浅谈耐火电缆.pdf

2 0 0 7年第 3 期 No． 3 2 0 o 7 电 线 电 缆 El e e t r i e Wi r e Ca b l e 2 0 0 7年 6月 J u n ． ， 2 0 0 7 浅谈耐火电缆 韩 惠福 ， 李海 荣， 徐 华胜 安徽新亚特 电缆集 团有 限公 司 ， 安徽 巢 湖 2 3 8 3 3 1 摘 要 主要介 绍 了耐火 电缆的定 义 ， 耐火材料 分类及性 能 ， 耐 火电缆 的耐压等级 ， 探讨 了耐火 电缆的生产工 艺 ， 耐 火电缆 的试验方 法及试验 原理和新老 标准的试验 差异 ， 介绍 了耐火电缆的 国家标 准。 关键词 耐 火电缆 ； 云母 带 电压 等级 ； 工 艺； 试验 ； 标准 中图分 类号 T M 2 4 6 ． 9 文献标识 码 A 文章编 号 1 6 7 2 6 9 0 1 2 0 0 7 0 3 0 0 0 7 0 3 A Br i e f De s c r i p t i o n o f Fj r e - Re s i s t i ng Ca b l e s HAN Hu i f u．e t a l S i a i t C a b l e G r o u p C o ． ，L t d，An h u i ，C h a o h u 2 3 8 3 3 1 ，C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r p r e s e n t s t h e d e fi ni t i o n o f t h e fi r e r e s i s t i n g c ab l e，c l a s s i fi c a t i o n a nd p r o p e r t i e s o f fir e - r e s i s tin g ma t e ria l s an d v o l t a g e r a t i n g o f t h e fir e res i s tin g c ab l e． n1 e a u t h o r i n v e s t i g a t e d t h e ma nu f a c t u rin g p r o c e s s a n d t e s t p rin c i p l e ／ t e s t me tho d f o r the fir e - r e s i s tin g c ab l e a s we l l a s t h e di ff e r e n c e b e t we e n the r e s u l ts o fthe t e s ts ma d e a c c o r d i n g t o o l d and n e w s tan d a r d s． F i n a l l y，the a u tho r p r e s e n t e d the Chi n e s e Na t i o n a l s tan d a r d s o n the fir e r e s i s t i n g c ab l e s． Ke y wo r d sfi re res i s t i n g c ab l e；mi c a tap e；v o l tag e r a ti n g；ma n ufa c t u r i n g p r o c e s s；t e s tin g；s t a n d a r d 0 引 言 随着我国社会经 济建设步伐 的加快 ， 耐火 电缆 被广泛的应用在高层建筑 、 地铁 、 发 电厂 、 核电站 、 隧 道等重要部 门及公共 场所 ， 同时许多工程开始趋 向 于使用低烟无 卤耐火电缆 ， 以便在发生火灾后 ， 线路 能够保持一定时 间正常运行 ， 对 救援工作有很 大 的 帮助 ， 在很大程度上可 以减少人员伤亡和财物损失。 鉴于此 ， 我们有必要对耐火电缆有个明确的认识。 1 耐火 电缆 的定义 所 谓耐 火 电缆 就是 在规 定 火焰 燃 烧条 件下 能 够 保持一定时间正常运行 的电缆 ； 或者说在燃烧 条件 下在一定时间内能够保持线路完整性的电缆。 2耐火云母带 耐火云母 分为 三种 白云母 、 金 云母 和合成 云 母 。三者之间的区别 1 常温下 电性能 合成云母 带最好 ， 白云母 带次 之， 金云母 带较 差 ； 2 高 温下 绝缘性能 合成云母带 最好 ， 金云母带次之 ， 白云母 带较差 ； 3 耐 高温 性能 合成 云母带 即氟 金云母 收稿 日期 2 0 0 6 ． 1 1 - 0 2 作者简介 韩 惠福 1 9 7 8一 ， 男 ， 河 南周 口人 ， 助理 工 程 师 ． 作者地址 安徽 巢湖市无 为高 沟工业 园[ 2 3 8 3 3 1 ] ． 带 ， 不含结 晶水 ， 熔 点达 1 3 7 5。 C ， 安全裕度 大 ， 耐高 温性能最好 ； 金云母在 8 0 0。 C 以上释出结 晶水 ， 耐高 温性能次之 ； 白云母在 6 0 0。 C 释出结晶水 ， 耐高温性 能 较差 。 云母 带 一 般 由云母 纸 、 无 碱 玻璃 纤 维 布 和硅 酸 盐类粘合剂组成 ， 遇火后生成不溶不熔 的坚硬绝缘 壳体 。三种材料的性能及选用 1 云母 纸作为耐 火原料 ， 几乎没有强度 ， 价格最便宜。 2 玻璃丝布 起增强作用 ， 有单面增强和双 面增强。 3 粘合剂 的作用是把云母纸和玻璃纤维布紧密的粘合在一起 构成耐 火云母带 。粘合 剂 的选 用原则 为燃烧不 炭 化 、 粘合 力 强 、 柔 软 ， 其 中燃 烧 不 炭 化 最 为 重要 。 由 于云母 纸 是 由云母 粉 炒 制 而 成 的 ， 可 能 会 有 一 定 的 空隙或微孔 ， 当用粘合剂把它与玻璃丝布粘合时 ， 粘 合剂会渗透到空隙或微孔 中， 如果燃烧炭化， 就成为 导电的通道 ， 而专用 的耐热有机硅树脂 粘合剂燃烧 后生 成 粉状 的 白色 二氧 化 硅 ， 有 良好 的 电绝缘 性能 。 云母 带 的 初步 鉴别 把云母 带 用手 掌揉 捏 ， 如 手 感柔软、 不分层 ， 且在酒精灯 的火焰上 或打火机的 蓝色 内焰 上 燃烧 ， 云母 带 表 面为 白色 粉末 而 不显黑 色 炭化 ， 则认为基本可以， 但要做出最准确的鉴别 还要 采用 更 加好 的办法 。 3 耐火 电缆 的电压 等级 { 由于火灾 现场温度高 ， 导致耐火电缆导体 电阻 升高 ， 为保证线路传输效 率 ， 减少线路电压降， 应将 维普资讯 2 0 0 7年第 3 期 No． 3 2 o o 7 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e Ca b l e 2 0 0 7年 6 月 J u n． ， 2 0 0 7 导体截面提高一档。耐火电缆的使用电压等级由于 受云母带在 高温情况下 电气性能会 产生骤变 的影 响， 目前均使用在 1 k V及以下低电压线路和 电器设 备上， 例如耐火电力电缆为 6 0 0 ／ 1 0 0 0 V， 耐火控制电 缆为 4 5 0 ／ 7 5 0 V， 耐火电线为 3 0 0 ／ 5 0 0 V电压等级。 4耐火 电缆 的工艺探讨 4 ． 1 耐 火电缆 的导体 由于铝导体不耐高温， 所 以耐火 电缆均采用铜 导体 ， 导体为紧压绞合的圆形导体 。圆形 紧压铜导 体与扇形导体相 比有许多优点 绕包 云母带时使云 母带与导体结合紧密 ， 有利于电场均匀分布 ， 增强 电 缆的电气绝缘性能， 同时可以节约云母带的用量 ， 降 低成 本 。 4 ． 2耐火 电缆 的耐 火层 导体 外 采 用 两 层或 多 层 云母 带 重 叠 绕包 ， 生 产 中重叠 率通 常应不 小于 3 0 ％， 由于云母 带性 能不 同， 有时重叠率达 到 5 0 ％才能 达到耐火试验要求 ， 所 以说云母带的绕包情况以达到耐火试验为基准。 绕包耐火云母带时 ， 导电线芯截面大小同样会 影 响 绕包工 艺 ， 生产 中应 正确选 择 云母 带 的宽度 、 厚 度 、 搭 盖率 ， 并 选 好 绕 包 角 ， 避 免 漏包 、 断带 ， 并 要 减 小缝 隙和打摺 ； 云母带搭盖接头处不允许用带有挥 发性物质的材料粘结。 云母 带 宽度 计算 公式 为 b 丌 dt s i n a ／ 1一k 式中， d为导 体 直径 m m ， t为 耐 火 云母 带 厚 度 m m ； k为重 叠率 ％ ； a为绕 包角 。 ； b为耐 火 云 母带 宽度 m m 。 关于绕包角 a ， 其大小有一定范围 ， 从提高生产 率出发 ， 希望绕包角越大越好 ， 但绕包 角过大 ， 带 的 张力 小 ， 包 的 不 紧 ， 不 仅 影 响 机 械性 能 ， 而且 影 响下 道工序的挤塑。根据实际情况 ， 绕包角为 4 5 。 最好 ， 以使带的摩擦 力最小 ， 工艺设计 时 ， 绕包 角控制在 4 0 o～5 0 o 。 4 ． 3耐火 电缆 的绝 缘层 耐火电缆由于导体外重叠绕包两层或多层耐火 云母带 ， 对于导体截面 2 5 m m 及 以上的电缆其绝缘 层厚度允许减薄 2 0 ％， 但以能够通过耐火 电缆试验 为基 准 。 4 ． 4耐 火 电缆 的护层 火灾 中线路维持通电的特性 ， 亦 即耐火特性 是 由整个电缆线路结构的协同作用来保证的 ， 因此从 理论上看 ， 没有必要选用阻燃 电缆料来作 电缆 的绝 缘和护套 ， 通常 ， 实际生产中仅选择 阻燃护套料 ， 只 8‘ 是在客户特别要求 的情况下或用在特殊 的场合 时， 才选用阻燃绝缘料或缆芯外绕包阻燃带或增加高阻 燃 隔氧 层 。 4 ． 5 小截 面 耐火 电缆 工艺 的研 究 对于小截面耐火 电缆来说 ， 要达到耐火试 验要 求 ， 以下方案较为合理 1 导体应采 用圆铜单线 ， 软结构束线易造成云母 带损伤 ， 因而不宜作耐火 电 缆导体。 2 耐火层采用合成 云母带重叠绕包。云 母带绕包时 ， 当设 计要求层数为偶数 时， 采用 5 5 ％ 正搭盖 绕 包 ； 当为 奇 数 时 ， 采 用 纵 包 加 上 5 5 ％正 搭 盖绕包 。绕包 时 ， 重点 控制 云母 带宽 度 、 绕 包 角度 和 张力 ， 保证云母带绕包平整 、 紧密 ， 保证正搭盖 5 0 ％ 以上。绕包设备应采用稳定性好 ， 加工精度高的绕 包机 ， 传统绕包机生产小截面耐火 电缆 ， 质量稳定性 较难保证。 3 绝缘使用聚乙烯 P E 和交联 聚乙烯 X L P E 比聚氯乙烯 P V C 效果更好。挤制绝缘 时， 内模孔径的选取应适 当放大 ， 避免损伤绝缘 ， 要避免 云母带进水 、 受潮 ， 同时要严 格控制挤制厚度 ， 保证 薄绝 缘 效果 。 5耐火 电缆 的试验 5 ． 1现行 耐火 电缆 的试 验方 法 耐火 电缆 的试 验方 法 按照 国家 标准 G B ／ T 1 9 2 1 6 等效 I E C 6 0 3 3 1 进 行 。 1 加 热方 法 用 喷灯 加热 。 2 试 验 温度 为 7 5 0 8 0 0。 C， 在试 样 上 施 加额 定 电 压 导体之间的试验电压应 等于导体之 间的额定 电 压 ， 导体对地之间的试 验电压应 等于导体对地 的额 定电压 ； 如果是单芯 电缆， 电压应施加在导体和接地 的支撑 装 置和 接地 的 金 属 护层 如 果 有 的 话 之 间 持续 9 0 m i n ， 停 止供 火 后 再 施 加 1 5 m i n的 额 定 电压 试验 ， 电缆不击穿 ， 2 A熔断器不熔断 G B 1 2 6 6 6 ． 6中 规定 3 A熔 断器 不熔 断 。 5 ． 2耐火 电缆 新 老试 验标 准差 异 新 的试验 标 准 G B ／ T 1 9 2 1 6没有 规 定 耐 火 的等 级 ， 相 当于 G B 1 2 6 6 6 ． 6标 准 中 的 B类 耐火 ， 原 来 G B 1 2 6 6 6 ． 6中为“ 电缆的耐火特性” ， 现国家推荐性标准 G B ／ T 1 9 2 1 6改为“ 在火焰条件下要求 电缆或光缆保 持线路完整性 的试验” ， 该试验方法完全采用国际标 准， 取消了 A类耐火试验 ， 这不能不说是一种遗憾。 G B ／ T 1 9 2 1 6与 G B 1 2 6 6 6 ． 6相 比 在 试 验 装置 和 试验步骤的要求上作 了一定的改进 确定 了喷灯及 其在试验中的位置 ， 尤其 能确保从试样上掉下 的残 片不会干扰试验火焰 ； 确定了燃料 、 流量及其供给的 控制方法 ， 以及温度 的控制 、 测量 和检 验方法 ； 提供 了电气试验线路 ； 明确了合格判据 保持电压 即 维普资讯 2 0 0 7 年 第 3 期 No． 3 2 0 07 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e＆ Ca b l e 2 0 0 7年 6 月 J u n． ， 2 0 0 7 没有一个熔断器或断路器 断开 ； 导 体不断 即灯 泡一 个也 不熄 灭 。 5 ． 3耐火 电缆试 验 原理 试验原理也就是 在试样两端施加恒定 的电压 ， 随着燃烧温度和时 间的增长 ， 耐火电缆的耐火 层最 终会被烧损 ， 只要在规定的时间内电路不被破坏， 试 验灯泡保持亮， 导体不 断 ， 则判为合格 。反之， 在规 定时间内电缆烧坏 时 ， 变压器与电缆试样之间形成 短路 ， 电流不通过灯泡 ， 灯 泡熄灭 ， 同时瞬间电流激 增 ， 超过熔断器 的熔断 电流 ， 此时熔 断器烧断 ， 电路 被破坏 ， 则判为不合格 。 6耐火 电缆的 国家标 准及其它相关标 准 6 ． 1 耐火 电缆 的 国家标 准 G B ／ T 1 9 6 6 6 2 0 0 5 阻燃 和耐火 电线 电缆通则 是我国第一个关 于耐火电缆 的国家推荐性标准 ， 标 准中对耐火电缆 的耐火特性做 了要求 ， 并提出导体 截面 2 5 m I I l 2及 以上耐 火 电缆 的绝 缘层 可 以减 薄 2 0 ％， 并允许在耐火层上设 置增强层 ， 成品应能通过 耐火试验 G B ／ T 1 9 2 1 6的要求。同样标准 中也 只规 定耐火试验温度为 7 5 0～8 0 0。 C， 没有提及耐火 A类 的要求。 从燃 烧特性 代 号 可 以看 出 ， 阻燃 、 耐火 系列 分 为 有卤和无 卤， 有 卤分为阻燃 A、 B 、 c 、 D四类 成 束燃 烧 ， 无 卤分为阻燃 A、 B 、 c、 D四类 成束燃烧 。 对于无卤低烟耐火 电缆还要满足无 卤低烟性能 要求 ， 即无卤性能为 p H加权值 ≥4 ． 3 ， 电导率加权 值≤1 0／ S ／ m m 按照 G B ／ T 1 7 6 5 0 ． 2进行试验 ； 烟密 度性能为 最小透 光率 ≥6 0 ％ 按照 G B ／ T 1 7 6 5 1 ． 2 进 行试 验 ， 试 样外 径 在 7 0 m m及 以上 不 适用 。 6 ． 2公 安部 制定 的 耐火 电缆标 准 公 安部 在 2 0 0 1 年 颁 布 了强 制 性 标 准 G A 3 0 6 2 0 0 1 阻燃及耐火电缆 塑料绝缘 阻燃及耐火 电缆分 级和要求 ， 把耐火电缆分为 四个等级 耐火一级到 耐火四级 ， 每个等级又分 A、 B两类 ， A类耐火温度 在 9 5 0～1 0 0 0。 C ， B类耐火温度在 7 5 0～8 0 0。 C 。耐 火 四级为普通型的耐火电缆 ， 对于耐火四级 A类没 有具体的试验标准， 还是参 照 G B 1 2 6 6 6． 6的试验方 法 进行试 验 ， 对于 耐火 四级 B类 要 通 过 G B ／ T 1 9 2 1 6 2 0 0 3规 定 的试 验 ； 对 于 耐火 一 、 二 、 三 级 还 应 通 过 相应的烟密度 和烟气毒性试验 。对于电缆材料的选 用 ， 耐 火 一、 二、 三 级 的绝 缘 应 采 用 交 联 聚 乙烯 X L P E 或无 卤聚烯烃绝缘料 ， 耐火 一、 二级 电缆外 护套一般选用无 卤低 毒阻燃 聚烯烃材料 ， 耐火三级 电缆外护套选用低 卤低毒阻燃聚烯烃材料 。 7 结束语 随着社会 的发展和经济建设 的加快 ， 耐火 电缆 的使用量将有所提高 ， 而竞争也会越来越激烈 ， 要想 在竞争中胜 出， 必须抓好产 品质量 。为 了做出合格 的产品， 工艺技术要完善 ， 人 员素质要 提高 ， 只有把 二者有力的结合起来 ， 产品才能更上一层楼 。 参 考文 献 [ 1 ] G B ／ T 1 9 2 1 6 2 0 0 3 ， 在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性 试验 第 1 1 部分和第 2 1 部 分[ S ] ． [ 2 ] G B ／ T 1 9 6 6 6 - 2 0 0 5 ， 阻燃和耐火电线 电缆通则[ S ] ． [ 3 ] 刘群 ， 等 ．耐火电力电缆结 构设 计及生 产工艺 的探 讨 [ J ] ． 电 线 电缆 ， 2 0 0 1 ， 5 2 4 2 5 ． [ 4 ] 徐应 麟 ． 耐火电缆的现状及问题 [ J ] ． 电线 电缆 ， 1 9 9 8 ， 4 2 - 1 1 ． [ 5 ] 张初阳． 耐火 电缆 的等 级 和特 性 及 选用 原 则 [ J ] ． 电线 电缆 ， 2 0 0 3 ， 1 3 - 5 ． [ 6 ] G A 3 0 6 - 2 0 0 1 ， 阻燃及 耐火 电缆 塑料 绝缘阻燃 及耐火 电缆分 级 和要求 [ S ] ． [ 7 ] 唐崇健 ．阻燃 、 耐火 电缆类别 与性 能[ J ] ． 电线 电缆 ， 1 9 9 8 ， 2 】 9 2 3． 上 接 第 6页 J 2 ． 2 下压 轮 尺寸 的设 计 下 压轮 尺寸 采用 相 同主线 芯 规格 的 4芯 等截 面 电缆的扇形下压轮 1 上下压轮的间隙 一般取 0 ． 5～0 ． 8 m m。 2 下压轮宽度 P ． P ． 2 R X s i n e一2 3 1 7 3 下压轮弓高 H． 厂 一 日 。 R一 √R 一 1 8 3 结束语 市场经济在某种意义讲就是买方经济 ， 客户需 求不断趋 向多样化 ， 许多非标产品的订单 日益增多 ， 且要 求 的生产 周 期 又 极 其 有 限 ， 要 在 较 短 的时 间 内 生产出满足客户要求 的产品是行业内大多数企业面 临的课题。本文从技术角度就快速应变市场变化并 满足客户要求方面作一些技术探索 ， 供同行参考。 参考文献 1 [ 1 ] G B ／ T S 0 2 1 7 9 4 ， 电力工程电缆设计规范 [ s ] ． [ 2 ] 王春江 主编 ． 电线 电缆手册 第 一册 [ M] ． 机 械工业 出版 社， 2 0 0 1 ． O 维普资讯