一种同心式导体柔性防火电缆的制作方法

1.本实用新型属于电缆技术领域，具体是一种同心式导体柔性防火电缆。


背景技术：

2.现有技术中的技术难点以及原理分析：
3.电站、电厂、高层建筑、隧道、地铁、计算机机房等配电场合对电缆的选型日益重视，使用普通低压电力电缆会给工程设计、输配电网运行、消防安全等带来许多不足的问题，主要存在下列缺点：
4.1、抗干扰性能差，当电缆本身输送的电流中含有高次谐波分量时，电缆会对其周围的电子设备产生电磁干扰；反之，外界的电磁干扰也会耦合到电缆芯线上，对与电缆相接的各种电气产生电磁干扰；
5.2、相一零短路阻抗大，使线路单相短路电流值降低，影响首端保护装置在单相短路时的灵敏度。特别要指出的是：在电源中性点直接接地的接零系统中，当电缆一相绝缘被击穿而发生的一相接地时，因其接地短路电流值很小，不足以使线路首端的过电流保护装置有效的动作，导致危及整个系统的电气设备和人身安全；
6.3、沿高层建筑内敷设的电缆，因无屏蔽层，难免在强大雷电流的电磁效应作用下产生过压，而造成绝缘层的损坏或者被击穿。
7.4、普通的电缆在实际发生火灾时一旦被燃烧就无法保障通电，人员疏散、通道的照明、防火报警装置、自动消防设施及其它应急设备都要求电缆在火灾发生时能保持在规定时间内正常通电。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种新型同心式导体柔性防火电缆，其结构为：
9.导体外包裹绝缘层构成线芯；多根线芯和填充绳绞合构成缆芯；缆芯外自内而外依次包裹耐火保护层、同心式导体和外护套；
10.线芯和填充绳绞合节径比不大于35；
11.所述导体中：
12.导体的径向截面积为不大于6mm2，则导体是实心圆铜导体；
13.导体的径向截面积为不小于10mm2，则导体是多根裸铜单丝绞合构成，绞合节径比范围是10～20；
14.裸铜单丝的线径在1.36mm—3.85mm之间，根据需要，依据导体径向截面积的大小选择裸铜单丝的线径。
15.所述绝缘层由挤包陶瓷化硅橡胶构成；
16.所述耐火保护层由2层陶瓷化复合带与1层低烟无卤阻燃无纺布绕包构成；绕包结构为：先绕包1层陶瓷化复合带，再绕包第2层陶瓷化复合带，最后绕包 1层低烟无卤阻燃无
纺布。三层复合带的重叠绕包搭盖率均不小于25％。
17.同心式导体是由包裹在耐火保护层外的波纹铜管构成，波纹铜管的壁厚为 0.4mm～0.7mm；
18.所述外护套是由挤包无卤低烟阻燃聚烯烃或交联聚乙烯构成；外护套厚度不小于1.8mm。
19.所述同心式导体柔性防火电缆的外径范围为：15mm～50mm。
20.所述填充绳是玻璃纤维填充绳。
21.所述绝缘层由挤包陶瓷化硅橡胶绝缘料构成；绝缘层的厚度是以jb/t 13106
‑
2017中表3为规范，最薄点不小标称厚度的90％
‑
0.1mm。
22.优选的，所述耐火保护层由2层标称厚度为0.3mm的陶瓷化复合带与1层标称厚度0.2mm的低烟无卤阻燃无纺布绕包构成，重叠绕包搭盖率均不小于25％；
23.所述同心式导体是由标称厚度0.4mm至0.7mm的铜带，经氩弧焊接成铜管，并通过轧纹机轧制为波纹铜管，铜带厚度及宽度通过缆芯外径以及同心式导体标称截面积计算进行选择；
24.铜带厚度选择：
25.缆芯直径≤10，则用0.4mm厚的铜带，轧纹深度0.7
‑
1.2mm，轧纹节距4
‑
6mm；
26.10＜缆芯直径≤20，则用0.5mm厚的铜带，轧纹深度1.2
‑
1.7mm，轧纹节距 5
‑
7mm；
27.20＜缆芯直径≤30，则用0.6mm厚的铜带，轧纹深度1.7
‑
2.2mm，轧纹节距 7
‑
9mm；
28.缆芯假设直径＞30，则用0.7mm厚的铜带，轧纹深度1.7
‑
2.2mm，轧纹节距 9
‑
12mm。
29.铜带宽度选择：耐火保护层外径+0.1mm
‑
0.2mm(铜护套与缆芯预留间隙)+2
ꢀ×
轧纹深度+2
×
铜带厚度。
30.若铜带厚度
×
铜带宽度＞同心式导体标称截面积，则确定铜带选用；否则，将铜带厚度提升一档，直至满足要求。
31.所述外护套，由挤包的无卤低烟阻燃聚烯烃或交联聚乙烯构成，外护套厚度参照gb/t 12706.1中关于同心导体的外护套厚度计算方法，不小于1.8mm。
32.所述填充材料由多根单股阻燃高温填充绳(如玻璃纤维填充绳)绞合构成。
33.采用本结构的电缆，有助于解决现有技术中遇到的诸多问题。
附图说明
34.图1为本例电缆的径向截面结构示意图。
35.图中：1、导体；2、绝缘层；3、填充绳；4、耐火保护层；5、同心式导体； 6、外护套。
36.图2为现有技术中，电力设备保护接零的原理示意图。
37.图中：id
‑
相线碰壳时短路故障电流；rc
‑
重复接地电阻；ro
‑
工作接地电阻； r
d
‑
熔断器。
具体实施方式
38.下面结合附图与具体实施例对本技术方案进一步说明：
39.如图1，本例的新型同心式导体柔性防火电缆，其结构为：导体1外包裹绝缘层2构成线芯；多根线芯(本例是4根)和填充绳3绞合构成缆芯；线芯和填充绳绞合节径比不大于
35；缆芯外自内而外依次包裹耐火保护层4、同心式导体 5和外护套6；
40.本电缆结构适用的直径范围：15mm～50mm。
41.本例中，缆芯由4个线芯与玻璃纤维填充绳3绞合构成；缆芯绞合的节径比不大于35。
42.导体1，6mm2及以下规格导体采用实心圆铜导体；10mm2及以上规格导体由裸铜单丝绞合构成，绞合节径比范围是10
‑
20；
43.绝缘层2由挤包陶瓷化硅橡胶构成，绝缘厚度参照jb/t 13106
‑
2017中表3，最薄点不小标称厚度的90％
‑
0.1mm；
44.耐火保护层4由2层标称厚度0.3mm的陶瓷化复合带与1层标称厚度0.2mm 的低烟无卤阻燃无纺布构成，重叠绕包搭盖率均不小于25％；
45.同心式导体5，为标称厚度0.4mm至0.7mm的铜带，经氩弧焊接成铜管，并通过轧纹机轧制为波纹铜管，铜带厚度及宽度通过缆芯外径以及同心式导体标称截面积计算进行选择；
46.外护套6，由挤包的无卤低烟阻燃聚烯烃或交联聚乙烯构成，外护套厚度参照gb/t 12706.1中关于同心导体的外护套厚度计算方法，不小于1.8mm。
47.所述填充绳由多根单股阻燃高温填充绳绞合构成。
48.一、本电缆的技术原理说明
49.1、同心式导体设计原理
50.能源部sdj8
‑
79：《电力设备接地设计技术规范》中规定："在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备的外壳宜采用低压接零保护，即接零"，又规定" 零线应在电源处接地"。所谓零线，即与变压器或发电机直接接地的中性点连接的中性线，或在直流回路中的接地中性线。电力设备外壳与零线接连即为接零。保护接零的原理见图2，当电力设备发生相线碰壳故障时，短路电流id的值较大，使熔断器rd(或自动开关)迅速动作，切断电源。
51.2、同心式导体的截面要求
52.sdj26—89《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程》中规定：“电力电缆金属屏蔽的有效截面，宜满足各种可能运行方式下(如中性点不直接接地系统中不同地点的两相接地短路)，该屏蔽层短路时温度最高不超过150℃(聚氯乙烯外护层)或140℃(聚乙烯外护层)的原则确定”。sd289－88《进口1－35kv橡塑电缆技术规范》中也规定：“金属屏蔽层的有效截面应能在系统中发生接地故障 (中性点接地系统为单相接地故障，中性点不接地为不同地点两相同时接地故障)，而有故障电流渡过金属屏蔽时，屏蔽层的温度不超过其内侧的采集合最高耐热温度”。在金属屏蔽中，短路电流，导电截面的大小要按电网系统的短路容量和系统接地方式而定。如果系统中性点直接接地，在金属屏蔽层中所引起的短路电流将与电缆导电线芯的相同，或导电线芯的一半。
53.3、防火机理
54.电缆引起火灾或被燃烧的原因大体可归纳为两个方。一是电缆过载或短路引起的电缆本体自然；二是外部火源引起的电缆燃烧。以c、h元素组成的高分子化合物，在有氧条件下，受到高温火焰作用，这些化合物处于过热状态，释放可燃气体并产生烟雾及有害气体。同心式导体柔性防火电缆，采用陶瓷化硅橡胶作为绝缘，该材料具备较高的抗过载能力，并且在火焰燃烧状态下，不会受热分解，而是转化为无机壳体；填充材料及保护层材料
均使用特种材料，不会散发出烟及卤毒气体；同心导体因其高熔点(1083℃)及整体密封性，在燃烧时起到挡火层的作用，阻止火焰燃烧至电缆内部。
55.二、本电缆的技术效果说明
56.1、绞合后的裸铜导体，提高导体的导电性能。
57.2、陶瓷化硅橡胶绝缘，在火焰燃烧状态下，不会受热分解，而是转化为无机壳体，具备优异的阻燃、防火、隔水及抗震的作用。
58.3、输送电力时，不会对周围电气设备产生干扰；也消除了外来电磁干扰对连接在本电缆上的电气设备的影响。
59.4、能避免强大雷电磁效应电压所导致的击穿或损坏，提高了高层建筑避雷效果和可靠性。
60.5、能提高线路首端过流保护装置的灵敏度，使电缆及接在其上的电器设备得到有效的保护。
61.6、具有较低且均匀的正(逆)序和零序阻抗，有利于改善铜电品质。
62.7、能尽快消除因一相绝缘击穿而发生的接地故障。
63.8、同心导体可作为挡火层，阻止火焰燃烧至电缆内部。
64.9、同心导体可作为中性线与接地线使用，因此在设计时可以大大缩小电缆外径，减轻电缆重量，减少材料使用量，具备极佳的经济性；又因电缆整体外径减小的缘故，使得电缆敷设更便利，能适应狭小空间的安装使用。
65.10、电缆整体具备良好的阻燃及耐火性能，成品电缆满足gb/t 19216.21 耐火试验标准,火焰温度950℃，施加额定电压，持续时间180min绝缘不击穿；满足bs 6387标准中c(单纯供火)、w(供火加洒水)、z(供火加机械震动)的耐火试验要求，满足按照bs 8491规定进行试验，线路保持完整的试验要求；满足gb/t 31247电缆及光缆燃烧性能分级中b1级相关要求。
66.除了上述特殊性能外，本同心式导体柔性防火电缆还满足了电缆的电性能 (如导体电阻、电压试验、4h电压试验、绝缘电阻试验、工作电容)、机械性能 (如绝缘和护套机械性能、绝缘热延伸等)、无卤(燃烧时析出气体试验、氟含量试验)及无毒(绝缘、护套毒性指数)的性能。
67.电缆检测结果如下：
[0068][0069]