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交联电缆的工艺性能简介及数据对比  

2009-05-22 16:33:32|  分类: 电线电缆 |  标签: |举报 |字号 订阅

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交联电缆的工艺性能简介及数据对比 - 万般皆缘 - 老丁的博客 

交联电缆工艺性能简介

一、概念

交联电缆通常是指电缆的绝缘层采用交联材料。最常用的材料为交联聚乙烯(XLPE)。交联工艺过程是将线性分子结构的聚乙烯(PE)材料通过特定的加工方式,使其形成体型网状分线结构的交联聚乙烯。使得长期允许工作混充由700C提高到900C(或更高),短路允许温度由1400C提高到2500C(或更高),在保持其原有优良电气性能的前提下,大大地提高了实际使用性能。

二、交联工艺方式

目前电缆行业生产交联电缆的工艺方式分为三类:第一类 过氧化物化学交联,包括饱合蒸气交联、

惰性气体交联、熔盐交联、硅油交联,国内均采用第二种即干法化学交联;第二类 硅烷化学交联;第三类 辐照交联。

1、  惰性气体交联­­­――干法化学交联

采用加入过氧化合物交联剂的聚乙烯绝缘材料,通过三层共挤完成导体屏蔽层――绝缘层――

绝缘屏蔽层的挤出后,连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程。传热媒体为氮气(惰性气体),交联聚乙烯电气性能优良、生产范围可达500KV级。

2、  硅烷化学交联――温水交联

采用加入硅烷交联剂的聚乙烯绝缘材料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层的挤出后,将已冷却装盘的绝缘线芯浸入85-950C热水中进行水解交联,由于湿法交联会影响绝缘层中的含水量。一般最高电压等级仅达10KV

3、 辐照交联――物理交联

采用经过改性的聚乙烯绝缘料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层

的挤出后,将冷却后的绝缘线芯,均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程。辐照交联电缆料中不加入交联剂,在交联时是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透绝缘层,通过能量转换产生交联反应的,因为电子带有很高的能量,而且均匀地穿过绝缘层,所以形成的交联键结合能量高,稳定性好。表现出的物理性能为,耐热性能优于化学交联电缆。但由于受加速器能量级的限制(一般不超过3.0Mev电子束有效穿透厚度为10mm以下,考虑几何因数,生产电缆的电压等级仅能达到10KV,优势在6KV以下。

三、辐照交联电缆特性

电缆绝缘材料的老化寿命主要取决于其热老化寿命,它是在热作下绝缘材料内所发生的热氧氧化、热裂解、热氧化裂解,缩聚等化学反应的速度所决定的,因此绝缘材料的热老化寿命直接影响着电缆的使用寿命,按照化学反应动力学推导及人工加速热老化试验测得的(20-30年)辐照交联电缆长期允许工作温度为:

1、  电力电缆 YJV 0.6/1KV 1160C

若按额定工作温度1050C推导,其热老化寿命超过60年。

若按额定工作温度900C推导,其热老化寿命超过100年。

2、  架空绝缘电缆 JKLYJ 10KV 1220C

架空绝缘电缆在露天空中敷设,绝缘材料的耐环境及耐辐射性更显重要。辐照交联绝缘材料要经

过辐照加工,其本身就具有很好的耐辐射能力,交联生产过程中所施加的辐照剂量距其破坏剂量留有很大安全裕度。聚乙烯辐射破坏剂量为1000KGY,而加工剂量约为200KGY,加之特殊配方改进,在相当宽的范围内仍是受辐射交联状态,所以在较长的前期使用过程中受到辐射其性能会有所提高。

四、常用塑料绝缘电缆性能对比:

前在电缆生产中,最常用的绝缘塑料有聚乙烯和聚氯乙烯,其中聚乙烯材料具有更好的电气性能及较好的交联性,因此而发展了多种工业交联生产工艺,化学交联和辐照交联除下表性能以外,在生产和敷设过程中,目前所常用的交联电缆的绝缘层都表现为硬度和强度较大(常温下),特别是比聚氯乙烯绝缘剥离难度增大。由于辐照交联电缆的交联性能最好、交联度最高,相对而言剥离强度也最大。如果交联电缆绝缘层的剥离比较容易(类似于聚氯乙烯),那必然是交联度不够或没有交联。通常情况下,温水交联工艺生产的交联电缆,出现交联度不够的情况较多,原因是该类产品本来交联度就相对较低,而且交联工艺非连续、不能自动控制,受人为因素影响很大,容易发生欠交联。

1*70为例说明常用塑料绝缘电缆特性对比表

 

项  目

普通PVC(聚氯乙烯)

化学交联聚乙烯

辐照交联聚乙烯

200C体积电阻率

1*1013

1*1017

1*1017

耐温等级(0C

70

90

90-150

短时过载温度(0C

160

250

270

载流量(倍)

1.0

1.3

1.6

老化条件0C 7

1000C 7

1350C 7

1580C 7

负载下伸长率(≤%

 

175

100

负载下耐刮磨试验(次)

20000

20000

100000

耐磨损性

 

PVC5

PVC10倍、尼龙的5

耐油耐化学腐蚀性

 

浸于汽油7天无变化

浸于汽油30天无变化

介电常数

5.0

2.3

2.3

氧指数

28

20

37

成束燃烧炭化部分高度

2.5

1

0.3

耐光老化性KJ

230

300

400

扩张强度N/cm2

700C时 12.5

900C时 12.5

900C时 23.1

断裂伸长率

700C时 125%

900C时 200%

900C时 240%

耐臭氧性臭氧浓度0.03%下断裂时间

1000小时

1000

1200

 

                                                              

一、阻燃电缆的定义、分类及选用 

阻燃电缆:指在规定试验条件下,试样被燃烧,在撤去试验火源后,火焰的蔓延仅在限定范围内,残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。它的根本特性是:在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行,但可阻止火势的蔓延。通俗地讲,电缆万一失火,能够把燃烧限制在局部范围内,不产生蔓延,保住其他的各种设备,避免造成更大的损失。

根据电缆阻燃材料的不同,阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆两大类。

其中含卤阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料(包带及填充)全部或部分采用含卤的聚乙烯(PVC)阻燃材料,因而具有良好的阻燃特性。但是在电缆燃烧时会释放大量的浓烟和卤酸气体,卤酸气体对周围的电气设备有腐蚀性危害,救援人员需要带上防毒面具才能接近现场进行灭火。电缆燃烧时给周围电气设备以及救援人员造成危害,不利于灭火救援工作,从而导致严重的“二次危害”。而无卤低烟阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料(包带及填充)全部或部分采用的是不含卤的交联聚乙烯(XLPE)阻燃材料,不仅具有更好的阻燃特性,而且在电缆燃烧时没有卤酸气体放出,电缆的发烟量也小,发烟量也接近于公认的“低烟”水平。

 

按国家标准GB12666.590《成束电线电缆燃烧试验方法》中规定——从成品电线电缆上截取试样,每根试样的长度为3.5m,试样的根数按成束电线电缆每米长度所含非金属材料的不同体积分为三种类别:

A类:试样根数应使每米所含的非金属材料的总体积为7L()

B类:试样根数应使每米所含的非金属材料的总体积为3.5L

C类:试样根数应使每米所含的非金属材料的总体积为1.5L

用喷灯火焰燃烧试样,A类和B类试样供火时间40min()C类试样供火时间20min,如试样炭化部分所达到的高度不超过2.5m,则判定试验结果为合格。

A类阻燃最为严格,B类阻燃要求较高,均适用于对阻燃要求较为严格的场合,C类阻燃为一般阻燃,适用于大多数要求阻燃的场合。用户在订购阻燃电缆时应根据需要在7.2条规定的型号“ZR”后注明类别代号“(A)”或“(B)”。未注代号者本公司将视为C类阻燃电缆。

 

GB12666.590标准中电缆阻燃性能的分类:

项目

供火时间

火焰温度

可燃物含量

明火熄灭时间

A

40min

815℃

 

7/

B

40min

815℃

 

3.5/

C

20min

815℃

 

1.5/

 

结果判断

电缆表面碳化部分所达到的高度不超过2.5m

 

选用时注意事项:

 

1)由于含卤阻燃电缆(包括阻燃电缆、低卤低烟阻燃电缆)在燃烧时会释放具有腐蚀性的卤酸气体,大大阻碍消防工作从而耽误救火时间并加剧火势蔓延,因此在人口密度较高的公众场所应尽量设计选用无卤低烟阻燃电缆。

2)在人口密度较小的作业区可以选用任意一种阻燃电缆。

3)阻燃电缆分为ABC3类,其中A类阻燃电缆性能较BC类更优,价格也最贵。设计人员提供订货清册时应标明阻燃电缆的类别。

 

4)从外观上无法区分阻燃电缆的ABC类别,只有靠制造厂家进行供货保证,因此在设计选用时应慎重选择电缆制造厂家。

5)无卤低烟阻燃电缆与含卤阻燃电缆相比,有低腐蚀、低烟的优点,但电性能及机械性能明显降低,所以在进行电缆敷设时,无卤低烟阻燃电缆应较含卤阻燃电缆有更大的弯曲半径。

6)在进行电缆敷设设计时,不宜将非阻燃电缆和阻燃电缆并列敷设,不宜将不同阻燃类别的阻燃电缆并列敷设。

 

二、耐火电缆定义、分类和选项

耐火电缆:指在规定试验条件下,试样在火焰中被燃烧,在一定时间内仍能保持正常运行的性能。它的根本特性就是:电缆在燃烧条件下仍然能维持该线路一段时间的正常工作。通俗地讲就是,万一失火,电缆不会一下就燃烧,回路比较安全。因此耐火电缆与阻燃电缆的主要区别是:耐火电缆在火灾发生时能维持一段时间的正常供电,而阻燃电缆不具备这个特性。该电缆主要使用在应急电源至用户消防设备、火灾报警设备、通风排烟设备、导行灯、紧急电源插座、紧急用电梯等供电回路。普通耐火电缆分为A类和B类:B类电缆能够在750℃~800℃的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90min而电缆不被击穿(即3A保险丝不熔断)。在改进耐火层制造工艺和增加耐火层等方法的基础上又研制了A类耐火电缆,它能够在950℃~1 000℃的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90min而电缆不被击穿(即3A保险丝不熔断)A类耐火电缆的耐火性能优于B类。

 

选用事项:

1)当耐火电缆用于电缆密集的电缆隧道、电缆夹层中,或位于油管、油库附近等易燃场所时,应首先选用A类耐火电缆。除上述情况外且电缆配置数量少时,可采用B类耐火电缆。

2)耐火电缆大多用作应急电源的供电回路,要求火灾时正常工作。由于火灾时环境温度急剧上升,为保证线路的输送容量,降低压降,对于供电线路较长且严格限定允许电压降的回路,应将耐火电缆截面至少放大一档。

3)耐火电缆不能当作耐高温电缆使用。

4)为降低电缆接头在火灾事故中的故障机率,在安装中应尽量减少接头数量,以保证线路在火灾中能正常工作。如果需要做分支接线,应对接头做好防火处理。

 

文章链接地址:http://tiankangjt.com/chanpinzhishi.htm

 

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