中壓耐火電纜前景及應(yīng)用淺析

／國網(wǎng)北京電力公司電力科學(xué)研究院 王名

遠(yuǎn)國網(wǎng)北京電力公司北京華商三優(yōu)新能源有限公司 王笠贊

江蘇上上電纜集團(tuán) 劉威 宋鵬 ／

中壓耐火電纜前景及應(yīng)用淺析

／國網(wǎng)北京電力公司電力科學(xué)研究院 王名

遠(yuǎn)國網(wǎng)北京電力公司北京華商三優(yōu)新能源有限公司 王笠贊

江蘇上上電纜集團(tuán) 劉威 宋鵬 ／

本文通過對中壓耐火電纜的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行討論，從中尋找出可借鑒、推廣的內(nèi)容，以擴(kuò)大中壓耐火電纜的使用范圍。

中壓；耐火

0 引言

近年來，全球范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)火災(zāi)事故中，由于電力電纜著火而導(dǎo)致電力系統(tǒng)供電中斷的比例有上升趨勢。因此在發(fā)電廠、變電站等有大量電氣設(shè)備及密集敷設(shè)大量電纜的場所采用阻燃電纜阻止火勢蔓延，采用耐火電纜保證重要回路的不間斷供電顯得日益重要。尤其在現(xiàn)在越來越多的高層超高層建筑出現(xiàn)，在消防回路中，低壓耐火電纜已經(jīng)無法滿足電纜壓降的需要，急需一種中壓耐火電纜采用二次變壓的方案，滿足整個消防回路的供電需求。

中壓電力電纜在電力系統(tǒng)中占重要位置，一旦發(fā)生火災(zāi)事故就會影響整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此對中壓電纜的耐火要求不斷提高。耐火電纜市場前景非常廣闊，具有很大的市場潛力。

1 中低壓耐火電纜差異及原理

中壓耐火電纜不同于傳統(tǒng)意義的低壓耐火電纜。傳統(tǒng)的低壓耐火電纜采用導(dǎo)體外繞包無機(jī)云母帶。無機(jī)云母帶由云母層和玻纖基布復(fù)合而成，為不燃材料，在發(fā)生火災(zāi)事故時即使外部材料起火也能確保在一定的時間內(nèi)電纜安全可靠運(yùn)行。而中壓耐火電纜考慮電性能需要，不可以采用導(dǎo)體外繞包云母帶的方案進(jìn)行設(shè)計。云母帶的繞包會造成導(dǎo)體表面不光滑，進(jìn)而導(dǎo)致電纜內(nèi)部電場分布不均；同時繞包的云母帶也會造成導(dǎo)體層和內(nèi)屏蔽間有大量的氣隙存在，造成電纜局部放電性能不合格，影響電纜的長期使用壽命，甚至引起中壓電纜的擊穿。因此中壓耐火電纜需要采用專有的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保電纜在發(fā)生事故時外部的熱量不會傳入到纜芯內(nèi)部，即發(fā)生火災(zāi)也可以保證絕緣層的絕緣效果，確保電纜在一定的時間內(nèi)可以安全可靠的運(yùn)行，為消防及救援贏得寶貴的時間。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 中壓耐火電纜設(shè)計結(jié)構(gòu)

中壓耐火電纜設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示（以三芯電纜為例）。

圖1 中壓耐火電纜設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 電纜主要結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求

（1）導(dǎo)體

導(dǎo)體設(shè)計采用2類圓形緊壓絞合銅導(dǎo)體，采用2類導(dǎo)體結(jié)構(gòu)既保證了電纜的不會過硬，對安裝敷設(shè)無影響。同時采用緊壓工藝可以確保導(dǎo)體表面的光潔度，大大利于改善導(dǎo)體表面的電場分布及降低電場畸變的可能性，表面應(yīng)光潔，節(jié)距均勻，無跳浜、斷線、無油污、氧化，特別是導(dǎo)體表面不應(yīng)有毛刺。

（2）三層共擠

絕緣線芯設(shè)計采用導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽三層共擠。采用該工藝可以保證擠出過程中絕緣內(nèi)外界面的潔凈度，利于電纜局部放電指標(biāo)的控制。另外導(dǎo)體屏蔽及絕緣屏蔽應(yīng)采用半導(dǎo)電材料，導(dǎo)體雖然采用緊壓導(dǎo)體，但仍無法保證非常光滑，故采用半導(dǎo)電材料擠出可以保證其與導(dǎo)體為等電位體，進(jìn)一步均化電場的分布。絕緣標(biāo)稱厚度應(yīng)符合GB/T12706規(guī)定，絕緣厚度的平均值應(yīng)不小于標(biāo)稱值，絕緣最薄處厚度應(yīng)不小于標(biāo)稱厚度的90%-0.1mm。絕緣屏蔽為保證施工的方便性，宜采用可剝離型半導(dǎo)電屏蔽料。

絕緣線芯表面平整、光滑，不應(yīng)有燒焦、擦傷等缺陷。

（3）金屬屏蔽

金屬屏蔽采用一層標(biāo)稱厚度為0.1mm的銅帶屏蔽。銅帶層在設(shè)計時應(yīng)充分考慮導(dǎo)電性能，確保電纜在發(fā)生故障時可以有效地傳輸短路電流。

（4）成纜填充

纜芯采用阻燃型填充，填充材料應(yīng)不易吸濕且與電纜的運(yùn)行溫度相適應(yīng)。

（5）耐火層

耐火層設(shè)計采用陶瓷化耐火材料。在高溫燃燒過程中可以結(jié)殼陶瓷化，避免了燃燒熱量向纜芯內(nèi)部的擴(kuò)散，有效保護(hù)絕緣不會因為高溫發(fā)生熱變形，耐火層標(biāo)稱厚度應(yīng)符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)表的規(guī)定，最薄處厚度不小于標(biāo)稱厚度的80%-0.2mm，與高阻燃隔氧層配合，達(dá)耐火性能的等同效應(yīng)。

（6）護(hù)套

護(hù)套設(shè)計采用低煙無鹵阻燃聚烯烴材料。該材料在燃燒過程中發(fā)煙量極低且不會產(chǎn)生有害氣體，避免了對人員的二次危害。外護(hù)套標(biāo)稱厚度應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計規(guī)定，最薄處厚度應(yīng)不小于標(biāo)稱厚度的85%-0.1mm。護(hù)套應(yīng)緊密擠包在隔離層上，表面光潔，無氣孔、破損、裂紋、雜質(zhì)及機(jī)械損傷，斷面應(yīng)無目力可見的氣孔或砂眼，擠包過程中應(yīng)嚴(yán)防進(jìn)水。

外護(hù)套表面應(yīng)印有制造廠名、產(chǎn)品型號、電壓等級、規(guī)格等連續(xù)標(biāo)志。

3 電纜的主要電性能

1）交流電壓試驗：試驗電壓頻率為（49～61）Hz的交流電源，檢測方法符合GB/T 3048.8—2007規(guī)定，在每一相的導(dǎo)體與銅帶屏蔽之間施加3.5U0/5min工頻交流電壓，電纜不擊穿。

2）導(dǎo)體直流電阻：采用雙臂電橋進(jìn)行導(dǎo)體直流電阻的測量，檢測方法符合GB/T 3048.3—2007規(guī)定，20℃時導(dǎo)體直流電阻不大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

3）局部放電檢測：檢測方法符合GB/T 3048.12—2007規(guī)定，試驗靈敏度為5pC或更優(yōu)。在1.73U0條件下，應(yīng)無任何由被試電纜產(chǎn)生的超過聲明試驗靈敏度的可檢測到的放電。

4 電纜的耐火性能

按TICW 8試驗附錄B中的試驗方法檢測：

1）試樣在整個試驗持續(xù)時間內(nèi)施加規(guī)定電纜額定電壓U0不擊穿（任何假擊穿現(xiàn)象應(yīng)予以排除，例如試驗終端便面閃絡(luò)放電等，假擊穿現(xiàn)象排除處理后，繼續(xù)試驗至規(guī)定時間）；

2）試驗結(jié)束后1h內(nèi)，對試樣的完整性進(jìn)行檢查，在保持試驗原始狀態(tài)的情況下，給試樣施加3.5U0的試驗電壓持續(xù)15min不擊穿（任何假擊穿現(xiàn)象應(yīng)予以排除，例如試驗終端便面閃絡(luò)放電或內(nèi)部放電等）。

電纜樣品進(jìn)行耐火試驗后的耐火層結(jié)殼效果及解剖后的線芯情況見圖2及圖3。

圖2 耐火試驗后的耐火層結(jié)殼效果

圖3 耐火試驗后的耐火層結(jié)殼效果

5 結(jié)束語

中壓耐火電纜對火災(zāi)事故中的財產(chǎn)損失的減少及人員安全具有不可估量的作用。在配電網(wǎng)或工業(yè)系統(tǒng)中，中壓耐火電纜必將得以廣泛應(yīng)用。