许剑宇
广州电缆厂有限公司 511480
摘 要：电力电缆是输配电系统中必不可缺少的组成部分，随着我国工业建设水平的提高与发展，对电力电缆的性能要求越来越高，特别是具有耐火特性的电力电缆越来越广泛地应用。在火灾发生时耐火电力电缆能继续维持一定的供电时间，延长部分设备正常供电，减少人员、设备伤亡和损失。因此，本文对耐火电力电缆护结构设计和生产工艺进行详细的探讨。
关键词：耐火电力电缆；工艺；发展动向
引言
随着社会的发展，科技的进步，众多的电厂、治金企业、石化企业向大型集团化方向发展，高层建筑、公共娱乐场所、地铁及地下街道等不断涌现，其用电量与日俱增，电线电缆的品种及用量出相应增加，电线电缆既可输配电能、传递信息，又是易引起火灾的“导火线”，存在着利与弊问题，为此对电线电缆耐火性能提出了更高的要求。火灾给人类社会带来的惨重损失是严重的。这就要求耐火电缆在火焰燃烧情况下，仍能保持一定时间内维持运行，以使线路畅通，及时报警，信号灯显示导引、疏散群众，并使消防电梯、水泵及排烟装置在事故状态下能持续运行。因此，要研制适应不同耐火等级的耐火电线电缆以满足市场需要。下面就耐火电缆结构及工艺发展动向进行阐述。
1耐火电力电缆导体的结构形状
耐火电线电缆的服务对象是低压配电系统，经多年的实践证明，耐火电力电缆的导体结构采用铜芯圆形结构为最佳，主要原因是：
（1）由于扇形导体结构的截面周长大于圆形导体截面周长，故而增加了贵重材料云母带的用量。扇形要比圆形导体结构多用云母带，材料成本相应要增加；虽然圆形结构电缆外径有所增大，聚氯乙烯护套料用量增多，但是产品材料与总成本相比，圆形结构电缆仍节约资金。
（2）从设计及制造工艺中分析，耐火电缆关键是耐火云母带选型及绕包工艺质量。云母带是制造电缆的关键元件，它既是耐火层又兼有绝缘作用。云母带是以薄型玻璃丝布为骨架用有机硅漆粘合云母粉，并经烘焙后制成。由于云母是片状硅酸盐聚合物，其层间分子吸引力远比晶体内的Si-O共价键的键力微弱，层间易滑动，靠硅漆粘合，但粘合强度也低，在外力刮磨、挤压时极易脱落、裂开，特别是采用扇形结构时，绕包后的线芯通过牵引轮、分线杆以及排线至侧板边缘，以及在下道工序挤包绝缘进入模芯时，均易刮伤及碰伤从而导致电性能下降；且扇形线芯绕包云母带不坚实，不如圆形线芯绕包效果好。基于上述说明，从技术和经济观点分析，耐火电力电缆的导体采用圆形结构为最佳。
2耐火电力电缆材料的选择
2.1耐火层
耐火电缆的结构与普通塑料电缆最主要的不同点就是在它的导体与绝缘层之间增加了一层耐火层；也有人主张在绝缘层外加耐火层，但是与前者相比，在经济、结构和应用等方面有较多缺点。通常耐火层主要采用云母带绕包而成。这种云母带是选用金云母纸、有机硅树脂粘合剂和无碱玻璃丝布，经涂胶、粘合和烘焙而制成的。具有这种耐火层结构的耐火电缆一般均可以通过GB12666.6-90标准规定的B类耐火试验，即在750-800℃火焰中燃烧90 min，在试样上施加额定电压，电缆不击穿，3A保险丝不熔断。若要达到A类耐火试验，即950-1000℃，供火时间90 min，试样施加额定电压而不击穿，还需要在耐火层结构上和材料选用上加以研究。
2.2绝缘和护套
绝缘层及外护套采用绝缘用、护套用的阻燃型聚氯乙烯料挤包而成。
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2.3填充材料
对于多芯耐火电缆，绝缘线芯成缆时，采用阻燃型玻璃纤维绳填充，并用阻燃型玻璃纤维带绕包，或将其作为有铠装电缆的内垫层。
3耐火电力电缆关键工序影响因素
3.1绞包机
经过分析认为绕包头各排档的转速，绕包角度以及放带张力等因素都会影响绕包的质量，从而影响耐火绝缘的特性。
3.2紧压模
紧压模直接影响绞合导体表面光洁及有无毛刺，即会影响绕包的耐火绝缘层是否会被毛刺损伤。
3.3材料
使用云母与玻璃纤维布复合制成的带状材料，若达不到技术条件的要求或有抽丝及带盘松动现象，会直接影响耐火绝缘的质量。
3.4工艺
耐火层的绕向、节距、绝缘外径以及带与带连接处的覆盖率是否符合工艺要求，其会影响绝缘层质量和耐火特性。
3.5检测设备
工频火花机是检验绕包耐火绝缘层是否通过50Hz、2500V的电压试验，其灵敏度和准确度会影响耐火特性。
4耐火电力电缆工艺制造的质量保证
耐火电缆在结构设计上和现有工艺要求上看似简单，但实际生产制造并不容易，尤其关键工序绕包耐火层及挤包绝缘层等制造工艺中存在着困难，所以还须注重工艺过程的质量控制：
4.1设备日点检记录卡
要求操作工人做好设备日点检，检查动力系统、安全装置、传动部分、润滑系统并注意绕包头的转速、角度、张力的调整情况。
4.2工装返库检定记录卡
对冷拔式紧压模，要求检验部门派检定人员做好返库检定，将模具是否满足工艺要术做好记录。
4.3原材料检收记录
对云母与玻璃纤维布复合带材料，要按原材料技术条件规定的各项性能指标及外观、平整度严格检验，填写验收记录，合格的材料才能投入使用。
4.4操作指导卡
对操作工人作业前、中、后的具体要求详细编写成文。特别对耐火材料避免磕碰、耐火绝缘带断头的处理、发生工频火花击穿以后的处理等，均要纳入到操作指导卡中。
4.5检测设备定期检定记录
工频火花机实施50Hz、2 500V耐压试验，必须定期校验，确保准确度、灵敏度符合规定要求。
4.6工艺参数核对表
操作工人和检验员对该工序的工艺参数以每班2-3次的频次进行记录，核对符合工艺和符合操作指导卡的程序。上述的控制文件作为质量控制方法，对关键工序加以控制。
5耐火电缆的发展动向
目前含卤耐火电线电缆已广泛应用，但是，近年来在火灾状态下，不断发生因含卤电缆在火焰燃烧时产生的毒气、腐蚀性气体及烟雾置人于死地，影响抢险救灾人员撤离。因此应该生产低卤低烟阻燃耐火电缆及无卤低烟阻燃耐火电缆。耐火电缆是采用组合绝缘结构，主绝缘材料适宜选择不含卤素的混合物，如乙丙橡胶、交联聚乙烯等。甚至在耐火控制电缆绝缘结构中可采用聚乙烯作为主绝缘材料，这样电缆在燃烧时就可以不释放或少释放有害气体及烟雾；当然最佳绝缘材料是无机氧化镁最理想。在填充及缆芯包带材料选择上也是重要一环，最好选用陶瓷纤维或玻璃纤维组成；填充应坚实，绕包应紧密以利防火、热屏障作用的发挥。护套材料是阻燃、防火电缆热屏障最关键元件之一。在满足低卤低烟、无卤低烟阻燃指标及必要的机械性能、挤出工艺性能前提下，应具有一定的成壳性，以减缓火焰进入护套内部，但不能防止燃烧。电缆耐火试验是一种条件苛刻的燃烧试验，基材宜选用性能改善的聚乙烯、EVA、乙丙橡胶，不使用含卤族元素的阻燃剂，应选择氢氧化镁之类阻燃剂，利用热分解所放出的分子中结晶水吸热或采用隔离空气办法达以阻燃目的。
结语
综上所述，耐火电缆以其优良的耐火性能广泛受到用户欢迎，发展前景较好，国内能够生产耐火电缆的厂家逐年增多，企业之间竞争激烈，因此，我们应该不断开发新材料和新技术，使耐火电缆的质量水平有很大的提高，促进耐火电缆新产品的开发。
参考文献
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论文作者:许剑宇
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期
论文发表时间:2015/11/6
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