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

1、耐火電力電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計及生產(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間正常通電運行的功能，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)計和生產(chǎn)工藝上須注重的幾個重要方

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)量水平和耐火試驗性能等級。2 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計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；也有人主張在絕緣層外加耐火層，但是與前者相比，在經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面有較多缺點。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，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保險絲不熔斷。若要達(dá)到A類耐火試驗，即9501000，供火時間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）絕緣和護套 絕緣層及外護套采用絕緣用、護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，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)計的思路上述結(jié)構(gòu)基本上能通過GB12666.690中B類耐火試驗，但如何開發(fā)更經(jīng)濟、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)計和原材料選用上作以下幾點的考慮及選擇。（1）導(dǎo)體線芯 因為鋁導(dǎo)體不耐高溫，所以生產(chǎn)耐火電纜時，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，在繞包耐火層時使云母帶與導(dǎo)體結(jié)合緊密，有利于電場均勻分布，增強電纜絕緣的電氣特性，同時可節(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類別。一般普通B類耐火試驗，則必須采用合成云母帶(即人工合成氟金云母帶)。因為合成云母帶有較好的耐高溫性能，

6、但目前價格昂貴。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，其價格有同，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，所以工藝制造時上下工序應(yīng)特別注意。在繞包耐火層時，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%，繞包兩層但在實際生產(chǎn)中，實際層數(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）外護套 外護套材料

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。另外外護套也應(yīng)具備一定的成殼性和阻燃性，以及必要的機械性能和電性能，因外護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)計上和現(xiàn)有工藝要求上看似簡單，但實際生產(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，為減小繞包時導(dǎo)線的擺動，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，上下線搬運過程中，操作者應(yīng)有極強的責(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)屬于填補空