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耐火电缆技术应用分析

      一、耐火电缆性能概况

       船舰、采油平台、大电站、大型企业和高层建筑等特殊工作环境要求在火灾中仍能维持通电的通信电力电缆,作为灭火报警、照明、通讯之用。

       我国国家标准GB12666.6(等IEC331)将耐火试验分A、B两种级别,A级火焰温度950~1000℃,持续供火时间90min,B级火焰温度750~800℃,持续供火时间90 min,整个试验期间,试样应承受产品规定的额定电压值。

       耐火电缆-MI电缆作为满足此类要求的电缆出现在市场上,以无机物(氧化镁)作绝缘,用铜作保护层的电缆;另一种是以耐热云母与聚合物绝缘,用阻燃塑料作护套的耐火电缆。MI电缆耐火性能好,安全可靠,但价格较高。

       矿物绝缘电缆在国外开展较早,瑞士工程师1896年获得专利,1936年各主要工业国家法、英、意、加、美、苏相续投入生产并迅速发展。我国也于20世纪开始批量生产,21世纪进入国家防火设计规范并在国内大量使用。

       二、耐火电缆构造

       耐火电缆的通常结构为:硅橡胶绝缘-无碱玻璃丝编织-涂耐燃漆的玻璃丝垫层-金属丝屏蔽-阻燃胶护套;电缆导电芯由铜导线或复绞线组成。

       耐火电缆一般可满足《电缆耐火特性》符合IEC331规定 符合GB12666.6规定如下:

       火焰温度 750℃  火焰温度 950℃-1000℃  火焰温度 750℃-800℃

       燃烧时间 3h     燃烧时间90min       燃烧时间90min

       冷却时间 21h    附加电压 额定电压      附加电压 额定电压

       附加电压 额定电压  附加电流 3A       附加电流 3A

       附加电流 3A      A类           B类

       实践证明,硅橡胶绝缘耐火电缆在复杂的火灾中难以保持绝缘。因此,英国在IEC331的基础上增加了部分考验电缆在火警中受到震动及水淋的情况下是否仍能安全通电,BS-6387中对耐火试验的条件作了多样的调整,并给以一定标志,如:

       950℃下燃烧30min为C型;

       950℃下燃烧15min具有耐热和机械震动为Z型;

       650℃下燃烧30min耐热和淋水试验为W型;

       英国1980年为北海海上油进平台设计了导电线芯复绕云母/玻璃带和乙丙胶绝缘,能承受1000℃、3h的耐火试验。

       三、云母组成及特征

       云母是一种天然矿物资,由于其出色的介电性能、热稳定性,云母一直为电绝缘zui佳的材料之一。云母分天然云母(白云母、金云母)、合成云母,白云母的化学成分为铝-钾硅酸盐,其本质是片状结构矿物质,有好的耐热性和易加工特性,在500℃以下电气性能变化不大,在市场上占主导。

       采用云母带绝缘的耐火电缆与其他结构的无云母耐火电缆相比可大大提高电缆整体性能。其特点是在规定时间、环境燃烧过程中,或燃烧后一定时间内,仍能继续正常供电。该类电缆zui早采用无机物做绝缘外加金属护套,但是加工工艺复杂,电缆难弯曲,而且电缆一旦进水,绝缘性能大大降低甚至短路。在导体芯线外绕包一层玻璃云母带的聚氯乙烯绝缘和护套耐火电缆,克服了硬结构耐火电缆的这一不足,但仍有其他不足,如云母容易脱落。

       新型无卤阻燃耐火电缆可以符合现代安全要求,其在火警时,释放出的烟雾量及毒性都很低,受灾的人群可清楚地找到火焰源头及山口,且其阻燃成分可有效发挥阻燃作用,从而不会使电缆成为火焰蔓延的通道。

       四、耐火电缆护套塑料技术要求

       耐火电缆护套塑料是低烟无卤材料,具有很好的耐火性能,在火焰中能生成致密多孔膨胀碳层,具有良好的隔热性能。电缆结构中加入热辐射层,不需要云母,能通过GB19216、IEC60331、BS6387(CWZ)电线电缆燃烧试验的90℃耐温等级的护套塑料,在氧指数、拉伸强度、断裂伸长率、热老化、热变形、电导率等方面符合典型值要求。

       五、耐火电缆制造工艺流程

       矿物绝缘电缆工艺主要有预制氧化镁瓷柱法、氧化镁灌装法、氩弧焊连续焊接法三种。其中预制氧化镁瓷柱法是常用的制造方法。预制氧化镁瓷柱法生产工艺有两种:热压成型法、干压成型法。


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