额定电压防火变频电缆的制作方法

本实用新型涉及电缆技术领域，尤其是一种额定电压8.7/15kv防火变频电缆。

背景技术：

近年来，变频调速装置凭借其节能、省力、易于自动控制的显著优势，成为电力传动的中枢设备，促使变频调速技术越来越广泛地深入到各行各业中。目前,耐火电缆电压等级都在1kv及以下，耐火试验依据国家标准gb/t19216—2003(等同iec60331—1999)，而一些需要中高压输配电的场合因为没有中高压耐火电缆，其安全性能得不到保障。现有的耐火电缆通常采用的结构是导体上绕包耐火云母带或者采用铜芯铜护套氧化镁绝缘电缆，前一种的云母带一般由云母纸、无碱玻璃纤维布和硅酸盐类粘合剂制造而成，遇火后生成不溶不熔的坚硬壳体，从而达到耐火的目的，后一种采用矿物氧化镁做绝缘，在着火时，氧化镁绝缘不会被烧毁；这两种耐火电缆的显著特点是在导体的外面包覆一层无机的耐火层来达到耐火的目的。而中高压电缆由于其性能要求的特殊性，无法采用上述的结构实现耐火。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种额定电压防火变频电缆，可以解决现有耐火电缆电气性能与耐火特性之间的矛盾，不仅具有优良的电气性能，还具有良好的耐火特性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种额定电压防火变频电缆，包括由多根绝缘线芯形成的缆芯，绝缘线芯包括导体，导体外由内至外依次设置有导体屏蔽层、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽层和金属屏蔽层，缆芯外表面由内至外依次设置有隔离降温层、皱纹金属层、防火泥层以及低烟无卤外护套层；

绝缘屏蔽层为交联半导电层；

金属屏蔽层由疏绕在绝缘屏蔽层外表面的铜线以及间隙绕包的铜带组成。

导体由符合gb/t3956规定的裸退火铜线组成，在绞制时分层紧压成型，紧压系数不小于0.9。

金属屏蔽层中，铜线疏绕节距为铜线屏蔽外径的14～18倍，疏绕方向为左向；铜线表面用右向绕包的铜带扎紧。

成缆节径比为25-30。

皱纹金属层为皱纹铜层，皱纹铜层内壁贴紧电缆内层。

本实用新型结构的设计原理如下：

1、导体结构设计

低压变频电力电缆一般常釆用符合gb/t3956—2008要求的2类绞合导体，但8.7/15kv电缆电压等级髙，因此在gb/t12706.2—2008规定导体采用紧压圆形结构，可以明显改善电场均匀分布，以防止尖端放电破坏绝缘品质。

2、绝缘设计

对于选用一般电力电缆，如xlpe绝缘聚氯乙烯护套电缆，由于电缆本身耐压水平较高，很少发生电缆本体击穿，却为何在工频下能长期运行而变频下几小时内击穿，事实证明这绝不是老化问题，基本可归结于髙频脉冲电压冲击的缘故。

由于髙次谐波的频率为基波的3～8倍，因此由电感、电容产生的阻抗占比率与基波相比要大得多，这足以引起对无功损耗的重视"。变频电源的频率调节范围较宽，不论频率髙低，具有一个主频率的波形轮廓。它包含了许多高次谐波，作为一种行波经多次反射，幅值叠加可达到工作电压的数倍，电缆越长,幅值越高,若电缆绝缘安全系数不高，就会击穿。为使电缆能够安全长距离传输，要求8.7/15kv变频电缆具有优异的绝缘性能，故8.7/15kv电缆厚度适当加厚，釆用5.5mm厚度的高介电xlpe材料作为变频电缆的绝缘，采用导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽三层共挤的方式，层间光滑，均化电场，提髙绝缘性能，可应对高频脉冲反射叠加电压的冲击。

3、对称性设计

变频器和变频电机之间的电缆，由于结构不对称平衡，电缆的电场、磁场始终处于不平衡状态，传输阻抗高，高次谐波发射量大。要求电缆必须采用电气对称的结构，普通电力电缆是将三根绝缘线芯釆用铜带屏蔽后成缆,而本实用新型是由铜丝疏绕加铜带反向间隙绕包屏蔽后挤包分相护套，然后对称成缆。良好的对称电缆结构有更好的电磁相容性,能抑制电磁波干扰，提高电缆的抗干扰性能。

4、屏蔽结构设计

电缆屏蔽采用分相屏蔽和总屏蔽的结构，分相屏蔽如上所述一般采用铜丝疏绕加铜带反向扎紧组合屏蔽方式；总屏蔽结构采用皱纹铜护套，实现了整个电缆完全密封屏蔽效果，屏蔽抑制系数小于0.01，能有效地抑制高次谐波、电磁波的辐射和传导，达到了电缆各项电气参数的对称平衡，在含有高次平衡状态下(包括电感、电容等各种电气参数)，传输阻抗低、髙次谐波发射量小。电缆处于最佳状态而充分地发挥其绝缘水平，确保在髙频脉冲发射作用下保持性能稳定，安全可靠，并具有良好的综合性能，适应多种敷设环境，保证电缆运行长期可靠。

5、其它结构及材料的选用。为保证电缆的电气绝缘性能和其它性能满足国家标准的要求，其它结构及材料符合gb/t12706.2—2008的标准规定。

本实用新型提供的额定电压防火变频电缆，有益效果如下：

1、保证火灾发生时，通过阻燃层、防火层、隔热隔氧层、隔氧降温层的共同作用，电缆在规定的90min内正常工作，实现耐火的目的。

2、隔热隔氧层采用皱纹铜护套，即可挡火层隔氧，又可实现了整个电缆完全密封屏蔽效果，屏蔽抑制系数小于0.01。

3、外护套层采用氧指数大于36的低烟无卤阻燃聚烯烃，该材料在高温条件下会放出大量水分，水分蒸发会大量吸收热量，同时有阻燃作用，燃烧不产生有毒有害物质，不好对人体产生伤害。

可以解决现有耐火电缆电气性能与耐火特性之间的矛盾，不仅具有优良的电气性能，还具有良好的耐火特性。

经对电缆进行检验，结果表明电缆各项性能指标优异，均符合设计要求：

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种额定电压防火变频电缆，包括由多根绝缘线芯形成的缆芯，绝缘线芯包括导体1，导体1外由内至外依次设置有导体屏蔽层2、交联聚乙烯绝缘层3、绝缘屏蔽层4和金属屏蔽层5，缆芯外表面由内至外依次设置有隔离降温层6、皱纹金属层7、防火泥层8以及低烟无卤外护套层9；

绝缘屏蔽层4为交联半导电层；

金属屏蔽层5由疏绕在绝缘屏蔽层4外表面的铜线以及间隙绕包的铜带组成。

导体由符合gb/t3956规定的裸退火铜线组成，在绞制时分层紧压成型，紧压系数不小于0.9。

金属屏蔽层5中，铜线疏绕节距为铜线屏蔽外径的14～18倍，疏绕方向为左向；铜线表面用右向绕包的铜带扎紧。

成缆节径比为25-30。

皱纹金属层7为皱纹铜层，皱纹铜层内壁贴紧电缆内层。

本实用新型的制造过程及要点如下：

1、导体1由符合gb/t3956规定的裸退火铜线组成(铜的纯度≥99.97％)。在电缆导体的制造工程中，首先由上引法生产线制造无氧铜杆，通过连续退火的进口大拉机拉制单线。导体1在绞制时分层紧压成型，保证了导体1的紧密和结构稳定。紧压系数不小于0.9，导体表面光洁、无油污、无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、锐边，无凸起或断裂的单线。

2、挤出交联工艺

导体屏蔽层2、交联聚乙烯绝缘层3、绝缘屏蔽层4采用三层共挤、全封闭化学交联工艺。

3、导体屏蔽层2

挤包导体屏蔽层2(半导电层)应均匀地包覆在导体1上，表面光滑，无明显绞线凸纹，无尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹。在剥离导体屏蔽层2时，半导电层不应导致有卡留在导体绞股之间的现象。

导体屏蔽层2标称厚度为0.8mm，最小厚度应不小于0.64mm。

导体屏蔽层2电阻率不超过1000欧·米。

4、绝缘

绝缘采用交联聚乙烯绝缘料，绝缘标称厚度为5.0mm，绝缘厚度平均值应不小于标称值，任一点最小测量厚度应不小于4.5mm。

5、绝缘屏蔽

绝缘屏蔽层4为挤包的交联半导电层，半导电层均匀地包覆在绝缘表面，表面应光滑，无尖角，颗粒、烧焦或擦伤的痕迹。

绝缘屏蔽层4标称厚度为：0.8mm。最小厚度应不小于0.64mm。绝缘屏蔽层4应为可剥离型。

绝缘屏蔽层4电阻率不大于500欧·米。

6、金属屏蔽

铜丝屏蔽由疏绕的软铜线组成，软铜线应符合gb/t3953-2009的规定。软铜线疏绕节距为铜丝屏蔽外径的14～18倍，疏绕方向为左向，其表面用右向绕包的铜带扎紧，相邻铜丝的平均间隙应不大于4mm，任何相邻两根间隙应不大于8mm。

电缆铜带标称厚度不小于0.10mm，铜带最小厚度不小于标称值的90％。

铜带屏蔽由一层间隙绕包的软铜带组成，铜带绕包应平整，铜带间的平均间隙率应不大于40％(标称值)，无卷边、擦伤等缺陷，铜带接头应牢固、平整。

7、成缆

成缆节径比控制在25～30，保证电缆在成缆后缆芯应紧密和圆整及弯曲柔软性。

8、挤包隔氧降温层6

采用挤压式挤包韧性阻燃隔氧材料，隔氧降温层6标称厚度为2mm，其平均厚度应不小于标称值，任一点的最薄厚度应不小于标称值的85％-0.1㎜。挤制后外观应光滑、密实、圆整。

9、皱纹金属层7

采用厚度0.8～1.0mm铜带，经纵包氩弧焊后，进行轧纹。要求焊缝密封、平整，皱纹内壁贴紧电缆内层。

10、挤包防火泥层8

采用挤包氢氧化镁材料，标称厚度为3mm，其平均厚度应不小于标称值，任一点的最薄厚度应不小于标称值的85％-0.1㎜。挤制后外观应光滑、密实、圆整。

11、挤包低烟无卤外护套层9

采用材料的氧指数不低于32低烟无卤聚烯烃材料，其平均厚度应不小于标称值，标称厚度为4mm，任一点的最薄厚度应不小于标称值的85％-0.1㎜。护套挤制后，外观应光滑、密实、圆整。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。