層及外護(hù)套采用絕緣用、護(hù)套用的阻燃型聚氯乙烯料擠包而成。（3）填充材料 對于多芯耐火電纜，絕緣線芯成纜時(shí)，采用阻燃型玻璃纖維繩填充，并用阻燃型玻璃纖維帶繞包，或?qū)⑵渥鳛橛墟z裝電纜的內(nèi)墊層。2.3 設(shè)計(jì)的思路上述結(jié)構(gòu)基本上能通過GB12666.690中B類耐火試驗(yàn)，但如何開發(fā)更經(jīng)濟(jì)、更有效和低成本的產(chǎn)品，又能滿足用戶的要

5、求。我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和原材料選用上作以下幾點(diǎn)的考慮及選擇。（1）導(dǎo)體線芯 因?yàn)殇X導(dǎo)體不耐高溫，所以生產(chǎn)耐火電纜時(shí)，選用銅芯形導(dǎo)體，并經(jīng)絞合后緊壓。圓形緊壓導(dǎo)體與扇形導(dǎo)體相比有較多優(yōu)點(diǎn)，在繞包耐火層時(shí)使云母帶與導(dǎo)體結(jié)合緊密，有利于電場均勻分布，增強(qiáng)電纜絕緣的電氣特性，同時(shí)可節(jié)約耐火云母帶用量，降低成本。（2）耐火層 耐火電纜的耐火特性及其質(zhì)量的關(guān)鍵在于耐火層的云母帶選擇及云母帶繞包工藝的質(zhì)量。設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)耐火電纜耐火特性要求而選擇不同 類型的繞包云母帶1，2，這直接影響到耐火電纜試驗(yàn)類別。一般普通B類耐火試驗(yàn)，則必須采用合成云母帶(即人工合成氟金云母帶)。因?yàn)楹铣稍颇笌в休^好的耐高溫性能，

6、但目前價(jià)格昂貴。另外耐火云母帶國內(nèi)各生產(chǎn)廠家質(zhì)量參差不齊，玻璃絲布有單、雙面兩種增強(qiáng)，其價(jià)格有同，特別是粘合劑的選用影響著云母帶，在生產(chǎn)過程中如有刮磨、擠壓都易損壞云母帶，使之開裂脫落，導(dǎo)致電纜的電性能和耐火性能下降，所以工藝制造時(shí)上下工序應(yīng)特別注意。在繞包耐火層時(shí)，導(dǎo)電線芯截面大小同樣會影響繞包工藝，生產(chǎn)中應(yīng)正確選擇云母帶寬度、厚度，計(jì)算好搭蓋率及調(diào)整好繞包角度，避免漏包、斷帶，減小縫隙、打褶。文獻(xiàn)3中要求云母帶搭蓋率為50%，繞包兩層但在實(shí)際生產(chǎn)中，實(shí)際層數(shù)與搭蓋率之間是可以互為調(diào)整的，如果做得既省料又合格，既簡單又高質(zhì)量，那是最理想不過的。我廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求云母帶交叉重疊繞包，搭蓋率不得低

7、于帶寬的30%，層數(shù)不少于兩層，繞包均勻平整，斷帶搭接的接頭處不允許用帶有揮發(fā)性物質(zhì)的材料粘接。（3）絕緣層 我廠采用了阻燃型聚氯乙烯為0.6/1kV耐火電纜主要絕緣料，這也是目前國內(nèi)各生產(chǎn)廠廣泛采用的，其相應(yīng)的擠出工藝也是比較成熟的，但應(yīng)該看到，今后研制的耐火電纜向低鹵低煙、無鹵無煙型方向發(fā)展4，即主絕緣材料選擇不含鹵素的混合物，如乙丙橡膠、交聯(lián)聚乙烯等，這樣電纜在燃燒時(shí)就可以不釋放或少釋放有害氣體及煙霧，現(xiàn)有不少廠家正研制開發(fā)這類的耐火電纜。(4)成纜及填充包帶 成纜填充選材也是重要一環(huán)，一般選用陶瓷纖維或阻燃型玻璃纖維制品，這樣可進(jìn)一步有利于防火，起到熱屏障作用。（5）外護(hù)套 外護(hù)套材料

8、選取也決定了耐火電纜是低鹵低煙還是無鹵無煙型耐火電纜。另外外護(hù)套也應(yīng)具備一定的成殼性和阻燃性，以及必要的機(jī)械性能和電性能，因外護(hù)套對耐火電纜而言是第一道防火、阻燃屏障，它的材料改進(jìn)可有種于提高耐火電纜耐火試驗(yàn)等級。3 關(guān)鍵工序的工藝制造及質(zhì)量保證耐火電纜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上和現(xiàn)有工藝要求上看似簡單，但實(shí)際生產(chǎn)制造并容易，尤其關(guān)鍵工序繞包耐火層及擠包絕緣層等制造工藝中存在著困難，所以還須注重工藝過程的質(zhì)量控制：（1）根據(jù)產(chǎn)品的不同規(guī)格、用戶要求和耐火試驗(yàn)等級，嚴(yán)格按照工藝文件，選擇符合工藝要求的云母帶品種、厚度和寬度，合理選擇云母帶的繞包的搭蓋重疊率、繞包層數(shù)的繞包角度。（2）合理選用繞包設(shè)備，調(diào)整好相

9、應(yīng)的繞包轉(zhuǎn)張力、牽引速度。擠塑設(shè)備和工模器具要按特殊工序要求進(jìn)行控制和選用。（3）操作方法上，要求操作者嚴(yán)格按照工藝操作規(guī)程執(zhí)行。特別是在生產(chǎn)小規(guī)格耐火電纜時(shí)，為減小繞包時(shí)導(dǎo)線的擺動(dòng)，云母帶盤在繞包頭上應(yīng)平衡對稱地放置，以減小拉伸力。（4）在轉(zhuǎn)入下道工序，上下線搬運(yùn)過程中，操作者應(yīng)有極強(qiáng)的責(zé)任心，避免人為磕碰、刮磨和擦傷。上下工序間要嚴(yán)格執(zhí)行自檢、互檢制度，同時(shí)應(yīng)建立各方面質(zhì)量監(jiān)督及記錄，質(zhì)量保證體系應(yīng)按照ISO9001標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格執(zhí)行。（5）加強(qiáng)檢測手段，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，必要的檢測是證產(chǎn)品質(zhì)量的手段，也是提高市場競爭能力的一大優(yōu)勢。4 結(jié)束語綜上所述，耐電纜以其優(yōu)良的耐火性能廣泛受到用戶歡迎，發(fā)展前景較好，國內(nèi)能夠生產(chǎn)萬里火電纜的廠家逐年增多，企業(yè)之間競爭激烈，我廠開發(fā)研制的耐火電纜雖在本省內(nèi)屬于填補(bǔ)空