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淺論耐火電纜質量的控制

文檔作者：魏學海文檔來源：天津德塔拄制系統(tǒng)有限公刮			點擊數(shù)：
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2002年第1期
No．1 2002
電線電纜
E】ecTric Wire 8 Cable
2{102年2 Lj
Feb ，2002
淺論耐火電纜質量的控制
魏學海
(天津德塔拄制系統(tǒng)有限公刮． 律300400
摘要：豐文闡述了耐兜電纜的試驗方法．對耐兜電纜的重要姐成部分：云母帶的選曲、驗收噩 1、截面耐火電纜
曲設計 生產(chǎn)過程中的質量控制進稈了分析。
美鍵詞：耐兜電纜；質量控制；材料驗收；過程控制
中國分類號：TM246．9 文獻標識碼；A 文章編號：3l l 392(2002)01-0031 03
Quality control of the fine—resistant cable
W 口Xue—ha1
([3eta Contro】System Co．，Ltd ，Tianjin，Tianjin 300400．China)
Abstract I'he test method for the fi re resistant cable is described．Analysis is made on the mica tape，an im—
portant component of the cable，for its selection and reception test as well as on the design of small size cable
and quality control in the manufacturing process．
K words：fire resisla~l cable；quality comto1；material reception t t；pzocess control
1 引 言
耐火電纜顧名思義．是指在一定的火焰溫度燃
燒條件F，電纜能在定時間內正常傳輸電能、傳輸
各種控制信號、報警信號．使得照明、防火報警裝置
以及其他應急設備能在一定時間內繼續(xù)通電，使救
災工作得以正常進行
現(xiàn)代化的寫字樓、賓館、飯店、火車站等重要的
公共場所裝飾越來越豪華．使用的可燃物越來越多；
國家各大中城市相繼建造地鐵線路，像這些重要的
公共場所就要求在一旦失火的條件下，電纜能正常
源源不斷地輸送電力、輸送各種控制信號及報警信
號為人的逃生、自動報警，消防設施的啟動、救援及
應急設備的使用提供寶貴的時間，所以耐火電纜的
可靠性至關重要．人命關天
2 耐火電纜耐火特性考核標準
我們公司作為特種電纜生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)制造的
耐火電纜根據(jù)定貨要求或國內外用戶的不同，對耐
火性能的考核分別執(zhí)行GB 12666．6 90或IEC
6033l 它要求電纜在～·定溫度燃燒條件下，保持線
路的完整性 根據(jù)GB l2666．6—90規(guī)定．火焰溫度
分為兩個等級：A類為950～i000 C，B類為750～
800℃ ．供火時間均為90 m n，供火燃燒的同時在試
收稿日期：2001—07 12
作者簡介；魏學海(1963～)，男，天津人，工程師
作者地址：天津市J[辰區(qū)京津公路引河橋北西側
樣的端施加電纜的額定電壓，保證3A 的快速熔
斷器在90 rnin之內不熔斷，即為合格。而IEC 60331
規(guī)定火焰溫度在750。C以上．超過800。C時在報告
上注明溫度，同時要求保持供氣的流量，即使得燃燒
的火焰保持一定能量，供火燃燒的同時在試樣的一
端施加電纜的額定電壓，另一端加一定的負載，維持
電纜流過一定的電流．90 min后停止供火；再繼續(xù)
施加電壓15 nl[n，保持規(guī)格為2A 的快速熔斷器不
熔斷，即為合格。國標和IEC標準對噴燈距試樣的
距離的要求也不一樣，其他方面也略有一些不同。
由于耐火電纜的附加值相對較高，因而利潤也
較高 生產(chǎn)、制造過程看似很簡單．一些沒有試驗條
件的廠家也紛紛生產(chǎn)、制造耐火電纜。由于耐火電纜
耐火試驗結果分散性很大，要確保耐火電纜合格，必
須從電纜的設計、云母帶的選用驗收、生產(chǎn)工序的各
個環(huán)節(jié)的控制來保證
3 耐火電纜結構設計方面的有關問題
對于截面較大的耐火電纜存在的問題不是很
大，只要在生產(chǎn)制造過程中加以注意，做到不損傷云
母帶，成品電纜的合格率較高，下面針對小截面耐火
電纜結構設計談談自己的看法
對于云母帶的繞包，繞包幾層，搭蓋率達到多
少，產(chǎn)品設計人員要根據(jù)多次試驗才能確定 當然繞
包層數(shù)越多，產(chǎn)品的合格率也越高，但這樣不僅浪費
云母帶．也使得電纜的絕緣、護套外徑增大．相應地
增加了塑料的定額，提高了制造成本．降低了產(chǎn)品的
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2 )l 2年前I蜘
N0 1 2：：ll2
F乜絨咆纜
F1t．ct ric W i CafI
競爭力，所以繞包 數(shù)要根據(jù)電纜的結構、j‘序復雜
程度、耐壓等級及誠驗情況米確定 同時．在繞包層
數(shù)一定的情況下，搭蓋率也是一項很重要的指標，它
決定著實際的繞包J 數(shù) 如繞包一層．搭蓋率為
50 ，刪實際繞包層數(shù)為2層；若搭蓋率低于5 · ，
假沒措蓋率為25 ．刪實際繞包層數(shù)為I． 層，即
確的地方為2層，有的地方為l層．顯然1 的地方
容易擊穿；如果繞包兩層云母帶．搟蓋率均低 一
j0 時，郇么內外繞包層的單層處有可能重疊到一
起，則造成該處實際只有兩層云母帶．因此．比四層
處更容易擊穿 保證搭蓋率正好達到j0 ，工藝卜
很難做到、在實際使用巾由于彎曲等原因．也會造成
搭蓋率低于50 ，因此，在實際生產(chǎn)時，最佳措蓋率
魔控制在略大于j0 ，
在設計電纜結構時有兩種情況應特別注意：
(1)小截面電力電纜 由于電纜導線線徑較
小，所用云母帶的寬度較窄、在高溫度條件下．云母
帶絕緣電阻急劇r降．很容易在繞包縫隙問跳火(電
閃絡)，跳火的次數(shù)過多．造成快速熔斷器燒斷，但在
分析原因時又找不到擊穿點．在這種情況下除應適
當增加繞包層數(shù)外．在生產(chǎn)條件允 年的情況下，盡可
能選用較寬 檔的 母帶，同時把繞包縫隙錯 F。
(2)小截面A 類耐火控制電纜對于小截面的
信號、計算機控制用A類耐火電纜，由于其截面比
較小，主線芯和接地線芯應推薦選用(；B門、3956—
1997標準中的第一種實 告導體。例如NH(A)
JV V 3}{300i5()0V 2×2×0。5耐火電纜的主線芯
選擇7／0．3 mm絞線．接地線芯選擇J 6 0。2 rilt-i1束
線時，由于它們單根線芯的線徑太小．熱容量太低．
因此．往往在95(j～1 000 C時．雖然熔斷器沒有被燒
斷．但導線本身已經(jīng)被燒斷．失去了傳遞信號及屏蔽
的作用，網(wǎng)此選崩小截面A類耐火控制電纜的導線
時廊特別要注意這一點，
4 云母帶的選用與驗收
耐火電纜用的云母帶主要有金云母帶與合成云
母帶兩大類，它們分別是由金云母紙、合成云母紙通
過燃燒但不炭化的耐高溫有機硅樹脂粘合劑與無堿
玻璃纖維布粘合、烘焙后制成。然后再根據(jù)需要的寬
度切制待用 確定長期穩(wěn)定的云母帶原料的供方廠
很重要 在確定之前．要仔細考察供方的云母紙、有
機硅樹脂粘合劑的貨源、檢測手段和工裝設備．看其
是否具有云母帶的生產(chǎn)、檢測能力 因為經(jīng)我們對多
家云母帶生產(chǎn)廠的考察，發(fā)現(xiàn)有的云母紙抄制不均
勻．厚薄不一，或有明顯的雜質。拿起一塊云母紙對
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Feh ．20(i2
若光亮灶州察，囪的其至透光．使用這樣的三母紙制
作的云母帶會造成電纜的州火特性 毀， 致產(chǎn)
品的報 。耐火電纜川的柯機硅樹脂燃燒之后應是
白色二氧化硅粉末，使用這種粘音劑，即使云母紙有
輕微的孔隙．通過粘臺劑的填充也能 良好的絕緣．
日前這種膠主要依賴丁進I I困此． 母帶的生產(chǎn)J
也要有良好云母紙的貨源占乏質量uT靠的進1]膠，所
以說．有 長期穩(wěn)定的符f}要求的西母帶供 廠是
很重要的， 受只圖價廉，輕易更改供方』一
其次，云母帶的驗收是很重要的，通常．電纜生
產(chǎn)廠不一定配備云母帶的榆測設備，但作為耐火電
纜生產(chǎn)廠就應該有耐火電纜及耐火云母帶的試驗設
備。我們公司因地制宜，配備r耐火電纜及 母帶的
耐火試驗設備，其榆測方法是：每到一批云母帶(以
J叭) 為單位)從中任意抽取六盤，測量厚度、寬
度，然后每兩盤為一組，繞包任直徑為J．38 mill、長
度為3．6 rii的銅導體 繞包阿層，搭蓋率為50 ，
制成3根導體的絕緣線芯。住繞包過程中， 得有
母片脫落和膠疙瘩等現(xiàn)象出現(xiàn) 將3根導體的絕緣
線芯分成9根并將之束住～起，然后．用1根直徑幣
小于1．fj mm 的裸銅線以節(jié)距為30 rilr[1作螺旋纏
繞于絕緣線芯上．并將裸銅線連接到耐火試驗變壓
器的中 線上，將9根絕緣線芯均勻分成二二組并連
接到變壓器的三相 ，但要避免相鄰線芯分配到·
相上，試蝙溫度根據(jù)云母帶(金五母、臺成云母)情況
而定，試驗電壓為450／750V。若試驗通過．則確定該
批云母帶臺擼．允許入庫．再則按不臺格品處理
5 制造過程的控制
不論什么形式和結構的耐火電纜(電力電纜、控
制纜和信號纜)．一旦工藝確定之后．生產(chǎn)操作人員
就要嚴格按照工豈執(zhí)行 為工藝是技術人員根據(jù)
每道工序的實際情況反復進行耐火試驗而確定的．
兇此要求嚴格執(zhí)行工藝 接下來就是要求操作人員
認真負責 在生產(chǎn)耐火電纜中．繞包工序最為關鍵．
由于各個電纜生產(chǎn)廠很少有云母帶的專用繞包機，
多足利用現(xiàn)有的紙包機、成纜絞對機的繞包頭加以
適當改造而成 不管采用什么設備都要求操作人員
工作細心，認真負責。試驗人員要求多采樣，反復斌
驗 操作人員在技術人員的指導下根據(jù)試驗結果．調
整、掌握好繞包張力、繞包角度，不得發(fā)生斷帶或漏
包現(xiàn)象．使繞包后的絕緣線芯表面光滑平整t無云母
脫落．并凡要仔細處理好接頭，為下道工序作好準
備。應該特別指出：繞制小截面導線．由于繞包曲率
(下轉第39頁)
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2001年筇1朔
N0．1 20(I2
電線電纜
Elcctric W i re＆ Cable
2 cllI1年2月
Feb ．2002
當Ⅳ ，Q≈3或者當Ⅳ≈Q時，式(5)給出的電
壓U ? 將恢復 原值的g6％ ．因此，經(jīng)一次閃絡后
大約需Q個周波．電源才能將負載電容充電到全電
壓，通常，試驗裝置的過載保護在遠未達到這個數(shù)值
之前便己動作r
3．4 串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)的調諧
通過調節(jié)電抗器鐵芯氣隙，使電抗器的電感量
連續(xù)地從鐵芯完全閉合時的最大值改變到鐵芯完全
打開時的最小值(通常，電抗器能在4 至90 的鐵
芯氣隙范圍內進行調諧)，當電抗器感抗與回路容抗
相等時．系統(tǒng)達到諧振。此時
,oL 一1／∞ C
式中：工為電抗器電感；c 為負載電容； 為角頻率
( =2 ，．f為輸入電源頻率)。
4 串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)的特點
串聯(lián)諧振工頻耐壓試驗系統(tǒng)，在高電壓、太截
面、長電纜的耐壓試驗方面與普通的升壓變壓器試
驗系統(tǒng)相比，具有 下顯著的優(yōu)點：
(1】串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)中．所需電源容量遠小
于被試品的試驗容量。由前面的分析可看出．前者是
后者的1／Q。通常，設備制造廠設計的Q值均在40
以上，也就是說，假若電纜試驗需要800 kVA 的輸
出功率，但所需輸人的電源功率卻只要20 kVA即
可，從而太大降低了對工廠供電系統(tǒng)的要求。試驗供
電回路中所需的高壓開關、繼電保護元件、供電線路
導線截面積等，都只需按20 kVA設計。若采用普通
升壓變壓器系統(tǒng)，8OO kVA 的供電回路，對電纜廠
將是一個沉重的負擔
(即基波)的電流是零電抗凹路． 對其它諧渡的電
流是高電抗凹路。所以 輸出電流的波形基本上是lL
弦渡。
(3)自保護性能好 當串聯(lián)浩振回路達到wL=
l／mC的條件時，系統(tǒng)才有高壓輸出 而被試電纜一
旦發(fā)生擊穿．相當于電容被短路．同路失諧，高壓立
即降落．電抗器的電抗限制短路電流，保護試驗裝置
不會遭受過電壓及大電流的沖 所以在串聯(lián)諧振
試驗裝置中，不需要加球隙或電阻保護．也不需要其
它保護方式來保護
(4)由于串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)內各線路元件均可
按輸出功率的1／Q設計，使設備總造價并不比普通
升壓變壓器系統(tǒng)高，同時還大大減小了試驗設備所
占用的場地空間。
(5)設備運行成本很低。同樣800 kVA的試驗
設備，其耗電量是普通升壓變壓器的1／40 若以每
天試驗4小時，每度電電費按0．5元計算，每年可為
用戶節(jié)省電費50萬元。
串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)也有其本身的缺陷。由于整
個試驗系統(tǒng)的Q值不僅取決于設備本身值，還受試
品Q值的影響．因此．對低電壓 小負荷及絕緣性能
較差的電纜 品， 般不宜采用串聯(lián)諧振試驗設備
進行耐壓試驗
5 結束語
總之，上述兩種試驗系統(tǒng)，各有優(yōu)勢．普通升壓
變壓器試驗系統(tǒng)．適合小容量的電纜試驗．而串聯(lián)諧
振系統(tǒng)適合高電壓、大容量電纜試驗。試驗人員可根
據(jù)自身試品需要．選擇不同的試驗設備
(2)輸出電流波形好。試驗回路僅對工作頻率
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，
(上接第32頁)
半徑小，很容易造成云母脫落，對于合成云母帶即使
不脫落，由于合成云母比金云母脆而容易造成云母
斷裂，故極易造成耐火電纜的耐火特性不合格，因此
各電纜生產(chǎn)廠家要根據(jù)本廠工裝設備的特點．依據(jù)
試驗情況，不斷摸索經(jīng)驗，調整和改進 對繞包這個
關鍵工序要嚴格把關，才會使成品合格率太大提高。
只要我們解決了繞包問題，其他幾道工序對耐火性
能的影響相對較小
由于耐火云母帶很嬌氣，不管在繞包過程中或
半成品的存放、轉序過程中都要防止碰撞、刮(擦)傷
而損壞云母帶，繞制好的半成品要盡快安排擠出絕
緣、防止吸潮。在擠出絕緣過程中要避免導輪曲率半
徑太小，同時應注意擠出模具不要刮傷云母層，
6 結束語
總之對于耐火電纜我們不能等到加工成成品才
檢驗其耐火特性，更不能把耐火試驗看作型式試驗
而不加理會，因為耐火電纜在生產(chǎn)過程中偶然性很
大，哪一個環(huán)節(jié)工藝改變了都有可能影響到耐火電
纜的耐火特性，因此我們要把耐火試驗引人到各道
工序中、這樣既可檢驗本遭工序電纜的耐火情況．防
止不必要的浪費．又能摸索經(jīng)驗改進產(chǎn)品質量，使我
國的耐火電纜質量提高到一個新水平。

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