浅论耐火电缆质量的控制.pdf

2 0 0 2年第 1期 No．1 2 0 02 电 线 电 缆 E】 e c T r i c Wi r e 8 Ca b l e 2 { 1 0 2年 2 L j F e b ， 2 0 0 2 浅论耐火 电缆质量的控制 魏 学海 天津德塔拄制 系统有限公 刮． 律3 0 0 4 0 0 摘要 丰文 阐述 了耐 兜电缆 的试验 方法． 对耐兜 电缆 的重要姐成部分 云母带的选曲 、 验 收噩 1 、 截面耐 火电缆 曲设计 生产过程 中的质 量控制进秆 了分析 。 美键词 耐 兜电缆； 质量控制 ； 材料验收 ； 过程控 制 中国分类号 TM2 4 6 ． 9 文献标识码 ； A 文章编号 3 l l 3 9 2 2 0 0 2 0 1 - 0 0 3 1 0 3 Qu a l i t y c o n t r o l o f t h e f i n e r e s i s t a n t c a b l e W 口Xu e h a 1 [ 3 e t a Co n t r o 】S y s t e m C o ．，L t d ，Ti a n j i n，Ti a n j i n 3 0 0 4 0 0．Ch i n a Ab s t r a c t I h e t e s t me t h o d f o r t h e f i r e r e s i s t a n t c a b l e i s d e s c r i b e d ．An a l y s i s i s ma d e o n t h e mi c a t a p e， a n i m p o r t a n t c o mp o n e n t o f t h e c a b l e， f o r i t s s e l e c t i o n a n d r e c e p t i o n t e s t a s we l l a s o n t h e d e s i g n o f s ma l l s i z e c a b l e a n d q u a l i t y c o n t r o l i n t h e ma n u f a c t u r i n g p r o c e s s ． K wo r d s f i r e r e s i s l a l c a b l e ；q u a l i t y c o m t o 1 ；ma t e r i a l r e c e p t i o n t t ；p z o c e s s c o n t r o l 1引 言 耐火电缆顾名思义． 是指在一定的火焰温度燃 烧条件 F， 电缆能在定时间内正常传输 电能、 传输 各种控制信号 、 报警信号 ． 使得照明、 防火报警装置 以及其他应急设备能在一定时间内继续通 电， 使救 灾工作得 以正常进行 现代化的写字楼、 宾馆、 饭 店、 火车站等重要的 公共场所装饰越来越豪华 ． 使用的可燃物越来越多； 国家各大中城市相继建造地铁线路 ， 像这些重要的 公共场所就要求在一旦失火 的条件下 ， 电缆能正常 源源不断地输送电力 、 输送各种控制信号及报警信 号 为人的 逃生 、 自动 报 警 ， 消 防 设 施的 启动 、 救援 及 应急设备的使用提供宝贵的时间， 所以耐火 电缆的 可靠性至关重要． 人命关天 2耐火电缆耐火特性考核标准 我们公司作为特种电缆生产厂家 ， 生产制造的 耐火电缆根据定货要求或国内外用户的不 同， 对耐 火 性能 的考核分别 执行 GB 1 2 6 6 6 ． 6 9 0或 I E C 6 0 3 3 l 它要求电缆在 ～ 定温度燃烧条件下 ， 保持线 路的完整性 根据 G B l 2 6 6 6 ． 6 9 0规定 ． 火焰温度 分为两个等级 A类为 9 5 0 ～i 0 0 0 C， B类为 7 5 0 ～ 8 0 0 ℃． 供火时间均为 9 0 m n， 供火燃烧 的同时在试 收稿 日期 2 0 0 1 0 7 1 2 作者简介 ； 魏学海 1 9 6 3 ～ ， 男 ， 天津人 ， 工程师 作者地址 天津 市J [ 辰 区京津公路引河桥 北西侧 样 的端施加电缆的额定 电压 ， 保证 3 A 的快速熔 断器在 9 0 r n i n之内不熔断， 即为合格。 而 I E C 6 0 3 3 1 规定火焰温度在 7 5 0。 C以上 ． 超过 8 0 0。 C时在报告 上注明温度 ， 同时要求保持供气的流量， 即使得燃烧 的火焰保持一定能量 ， 供 火燃烧 的同时在试样的一 端施加 电缆的额定 电压 ， 另一端加一定的负载 ， 维持 电缆流过一定的电流． 9 0 mi n后停止 供火 ； 再继续 施加 电压 1 5 n l [ n ， 保持规格 为 2 A 的快速熔断器不 熔 断， 即为合格。国标和 I E C标准对喷灯距试样 的 距离的要求也不一样， 其他方面也略有一些不同。 由于耐火电缆 的附加值相对较高， 因而利润也 较高 生产、 制造过程看似很简单 ． 一些没有试验条 件的厂家也纷纷生产、 制造耐火电缆。 由于耐火电缆 耐火试验结果分散性很大 ， 要确保耐火电缆合格， 必 须从电缆的设计、 云母带的选用验收、 生产工序的各 个环节 的控制来保证 3 耐火 电缆结构设 计方面的有关问题 对于截面较 大的耐火 电缆存 在的问题 不是很 大 ， 只要在生产制造过程中加以注意， 做到不损伤云 母带 ， 成品电缆的合格率较高， 下面针对小截 面耐火 电缆结构设计谈谈 自己的看法 对于云母带的绕包， 绕包几层， 搭 盖率达到多 少 ， 产品设计人员要根据多次试验才能确定 当然绕 包层数越多， 产品的合格率也越高， 但这样不仅浪费 云母带 ． 也使得 电缆的绝缘、 护套外径增大． 相应地 增加了塑料的定额， 提高了制造成本． 降低 了产品的 维普资讯 2 l 2年前 I蜘 N0 1 2 l l2 F 乜绒 咆 缆 F1 t ．c t r i c W i Ca f I 竞 争力 ， 所以绕包 数要根据电缆的结构 、 j ‘ 序复杂 程度、 耐压等级及诚验情况_米确定 同时． 在绕包层 数一定的情况下 ， 搭盖率也是一 项很重要的指标 ， 它 决 定 着 实 际 的 绕 包 J 数 如 绕 包 一 层 ． 搭 盖 率 为 5 0 ， 删实 际绕 包层 数 为 2层 ； 若搭 盖率低 于 5 ， 假 没措盖率为 2 5 ． 删实际绕包层数 为 I ． 层， 即 确 的地方 为 2 层 ， 有 的地方 为 l 层 ． 显 然 1 的地 方 容 易击 穿； 如果 绕包 两 层云母 带 ． 擀 盖 率均 低 一 j 0 时， 郇么内外绕包层的单层处有可能重叠 到 一 起 ， 则造 成 该处 实 际 只有 两 层 云母 带 ． 因此 ． 比四层 处更容易击穿 保证搭盖率正好达到 j 0 ， 工艺 卜 很难做到、 在实际使用巾由于弯曲等原因． 也会造成 搭 盖率 低 于 5 0 ， 因此 ， 在 实 际生产 时 ， 最佳 措 盖率 魔控制在略大于 j 0 ， 在设 计 电缆结 构时 有两 种情况应 特 别注 意 1 小截面 电力电缆 由于 电缆 导线线 径较 小 ， 所用云 母带的宽度较窄 、 在高温度条件下． 云母 带绝 缘电阻 急剧 r降 ． 很容 易在绕 包缝 隙问跳 火 电 闪络 ， 跳火的次数过多． 造成快速熔断器烧断， 但在 分析原因时又找不到击穿点 ． 在这种情况下除应适 当增加绕包层数外． 在生产条件允 年 的情况下， 尽可 能选用较宽 档 的 母带 ， 同时把绕包缝隙错 F 。 2 小截面A 类耐火控制电缆对于小截面的 信 号、 计算机控制用 A类 耐火电缆， 由于其截面比 较小 ， 主线 芯 和接 地 线 芯 应 推 荐选 用 ； B 门、 3 9 5 6 1 9 9 7标 准 中 的第 一种 实 告导体 。例 如 NH A J V V 3 } { 3 0 0 i 5 0 V 2 2 0 。 5 耐 火电缆 的主线芯 选择 7 ／ 0 ． 3 mm绞线． 接地线芯选择 J 6 0 。 2 r i l t -i 1 束 线 时 ， 由于 它们 单 根线 芯 的线 径 太小 ． 热 容量 太低 ． 因此 ． 往 往在 9 5 j ～ 1 0 0 0 C 时 ． 虽然熔 断器 没 有被烧 断． 但导线本身已经被烧断 ． 失去了传递信号及屏蔽 的作用， 网此选崩小截面 A类耐火控制电缆的导线 时廊特别要注意这一点， 4 云母带的选用与验 收 耐火电缆用的云母带主要有金云母带与合成云 母带两大类， 它们分别是由金云母纸 、 合成云母纸通 过燃烧但不炭化 的耐高温有机硅树脂粘合剂与无碱 玻璃纤维布粘合、 烘焙后制成。 然后再根据需要的宽 度切制待用 确定长期稳定的云母带原料的供方厂 很重要 在确定之前． 要仔细考察供方 的云母纸 、 有 机硅树脂粘合剂的货源、 检测手段和工装设备 ． 看其 是否具有云母带的生产、 检测能力 因为经我们对多 家云母带生产厂的考察， 发现有的云母纸抄制不均 匀． 厚薄不一 ， 或有明显的杂质 。拿起一块云母纸对 3 2 1 i f f 2月 Feh ． 20 i 2 若光亮 灶 州察 ， 囱的其 至透 光． 使用这 样 的 三母纸 制 作的云母带会造成 电缆的州 火特性 毁 ， 致产 品 的报 。耐 火电缆 川 的柯 机硅树 脂燃 烧之 后应 是 白色 二氧化硅粉末， 使用这种粘音剂， 即使云母纸有 轻微 的孔 隙 ． 通 过粘 台 剂的填 充也能 良好 的绝缘 ． 日前这 种胶 主要依 赖 丁进 I I困此 ． 母带 的生 产J 也要有 良好云母纸 的货源占 乏 质 量u T 靠的进 1 ] 胶 ， 所 以说 ． 有 长期稳定的符f } 要求 的西母带供 厂是 很 重要的， 受只图价廉 ， 轻易更改供方』 一 其 次 ， 云 母带 的验 收是很 重要 的 ，通 常 ． 电缆 生 产 厂不一 定 配备 云母 带 的 榆测 设 备 ， 但 作 为耐 火 电 缆生 产 厂就应 该有 耐火 电缆 及耐火 云母 带 的试验 设 备 。 我们公司因地制宜 ， 配备 r耐火电缆及 母带的 耐火试验设备 ， 其 榆测方法是 每到一批 云母带 以 J 叭 为 单位 从 中任意抽取 六盘 ， 测量 厚度、 宽 度， 然后每两盘为一组， 绕包任直径为 J ． 3 8 mi l l 、 长 度为 3 ． 6 r i i 的铜导体 绕包阿层 ， 搭盖率为 5 0 ， 制成 3 根导体的绝缘线芯 。 住绕包过程 中， 得有 母 片脱落和胶疙瘩等现象出现 将 3根导体的绝缘 线芯分成 9 根并将之束住～起 ， 然后 ． 用 1根直径币 小于 1 ． f j mm 的裸铜线以 节距为 3 0 r i l r [ 1 作螺旋缠 绕于绝缘线芯上 ． 并将裸铜线连接到耐火试验变压 器的 中 线 上， 将 9根绝 缘 线 芯均 匀 分成 二 二 组 并连 接到变压器的三相 ， 但要避免相邻线芯 分配到 相上， 试_蝙温度根据 云母带 金 五母 、 台成云母 情况 而定 ， 试 验 电压 为 4 5 0 ／ 7 5 0 V。 若试 验通 过 ． 则确 定该 批云母带台撸 ． 允许入库． 再则按不台格品处理 5 制造过程的控 制 不论什么形式和结构的耐火电缆 电力电缆、 控 制缆和信号缆 ． 一旦工艺确定之后 ． 生产操作人员 就要严格按照工岂执行 为工艺是技术人员根据 每道工序的实际情况反复进行耐 火试验而确定的． 凶此要求严格执行工艺 接下来就是要求操作人员 认真负责 在生产耐火电缆 中． 绕包 工序最为关键． 由于各个电缆生产厂很少有云母带 的专用绕包机， 多足利用现有的纸包机、 成缆绞对机的绕包头加以 适当改造而成 不管采用什么设备都要求操作人员 工作细心， 认真负责 。试验人员要求多采样， 反复斌 验 操作人员在技术人员的指 导下根据试验结果 ． 调 整 、 掌握 好 绕 包 张力 、 绕包 角度 ， 不 得 发 生断 带 或漏 包现象 ． 使绕包后的绝缘线芯表面光滑平整t 无云母 脱落 ． 并 凡要仔细处理好接头 ， 为下道工序作好准 备 。 应 该特别指出 绕 制小截面导线 ． 由于绕包 曲率 下转第 3 9页 维普资讯 2 0 0 1年筇 1 朔 N0．1 2 0 I 2 电 线 电 缆 E l c c t r i c W i r e＆ Ca b l e 2 c l l I 1年 2月 Fe b ． 20 02 当 Ⅳ ， Q≈3或 者 当 Ⅳ≈ Q 时 ， 式 5 给 出 的电 压 U ⋯ 将恢复 原值的 g 6 ％． 因此， 经一次闪络后 大约需 Q个周波 ． 电源才能将负载电容充 电到全电 压 ， 通常， 试验装置 的过载保护在远未达到这个数值 之前便己动作 r 3 ． 4 串联 谐振试 验 系统的调 谐 通过调节电抗器铁芯气隙， 使 电抗器 的电感量 连续地从铁芯完全闭合时的最大值改变到铁芯完全 打开时的最小值 通常， 电抗器能在 4 至 9 0 的铁 芯气隙范围内进行调谐 ， 当电抗器感抗与回路容抗 相 等时 ． 系统达 到谐振 。此 时 , o L 一1 ／ ∞ C 式中 工为电抗 器电感 ； c 为负载电容； 为角频率 2 ，． f为输入电源频率 。 4 串联谐振试 验系统 的特点 串联 谐振工频耐压 试验系统 ， 在高 电压、 太截 面 、 长 电缆的 耐 压试 验方 面 与普 通 的 升压 变 压器 试 验 系统相 比 ， 具 有 下 显著 的优 点 1 】串联谐振试验系统 中． 所需 电源容 量远小 于被试品的试验容量。 由前面的分析可看出． 前者是 后者的 1 ／ Q。通常， 设备制造厂设计的 Q值均在 4 0 以上， 也就是说 ， 假若电缆试验需要 8 0 0 k VA 的输 出功率， 但所需输人的电源功率却只要 2 0 k VA即 可 ， 从而太大降低了对工厂供电系统 的要求。 试验供 电回路中所需的高压开关、 继电保护元件、 供电线路 导线截面积等， 都只需按 2 0 k VA设计。 若采用普通 升压变压器 系统 ， 8 O O k VA 的供电回路 ， 对电缆 厂 将 是一个沉 重 的负担 即基波 的电流是零电抗 凹路 ． 对其它谐渡 的电 流是 高 电抗 凹路 。 所以 输 出电流 的波形 基本 上是 l L 弦渡 。 3 自保护性能好 当串联浩振回路达到 w L l ／ m C的条 件 时 ， 系统 才 有 高压 输 出 而 被试 电缆 一 旦 发 生击 穿 ． 相 当于 电容 被短 路 ． 同路失 谐 ， 高压立 即降落 ． 电抗器的电抗限制短路电流， 保护试验装置 不会遭受过电压及大电流的冲 所以在串联谐振 试验装置中， 不需要加球隙或电阻保护 ． 也不需要其 它保 护方式来 保 护 4 由于串联谐振试验系统内各线路元件均可 按输出功率的 1 ／ Q设计 ， 使设 备总造价并不比普通 升压变压器系统高， 同时还大大减小 了试验设备所 占用的场地 空 间。 5 设备运行成本很低。同样 8 0 0 k VA的试验 设备， 其耗电量是普通升压变压器的 1 ／ 4 0 若以每 天试验 4小时 ， 每度电电费按 0 ． 5元计算， 每年可为 用 户节省 电费 5 0万元 。 串联谐振试验系统 也有其本身的缺陷 。由于整 个 试验 系统 的 Q 值不 仅取 决 于设 备本 身值 ， 还 受 试 品Q值的影响． 因此． 对低 电压 小 负荷及绝缘 性能 较差的电缆 品， 般不宜采用 串联谐振 试验设备 进 行耐压 试验 5 结束语 总之 ， 上述两种试验系统 ， 各有优势 ． 普通升压 变压器试验系统 ． 适合小容量的电缆试验 ． 而串联 谐 振系统适合高电压 、 大容量电缆试验 。 试验人员可根 据 自身试品需要 ． 选择不同的试验设 备 2 输 出电 流波形 好 。试验 回路 仅 对工作 频 率 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯， 上接第 3 2页 半径小， 很容易造成云母脱落， 对于合成云母带即使 不脱落， 由于合成 云母比金 云母脆 而容易造成云母 断裂， 故极易造成耐火电缆的耐火特性不合格， 因此 各电缆生产厂家要根据本厂工装设备的特点 ． 依据 试验情况， 不断摸索经验， 调整和改进 对绕包这个 关键工序要严格把关 ， 才会使成 品合格率太大提高。 只要我们解决了绕包问题 ， 其他几道工序对耐火性 能的影响相对较小 由于耐火云母带很娇气 ， 不管在绕包过程 中或 半成品的存放、 转序过程中都要防止碰撞、 刮 擦 伤 而损坏云母带 ， 绕制好的半成品要尽快安排挤 出绝 缘、 防止吸潮。 在挤出绝缘过程中要避免导轮曲率半 径太小， 同时应注意挤出模具不要刮伤云母层 ， 6结束语 总之对于耐火电缆我们不能等到加工成成品才 检验其耐火特性， 更不能把耐火试验看作型式试验 而不加理会 ， 因为耐火 电缆在生产过程 中偶 然性很 大 ， 哪一个环节工艺改变了都有可能影响到耐火电 缆的耐火特性 ， 因此我们要把耐火试验引人到各道 工序中、 这样既可检验本遭工序电缆的耐火情况． 防 止不必要的浪费． 又能摸索经验改进产品质量， 使我 国的耐 火电缆质 量 提高到一 个新 水平 。 维普资讯