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        柔性防火電纜及易擊穿問題解決方案

        2021-07-01 06:59:54林愛華
        科技視界 2021年15期
        關鍵詞:鋁管絕緣層云母

        林愛華

        (江蘇長峰電纜有限公司,江蘇 宜興214251)

        0 引言

        隨著火災事故的發(fā)生,人們對電纜運行電氣安全方面的要求也逐漸提高,更多場合中電纜設計要具備防火性能。目前市場上防火電纜有哪些?如何篩選和判別?這些產(chǎn)品還存在哪些問題?如何解決呢?結合筆者多年的經(jīng)驗,本文做以下闡述。

        1 防火電纜的介紹

        1.1 防火電纜的種類

        防火電纜主要有兩大類:礦物絕緣電纜(BTTZ)和無機礦物絕緣電纜(又叫柔性防火電纜)。礦物防火電纜已有多年的歷史,但隨著其缺點的暴露,漸漸被新興起的柔性防火電纜所代替。目前的柔性防火電纜還沒有統(tǒng)一的國家標準,大多是企業(yè)研發(fā)的企標新產(chǎn)品,結構較多,常見的型號有:YTTW、NG-A(BTLY)、RTTZ(Y)、BTTRZ、BBTRZ、TBTRZ、YTLHWY等,不再一一列舉。

        1.2 防火電纜的發(fā)展趨勢

        防火電纜不同于阻燃電纜,其主要作用是在發(fā)生火災時,使一些重要場合或人員密集地能在火災發(fā)生后在一段時間內(nèi)持續(xù)保證通電正常,能給人員撤離或救援爭取一定的寶貴時間,這也反映出了防火電纜的優(yōu)勢及其應用范圍。傳統(tǒng)的防火電纜,即礦物絕緣電纜,絕緣物是氫氧化鎂[Mg(OH)2],生產(chǎn)截面有限,不易彎折,以致不能大截面長段地生產(chǎn)。由于長距離敷設時勢必接頭較多,給施工安裝帶來不便,對于大載流量的工程,只能采取多根并聯(lián)敷設,占用空間大且成本高,這些缺陷,也是催生柔性防火電纜興盛的緣由。 生產(chǎn)企業(yè)通過改進和結構優(yōu)化,研發(fā)出來的柔性防火電纜,具有以下優(yōu)點:柔軟性好、彎曲性好、能長段大截面生產(chǎn)(最大到630 mm2)、防火性能好、低煙無鹵、耐高溫,經(jīng)過近幾年的迅速發(fā)展,它在防火電纜市場中的占有率已不低于80%。

        1.3 柔性防火電纜的應用

        重要建筑或人員密集建筑物中設備及照明系統(tǒng)供電,高層建筑中消防設備供電、防火電梯,環(huán)境溫度較高的場所如鋼鐵廠、冶煉廠,易燃易爆的重要場合,如石油化工的供電,重要的軍工、國防、航空、衛(wèi)星、核電站重要設備的供電等,現(xiàn)在的設計中通常會使用阻燃防火電纜。

        1.4 柔性防火電纜的結構

        1.4.1 結構

        其結構大致有2類,帶金屬套的和無金屬套的,導體外采用的耐火絕緣材料,有云母帶或陶瓷硅橡膠帶,或其外另擠包塑料絕緣組成復合絕緣。區(qū)別在于:帶金屬套的如BTLY、YTTW、YTLHW,其金屬套在其絕緣外部或護層,采用的擠包或繞包的方式;無金屬套的如RTTZ、BBTRZ類,纜芯間隙或外部擠包一層隔熱防火層。而金屬套的工藝技術也出現(xiàn)有多種,如在絕緣外擠鋁管套、護套擠制鋁管或銅管、護套采用銅帶或鋁帶縱向焊接皺紋繞包、或鋁合金帶聯(lián)鎖鎧裝層等。

        圖1和圖2分別是帶金屬套和無金屬套的柔性防火電纜結構圖。

        圖1 YTTW型號的柔性防火電纜

        圖2 無金屬套的柔性防火電纜

        1.4.2 防火電纜的結構特性及耐火試驗

        帶金屬層的柔性防火電纜,因金屬層的熔點高,在火災時能阻擋火焰向內(nèi)蔓延,且具有較高的抗機械撞擊性;隔熱層,通常纜芯間隙或外部擠包,該材質一般由氫氧化鎂、膠水、粘結劑、固化劑和軟化劑和水配比按一定比例配成,常溫下軟態(tài),45℃左右可擠塑,遇高溫時則硬化,當有火焰燃燒時會分解出水汽來吸收熱量,降低電纜周圍溫度,礦物防火泥脫水后形成堅硬的擋火隔熱層,在一定程度上阻止火焰蔓延,以阻隔高溫對電纜內(nèi)部的侵蝕,同時因硬化,具有一定的抗震和抗機械撞擊性。目前,國際國內(nèi)的耐火試驗標準指標不一,且標準多,且加上換版,具體該執(zhí)行哪個標準呢,尚待統(tǒng)一。

        電纜的耐火性能主要執(zhí)行GB/T 19666-2019《阻燃或耐火電線電纜或光纜通則》,試驗方法除了國標,還有BS、IEC標準,這些標準的試驗方法區(qū)別較大,現(xiàn)將其列表進行對比,如表1所示。

        由表1可以看出,目前的耐火試驗方法較多,且都有相應的適用范圍、供火溫度、試驗時間。但由于每個試驗方法中試驗裝置、測溫點不同,因此方法中規(guī)定的試驗溫度并不能代表樣品經(jīng)受的溫度,所以,方法中的試驗溫度也不能完全表示產(chǎn)品的耐溫性,相對來說BS標準相對苛刻。而產(chǎn)品的耐火性,完全取決于其產(chǎn)品結構和使用的材料有關。

        表1 耐火試驗方法匯總

        2 柔性防火電纜出現(xiàn)的不足

        (1)采用的金屬套的結構,其材料成本會上升。

        (2)銅鋁帶金屬護套的產(chǎn)品,如YTTW,金屬帶焊接處容易裂開。有次做YTTW見證試驗時,按照BS6387試驗,在做振動和噴淋試驗時,沖擊點彎曲180℃時,銅帶(縱向焊接)在彎曲點處沿焊縫裂開15 cm,剝開發(fā)現(xiàn)云母帶已發(fā)黑呈粉末狀,經(jīng)噴淋后發(fā)生短路,未通過試驗。

        (3)電纜在使用中都會有一種危險的情況,那就是被高壓電力所擊穿,柔性防火電纜也不例外,耐壓試驗不容易通過,即存在可能擊穿的情況。柔性防火電纜的絕緣多采用云母帶,該材質一旦受潮,絕緣電阻下降,絕緣性能急劇變差,進行耐壓測試時很容易擊穿。

        3 擊穿問題的解決方案

        柔性防火電纜的擊穿,通常是絕緣層采用云母帶繞包的,云母帶一旦受潮,高電壓下,云母帶通電,則導體與其他金屬層發(fā)生短路。線芯云母帶外擠包鋁管結構的,最易發(fā)生擊穿的情況。

        云母帶受潮而擊穿,可采用以下解決辦法:

        (1)導體外僅有云母帶絕緣層的,最先想到的是先將云母帶烘干再繞包,結果會發(fā)現(xiàn)云母帶烘干會脆化,再繞包會出現(xiàn)掉渣;因而,可先繞包再進行烘干。 通過實驗總結,線芯放入蒸汽房加熱至45℃左右烘2 h,即可除去云母帶的潮氣,耐壓試驗試驗又不擊穿。

        (2)可在云母帶外再擠包硅烷交聯(lián)絕緣料,組成復合絕緣結構,該方法可避免由于云母帶的缺陷通不過耐壓試驗。但若再進行蒸汽交聯(lián)或溫水交聯(lián)時,線芯兩端頭子一定要密封好,防止水分浸入,一旦水分浸入,若擠包的絕緣層有破洞還是會存在擊穿的可能性;即使擠包的絕緣層沒有有破洞,出廠時耐壓試驗未擊穿,但一旦發(fā)生火災時,絕緣層很快融化掉,而云母帶潮濕又沒來不及干燥,還是存在有發(fā)生擊穿的可能。

        (3)可采用替代材料。

        比如,采用陶瓷硅橡膠代替云母帶,效果會明顯變好,同一型號規(guī)格比,成本會有所上升。隨著技術的不斷發(fā)展,會有更多的新材料出現(xiàn),目前市場上云母帶種類已很多,選擇更適合的,如合成云母帶(氟金云母帶為主)比金云母效果更好,相比單面的,雙面的更易碎。

        (4)改變結構。

        通過結構調(diào)整,設計出合適的防火產(chǎn)品,從根本上解決問題。比如4層云母帶結構,可改為2云母帶+2層陶瓷硅橡膠帶,或2層云母帶外擠包一層陶瓷硅橡膠料;絕緣外不擠包鋁管,護層采用鋁合金帶聯(lián)鎖鎧裝結構。

        4 結語

        柔性防火電纜代替礦物絕緣電纜是發(fā)展的必然趨勢,但任何事物均有優(yōu)劣點,然而隨著市場的不斷發(fā)展,柔性防火電纜也可能無法滿足客戶的需求,我們可以通過不斷的改進來解決問題,創(chuàng)新出更多的產(chǎn)品,以滿足客戶的不同使用需求,更好的服務于客戶。

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