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寶勝集團(tuán)有限公司 唐崇健 龐玉春邵懷國

摘要：本文介紹了A類阻燃35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況，通過對(duì)試制出的ZRA-YJV 3×400mm2 、ZRA-YJLV 3×150mm2 、ZRA-YJV 3×120mm2三種電纜樣品按GB/T18380.3《成束電線電纜的燃燒試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的A類要求進(jìn)行阻燃性能試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且燒損量小。
關(guān)鍵詞：阻燃、交聯(lián)聚乙烯絕緣、電力電纜、高阻燃隔火層、試驗(yàn)
1 前言
電線電纜的阻燃技術(shù)在我國已日趨 成熟，許多阻燃型電線電纜產(chǎn)品在建筑、冶金、石化、鐵路、電力、發(fā)（變）電等行業(yè)得到了大量的使用。為確保電力線路中的電線電纜設(shè)計(jì)和使用做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，防止電線電纜所引起的火災(zāi)，減少電線電纜在火災(zāi)中所造成的損失，上海電力公司率先規(guī)定今后在35kV電力線路中，無論是新設(shè)計(jì)的線路還是老線路的改造，當(dāng)需要使用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜時(shí)，應(yīng)采用阻燃型電纜，且電纜的阻燃性能要達(dá)到GB/T18380.3《成束電線電纜的燃燒試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中A類規(guī)定的要求。
由于35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜其結(jié)構(gòu)和使用材料的特殊性，國內(nèi)對(duì)此類電纜的阻燃技術(shù)的相關(guān)報(bào)道并不多，鑒于寶勝集團(tuán)有限公司曾在1999年成功研制開發(fā)出B類35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣無鹵低煙阻燃電力電纜這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)，經(jīng)和上海電力公司技術(shù)人員多次進(jìn)行技術(shù)交流和電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的論證，我們?cè)O(shè)計(jì)出兩種不同結(jié)構(gòu)的35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣阻燃電力電纜，經(jīng)對(duì)試制出的ZRA-YJV 3×400mm2 、ZRA-YJLV 3×150mm2 、ZRA-YJV 3×120mm2三種電纜樣品，按規(guī)定進(jìn)行成束燃燒試驗(yàn)，其阻燃性能均達(dá)到A類試驗(yàn)的規(guī)定要求，并且燒損量小，試制出的ZRA-YJV 3×400mm2電纜得到上海電力公司市南供電公司的認(rèn)可和使用。現(xiàn)本文就35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣A類阻燃電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和阻燃性能試驗(yàn)情況作一介紹，以期推動(dòng)該類電纜在電力線路中得到大量的使用。

2 阻燃電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
多項(xiàng)研究成果表明，電纜在進(jìn)行成束燃燒試驗(yàn)時(shí)，如果電纜的絕緣層不被引燃，則通過成束燃燒試驗(yàn)的可能性就越大，對(duì)于35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣阻燃電力電纜來說，如何確保在進(jìn)行成束燃燒試驗(yàn)的過程中，電纜的絕緣層不被引燃這一點(diǎn)顯得十分重要，因?yàn)椋�交�?lián)聚乙烯材料的氧指數(shù)極低，明火極易引燃，一旦交聯(lián)聚乙烯絕緣材料被引燃，該材料將產(chǎn)生大量的熱量，從而使燃燒進(jìn)一步加劇、溫度上升，最終導(dǎo)致阻燃試驗(yàn)失敗。因此，對(duì)于35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣A類阻燃電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們主要考慮在兩個(gè)方面采取相關(guān)措施來滿足A類阻燃性能要求：一是電纜的填充材料采用阻燃材料、外護(hù)套采用阻燃或非阻燃材料；二是在電纜的絕緣線芯和外護(hù)套之間設(shè)計(jì)一層隔火阻燃層，隔火阻燃層主要起到保護(hù)絕緣層不被燃燒的目的。
2.1電纜樣品設(shè)計(jì)方案一
圖1 所示是ZRA-YJLV 3×150mm2電纜的結(jié)構(gòu)示意圖，電纜的導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽、XLPE絕緣、絕緣屏蔽、銅帶屏蔽、PVC外護(hù)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用和普通YJLV 3×150mm2電纜相同，所不同的是，電纜的填充材料采用礦物紙繩，礦物紙繩屬無機(jī)材料，具有較好的阻燃性能，此外，在絕緣線芯和外護(hù)套之間設(shè)計(jì)了高阻燃隔火層，高阻燃隔火層由無紡布帶和XQT-3型高阻燃涂膠型玻璃布組成，無紡布起到包扎纜芯的作用，而用8層XQT-3型高阻燃涂膠玻璃布帶重疊繞包成高阻燃隔火層，重疊率控制在20∽30%之間。
XQT-3型高阻燃涂膠玻璃布帶主要性能見表1，它是由玻璃纖維布作基布，并在玻璃纖維布的表面浸涂金屬水合物阻燃膠類溶液加工而成，該材料遇明火后即分解成金屬氧化物和析出結(jié)晶水，金屬氧化物吸附在玻璃纖維布的表面能夠形成多孔狀的外殼，這種外殼對(duì)煙氣有一定的吸附作用，此外，析出的水份，不但起到降溫作用，而且對(duì)燃燒過程中的煙粒的沉降有顯著的效果。

表1 XQT-3型高阻燃涂膠玻璃布帶主要性能指標(biāo)

序 號(hào)	項(xiàng) 目	指 標(biāo)
1	定量g/m2	180∽200
2	厚度mm	0.18±0.02
3	寬度mm	根椐需要
4	強(qiáng)度（縱向）N/mm	≥300
5	氧指數(shù)OI	≥65
6	煙密度Dm(NF值)	≤100
7	燃燒釋放氣體 酸度pH 電導(dǎo)率μS/mm	≥4.3 ≤10

1- 鋁導(dǎo)體 2-導(dǎo)體屏蔽 3-XLPE絕緣層 4-絕緣屏蔽 5-銅帶屏蔽層 6-礦物紙繩填充
7-高阻燃隔火層（無紡布帶+XQT-3高阻燃涂膠玻璃布帶） 8—PVC外護(hù)套

2.2 電纜樣品設(shè)計(jì)方案二
圖2所示是ZRA-YJV 3×120mm2電纜的結(jié)構(gòu)示意圖，電纜的導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽、XLPE絕緣、絕緣屏蔽、銅帶屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用和普通YJV 3×120mm2電纜相同，所不同的是，電纜的填充采用阻燃PVC扇形填充條，其氧指數(shù)（OI）為30，在絕緣線芯和外護(hù)套之間仍然設(shè)計(jì)一層高阻燃隔火層，高阻燃隔火層由無紡布帶和XQT-3高阻燃涂膠玻璃布帶組成，XQT-3高阻燃涂膠玻璃布帶繞包層數(shù)為6層。

1-銅導(dǎo)體 2-導(dǎo)體屏蔽 3-XLPE絕緣層 4-絕緣屏蔽 5-銅帶屏蔽層 6-阻燃PVC扇形填充條
7-高阻燃隔火層（無紡布帶+XQT-3高阻燃涂膠玻璃布帶） 8—阻燃PVC外護(hù)套

2.3 電纜樣品設(shè)計(jì)方案三
對(duì)于ZRA-YJV 3×400mm2電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我們采用方案二的方法和要求。
3 阻燃電纜的成束燃燒試驗(yàn)
經(jīng)對(duì)所試制的三個(gè)電纜樣品按GB/T18380.3《成束電線電纜的燃燒試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見表3。圖3、圖4、圖5分別描述了三個(gè)電纜試樣試驗(yàn)后的燒損情況，在整個(gè)試驗(yàn)過程中煙較小。

表3 阻燃電纜成束燃燒試驗(yàn)情況

試驗(yàn)項(xiàng)目	單    位	35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣阻燃電力電纜試樣規(guī)格
		3×150	3×120	3×400
電纜外徑	mm	95	91	115
試驗(yàn)類別		A
非金屬材料含量	L/m	7
試樣根數(shù)		2
供火時(shí)間	min	40
合格判定		電纜焦化高度≤2.5m、明火熄滅后自熄時(shí)間≤60min
試驗(yàn)結(jié)果		電纜外表面實(shí)際最大焦化高度為1.2m、明火熄滅后自熄時(shí)間為1.5min	電纜外表面實(shí)際最大焦化高度為0.7m、明火熄滅后自熄時(shí)間為1min	電纜外表面實(shí)際最大焦化高度為0.8、明火熄滅后自熄時(shí)間為1min

在進(jìn)行ZRA-YJV 3×400mm2電纜燃燒試驗(yàn)過程中，同時(shí)記錄了成束燃燒試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度變化情況，試驗(yàn)期間箱體內(nèi)最高溫度為67℃，圖6是電纜燃燒試驗(yàn)過程中溫度變化曲線。從對(duì)三個(gè)試樣試驗(yàn)后的解剖情況看，雖然，電纜的外護(hù)套局部被燒穿，但電纜的內(nèi)部絕緣線芯完好無損，相互之間不粘連，此外，高阻燃隔火層表面潮濕，并含有大量的水分，這些水分的產(chǎn)生主要是玻璃布包帶中的金屬氧化物遇火后分解所致，它對(duì)阻止電纜的進(jìn)一步燃燒起到了關(guān)鍵性的作用。

圖3 ZRA-YJLV 3×150mm2電纜成束試驗(yàn)燒損圖


圖4 ZRA-YJV 3×120mm2電纜成束試驗(yàn)燒損圖


圖5 ZRA-YJV 3×240mm2電纜成束試驗(yàn)燒損圖

4 結(jié)論
4.1 經(jīng)過多次試驗(yàn)得出，在35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的絕緣線芯和外護(hù)套之間采用XQT-3高阻燃涂膠玻璃布帶多層重疊繞包成高阻燃隔火層，同時(shí)電纜的填充和外護(hù)套采用本文設(shè)計(jì)方案一和設(shè)計(jì)方案二中規(guī)定的材料，能夠滿足電纜的A類阻燃要求。
4.2 本文所介紹的電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工工藝簡單，制造成本略高于普通同型號(hào)規(guī)格的電纜，電纜外徑增加值小，且電纜的阻燃性能較好，因此該電纜是一種有發(fā)展前景的產(chǎn)品。

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現(xiàn)在阻燃電纜都這樣做

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