一、耐火電纜性能概況
船艦、采油平臺、大電站、大型企業(yè)和高層建筑等特殊工作環(huán)境要求在火災(zāi)中仍能維持通電的通信電力電纜,作為滅火報(bào)警、照明、通訊之用。
我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB12666.6(等IEC331)將耐火試驗(yàn)分A、B兩種級別,*火焰溫度950~1000℃,持續(xù)供火時(shí)間90min,B級火焰溫度750~800℃,持續(xù)供火時(shí)間90 min,整個試驗(yàn)期間,試樣應(yīng)承受產(chǎn)品規(guī)定的額定電壓值。
耐火電纜-MI電纜作為滿足此類要求的電纜出現(xiàn)在市場上,以無機(jī)物(氧化鎂)作絕緣,用銅作保護(hù)層的電纜;另一種是以耐熱云母與聚合物絕緣,用阻燃塑料作護(hù)套的耐火電纜。MI電纜耐火性能好,安全可靠,但價(jià)格較高。
礦物絕緣電纜在國外開展較早,瑞士工程師1896年獲得****,1936年各主要工業(yè)國家法、英、意、加、美、蘇相續(xù)投入生產(chǎn)并迅速發(fā)展。我國也于20世紀(jì)開始批量生產(chǎn),21世紀(jì)進(jìn)入國家防火設(shè)計(jì)規(guī)范并在國內(nèi)大量使用。
二、耐火電纜構(gòu)造
耐火電纜的通常結(jié)構(gòu)為:硅橡膠絕緣-無堿玻璃絲編織-涂耐燃漆的玻璃絲墊層-金屬絲屏蔽-阻燃膠護(hù)套;電纜導(dǎo)電芯由銅導(dǎo)線或復(fù)絞線組成。
耐火電纜一般可滿足《電纜耐火特性》符合IEC331規(guī)定 符合GB12666.6規(guī)定如下:
火焰溫度 750℃ 火焰溫度 950℃-1000℃ 火焰溫度 750℃-800℃
燃燒時(shí)間 3h 燃燒時(shí)間90min 燃燒時(shí)間90min
冷卻時(shí)間 21h 附加電壓 額定電壓 附加電壓 額定電壓
附加電壓 額定電壓 附加電流 3A 附加電流 3A
附加電流 3A A類 B類
實(shí)踐證明,硅橡膠絕緣耐火電纜在復(fù)雜的火災(zāi)中難以保持絕緣。因此,英國在IEC331的基礎(chǔ)上增加了部分考驗(yàn)電纜在火警中受到震動及水淋的情況下是否仍能安全通電,BS-6387中對耐火試驗(yàn)的條件作了多樣的調(diào)整,并給以一定標(biāo)志,如:
950℃下燃燒30min為C型;
950℃下燃燒15min具有耐熱和機(jī)械震動為Z型;
650℃下燃燒30min耐熱和淋水試驗(yàn)為W型;
英國1980年為北海海上油進(jìn)平臺設(shè)計(jì)了導(dǎo)電線芯復(fù)繞云母/玻璃帶和乙丙膠絕緣,能承受1000℃、3h的耐火試驗(yàn)。
三、云母組成及特征
云母是一種天然礦物資,由于其出色的介電性能、熱穩(wěn)定性,云母一直為電絕緣**佳的材料之一。云母分天然云母(白云母、金云母)、合成云母,白云母的化學(xué)成分為鋁-鉀硅酸鹽,其本質(zhì)是片狀結(jié)構(gòu)礦物質(zhì),有好的耐熱性和易加工特性,在500℃以下電氣性能變化不大,在市場上占主導(dǎo)。
采用云母帶絕緣的耐火電纜與其他結(jié)構(gòu)的無云母耐火電纜相比可大大提高電纜整體性能。其特點(diǎn)是在規(guī)定時(shí)間、環(huán)境燃燒過程中,或燃燒后一定時(shí)間內(nèi),仍能繼續(xù)正常供電。該類電纜**早采用無機(jī)物做絕緣外加金屬護(hù)套,但是加工工藝復(fù)雜,電纜難彎曲,而且電纜一旦進(jìn)水,絕緣性能大大降低甚至短路。在導(dǎo)體芯線外繞包一層玻璃云母帶的聚氯乙烯絕緣和護(hù)套耐火電纜,克服了硬結(jié)構(gòu)耐火電纜的這一不足,但仍有其他不足,如云母容易脫落。
新型無鹵阻燃耐火電纜可以符合現(xiàn)代安全要求,其在火警時(shí),釋放出的煙霧量及毒性都很低,受災(zāi)的人群可清楚地找到火焰源頭及山口,且其阻燃成分可有效發(fā)揮阻燃作用,從而不會使電纜成為火焰蔓延的通道。
四、耐火電纜護(hù)套塑料技術(shù)要求
耐火電纜護(hù)套塑料是低煙無鹵材料,具有很好的耐火性能,在火焰中能生成致密多孔膨脹碳層,具有良好的隔熱性能。電纜結(jié)構(gòu)中加入熱輻射層,不需要云母,能通過GB19216、IEC60331、BS6387(CWZ)電線電纜燃燒試驗(yàn)的90℃耐溫等級的護(hù)套塑料,在氧指數(shù)、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、熱老化、熱變形、電導(dǎo)率等方面符合典型值要求。
五、耐火電纜制造工藝流程
礦物絕緣電纜工藝主要有預(yù)制氧化鎂瓷柱法、氧化鎂灌裝法、氬弧焊連續(xù)焊接法三種。其中預(yù)制氧化鎂瓷柱法是常用的制造方法。預(yù)制氧化鎂瓷柱法生產(chǎn)工藝有兩種:熱壓成型法、干壓成型法。
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