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矿物绝缘防火电缆、合金电缆开发应用

作者:超旭机电浏览次数: 日期:2015年11月6日 10:10

——关于在建筑行业大力推广特种电缆的使用介绍

1 防火电缆产品发展

随着国民经济的快速、稳步增长,城市建设的飞速发展,各种功能的建筑物被大批建造,消防安全因而变的十分重要。因此,有行业专家们开始致力于开发一种可以降低火灾发生几率,在火灾发生时能有效的保护电路完整性且不会释放出大量烟和有毒气体的新型电缆。

矿物绝缘电缆(Mineral Insulated Cable)简称MI电缆。目前按结构特性可以分为刚性和柔性两种。

刚性矿物绝缘电缆是19世纪末瑞士工程师Arnold Francois Borel提出的设想,并于1896年获得专利权,1934~1936年法、英投入生产以后发展很快。我国也于20世纪60年代研制,并开始用于军事领域,80年代中期开始工业化生产,并逐步被建筑领域全面接受。

柔性矿物绝缘防火电缆的发明大约是在20世纪70年代诞生于瑞士斯图特电缆公司。柔性合成矿物绝缘防火电缆于2011年推出国内最新的柔性合成矿物绝缘防火电缆,其绝缘层核心部分是一种新型高分子复合材料——“陶瓷化防火耐火电线电缆硅橡胶”。它是目前解决“中低压耐火电线电缆的最佳解决方案之一”,也是目前领先的能够烧成陶瓷状的高分子复合材料,其耐火性、安全性、工艺性、环保性、结壳性和隔热性远高于在耐火电线电缆已经应用了近百年的云母带和其它用于耐火电线电缆的材料,且价格低于云母带。它无需繁琐的绕包,火烧后不会像云母带那样发脆脱落,能够自熄不延燃。其本身无卤、无毒、无重金属,燃烧后的烟雾不会对人体造成2次伤害。

由于刚性矿物绝缘电缆在可靠性、生产及敷设方面的缺陷,在欧美发达国家中逐渐退市,柔性合成矿物绝缘防火电缆(柔性矿物绝缘电缆)成为防火领域的主流电缆产品。

2 刚性矿物绝缘电缆

我国现正在生产、使用的有刚性矿物绝缘电缆为氧化镁矿物绝缘铜护套防火电缆(BTTZ),其结构如图1所示。

氧化镁矿物绝缘防火电缆BTTZ存在容易吸潮、大量的接头、铜管护套所导致绝缘电阻下降或不足的问题;BTTZ电缆耐电压只有750V,很难承受变频与电感因素形成的冲击电压缺陷;接头过多也会引起不可靠性。

BTTZ电缆护套由金属构成,其制造过程存在环保问题;耐电压等级低,对现代建筑设计存在局限性;且大量消耗金属铜与镁等资源。

BTTZ电缆多芯结构的截面局限于35mm2以下,很难实现多芯大截面、大长度传输的防火电缆要求;接头多、外径大,占用宝贵空间,而且线路设计、施工难,且易产生敷设安全隐患在具体的施工过程中,难以弯曲,造成接头过多,施工麻烦等缺陷。其耐火电缆对比如表1所示。

3 柔性合成矿物绝缘防火电缆(柔性矿物绝缘电缆)

3.1 结构特点

柔性合成矿物绝缘电缆(柔性矿物绝缘电缆)是由铜绞线、矿物化合物绝缘、矿物化合物内衬和非磁性不锈钢罗纹状护套(由合肥超旭机电公司生产连锁铠装机生产)和塑料外护套所构成。在制造和施工使用时保持了电缆的柔软度。由于采用的各种绝缘、护套材料都具有1400度以上的熔点,因此即使电缆在1050度的火焰灼烧温度下,此电缆也能够正常发挥输电功能。

3.2 防火机理

当柔性合成矿物绝缘防火电缆遇火焰侵袭时,柔性合成矿物绝缘或内衬在燃烧反应的热作用下,柔性合成矿物绝缘或内衬在达到或超过650度时会逐渐形成陶瓷状结晶,并能保证其保持其固有绝缘性能、增强其防火特性,从而使电缆在一定的时间内能够保持继续通电。

3.3 柔性合成矿物绝缘防火电缆(柔性矿物绝缘电缆)性能优势

柔性合成矿物绝缘防火电缆(柔性矿物绝缘电缆)的结构采用柔性结构,弥补了结构硬、易燃烧、有毒等缺陷,它还具有一些其它电缆所不可能具有的优点,如耐火、载流量大、耐冲击电压、耐机械损伤、无卤无毒、防爆、防水、防鼠咬、耐腐蚀、寿命长、安全、耐过载、耐高温、隔热性和综合成本低等特点。

柔性合成矿物绝缘防火电缆(柔性矿物绝缘电缆)系列产品的工艺结构与传统电缆完全相同,成功的解决了氧化镁矿物绝缘电缆(BTTZ)的生产工艺所决定的产品众多不足之处,同时动力与通讯防火电缆融为一体,使得在火灾时保持通讯信息畅通。产品的问世,成为防火电缆发展史上的一个里程碑。同时也加快了中国电缆的技术研发水平与国际接轨的进程。

柔性合成矿物绝缘防火电缆(柔性矿物绝缘电缆)系列产品的电压等级为1kV,截面积单芯为1.5mm2到630mm2、多芯为1.5mm2~300mm2。在防火电缆领域,最大限度的降低了投资单位的投资成本,提高了建筑物的安全防火性能等级。

(1)由于电缆的组成材料均为合成矿物和非磁性不锈钢螺纹护层(连锁铠装金属护套),故决定了电缆本身的非燃性,因此不蔓延火灾、不传播火情。产品符合BS,IEC国际标准,能在带电的情况下承受1050℃ 3小时的燃烧,并保障电路的正常运行。

(2)柔性合成矿物绝缘防火电缆绝缘层或防火层采用合成矿物连续挤包成型工艺,可以做到中间无接头,杜绝了接头处进水的现象,当遇火焰侵袭时,迅速变成陶瓷结晶,能保持原来形状,而且是一种完整封闭的绝缘物质,可承受火灾时消防水的喷淋,不会因水的浸入而漏电击穿。

(3)真正柔性,结构与普通电缆一样,与普通电缆一样柔软。由于电缆的导体采用了成熟的绞线技术;绝缘及内护层采用柔性合成矿物绝缘(其柔软与橡胶相当);外护层是采用不锈钢材料由合肥超旭机电设备有限公司的连锁铠装机生产的成螺纹状的金属连锁铠装护套。由于采用的各种材料比重量与普通电缆相当,因此不仅重量轻,而且更具有柔软的特性。

(4)由于该产品结构是非铜管的刚性矿物绝缘电缆,这就在本质上决定了其制造长度的无限性。因此工厂在制造中完全可以根据客户提供的设计长度要求进行供货。

(5)柔性合成矿物绝缘防火电缆护层采用非磁性不锈钢材料连锁铠装机制成螺纹状,可确保安装施工防刮损,同时可承受火灾时火烧脱落物及其它重物的不断冲击。

(6)该电缆由于制作工艺先进,施工简单方便,在同等条件下,其综合费用比钢性矿物绝缘电缆的费用明显降低,降低成本。安装简单方便,即使在最严格的消防线路中,电缆明敷便可,在不同环境中可采用支架、吊架等简易经济的方式。

(7)柔性合成矿物绝缘防火电缆绝缘层和防火层采用无机物化合物连续挤包成型工艺,可以做到中间无接头,杜绝了接头处进水的现象,当遇火焰侵袭时,迅速变成坚硬的壳体,并能保持原来形状,而且是一种完整封闭的绝缘物质,可承受火灾时消防水的喷淋,不会因水的浸入而漏电击穿。

(8)低烟无卤:根据IEC1034进行烟气发散试验,测试透光度达到85%以上(标准为60%)。由于电缆的绝缘,护套均是无机化合物材料,没有通常的PVC材料。因此即使在火灾条件下,也无酸性气体发散。

(9)电缆采用的无机化合物材料,特别是外护层采用不锈钢材料制作,具有很强的耐腐蚀性,对碱溶液及大部分有机酸和无机酸具有良好的耐腐蚀能力,敷设时可不加任何附加措施。

(10)柔性合成矿物绝缘防火电缆实际正常使用温度可以达到180℃,载流量远远超过普通电缆,而且不锈钢护套更有利于热量的散发,能传输更高的电流,可比普通阻燃耐火电缆减少1~2截面等级。

(11)柔性合成矿物绝缘防火电缆护层采用非磁性不锈钢材料通过连锁铠装机制成螺纹状,可确保安装施工防刮损,同时可承受火灾时火烧脱落物及其它重物的不断冲击。

3.4 电缆的工作环境

(1)环境温度:-20℃~50℃;
  (2)工作温度:-40℃~180℃;短路时(最长持续时间不超过5s);
  (3)安装环境(见图2):电缆明敷便可,在不同环境中可采用支架、吊架等简易经济的方式。

柔性合成矿物绝缘防火电缆按照以下检验、制造标准:

柔性合成矿物绝缘防火电缆的设计参数,严格遵循英国BS6387标准,以及国际电工委员会IEC标准。这些技术参数已经通过了由公安厅消防局抽样,国家防火建筑材料监督检验中心的专项检测,并与英国BS6387防火等级相当。

3.5 安装说明(见表3)

(1)电缆可敷设在室内管道、电缆沟、桥架中,也可采用电缆支架,挂钩或金属吊绳支持等,能够承受机械外力作用的场所。

(2)电缆可敷设在室外、潮湿环境等,能够承受机械外力作用的场所。

(3)电缆安装前必须先检查敷设电缆的场合(如电缆沟、管道、电缆桥架、吊架、支架等)是否有硬、利器直接接触或与之摩擦而使电缆损坏。

(4)安装前必须先检查敷设电缆的场合是否有水,如有水必须严防电缆线芯浸水,而致使电缆的绝缘电阻下降。

(5)防火电缆敷设时,温度不能低于-5℃,弯曲半径应不小于电缆外径的7倍。电缆的敷设不受落差限制。

(6)电缆如采用电缆支架、吊架安装,支、吊架间距应不大于1.5米,具体如表4的规定。

(7)电缆接头:原则上不采用用接头。

    a.若必须采用接头,应保证在近1000℃燃烧时,能正常供电3小时;
  b.在制作中间接头时,连接导体的铜接头必须达到同等线芯有效截面;
  c.10mm2以下的各种规格电缆可用带带瓷套的连接器相接;
  d.10mm2及以上的各种规格电缆应采用标准GB/T14315-2008中规定的铜连接管将电缆导体压接连接,绝缘使用瓷套管相隔,并使用自粘性防火包带包覆。

3.6 包装运输与储存

    (1)电缆自身柔软的特性可以更好地缠绕在电缆盘上。
  (2)电缆装卸时,电缆盘不应平放或多盘同时吊装。
  (3)电缆运输中,电缆应被稳定地固定在运输工具上,防止互相碰撞或翻倒。
  (4)电缆搬运时,不应从高处扔下或受到机械撞击。
  (5)电缆应避免露天存放,并尽可能保持场地干燥。

铝合金电缆

(1)导体

采用异形单芯绞合结构8000系列导体,相比圆形单线绞合结构导体在相同截面情况下外径减少30%,使安装更加方便,相同外径情况下截面增加30%增大载流量。采用先进的熔体净化工艺,去除铝熔体中大部分杂质与氢气,在纯铝中加入适量的硼、铁,镁,等稀有元素,使铝合金导电率显著提高。同时提高了铝合金的抗氧化性,耐腐蚀性和机械性能,电缆弯曲半径最小为7倍外径。

(2)绝缘层

采用耐候性交联聚乙烯绝缘,聚乙烯不含卤素燃烧气体少,聚乙烯是乙烯经过聚合制得的一种热塑性树脂。其电绝缘性能优良,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,化学稳定性好,能耐酸碱侵蚀。通过在一定压力下将有机化合物在催化条件下进行聚合形成线性分子结构或支性分子结构。在通过交联形成网状分子结构提高其绝缘性,它是一种不含氟氯等卤素的绿色环保产品。

(3)护套材质

采用5000系列铝合金带连锁铠装,铠装结构减低电缆受外力损坏程度,防冲鼠咬,从而保护电缆,同时实现电缆阻燃A级,螺纹结构于空气接触面积大散热性能好,铠装电缆铺设时可采用支吊架铺设,省去部分桥架费用,铠装设备采用合肥超旭机电设备有限公司的连锁铠装机。

(4)优点

    ①合金电缆阻燃耐火安全性能好,外护套采用的铝合金带连锁铠装可以实现阻燃IA级,耐火I级;
  ②合金电缆弯曲性能好,重量轻,运输、安装方便;
  ③检验依据:合金电缆通过上海电缆所检验的Q/321182AGE038-2011;
  ④应用范围:合金电缆用于居民建筑、办公楼、旅馆、购物中心、工厂等建筑中的照明、插座及其它电气设备的馈电线路;适用于600V—35kV电压等级,环境温度90℃下的干燥或潮湿场所;可用于室内、室外安装,也可在地下直埋、敷设于沟渠。

参考文献
  1 凌志新.《节能减排 用铝节铜》
  2 《民用建筑电气设计规范》
  3 《住宅建筑电气设计规范》

 

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该资讯的关键词为:矿物绝缘电缆,铝合金电缆,连锁铠装机