中压耐火电缆前景及应用浅析

／国网北京电力公司电力科学研究院 王名

远国网北京电力公司北京华商三优新能源有限公司 王笠赞

江苏上上电缆集团 刘威 宋鹏 ／

中压耐火电缆前景及应用浅析

／国网北京电力公司电力科学研究院 王名

远国网北京电力公司北京华商三优新能源有限公司 王笠赞

江苏上上电缆集团 刘威 宋鹏 ／

本文通过对中压耐火电缆的结构及性能进行讨论，从中寻找出可借鉴、推广的内容，以扩大中压耐火电缆的使用范围。

中压；耐火

0 引言

近年来，全球范围内的电力系统火灾事故中，由于电力电缆着火而导致电力系统供电中断的比例有上升趋势。因此在发电厂、变电站等有大量电气设备及密集敷设大量电缆的场所采用阻燃电缆阻止火势蔓延，采用耐火电缆保证重要回路的不间断供电显得日益重要。尤其在现在越来越多的高层超高层建筑出现，在消防回路中，低压耐火电缆已经无法满足电缆压降的需要，急需一种中压耐火电缆采用二次变压的方案，满足整个消防回路的供电需求。

中压电力电缆在电力系统中占重要位置，一旦发生火灾事故就会影响整个电力系统的正常运行，因此对中压电缆的耐火要求不断提高。耐火电缆市场前景非常广阔，具有很大的市场潜力。

1 中低压耐火电缆差异及原理

中压耐火电缆不同于传统意义的低压耐火电缆。传统的低压耐火电缆采用导体外绕包无机云母带。无机云母带由云母层和玻纤基布复合而成，为不燃材料，在发生火灾事故时即使外部材料起火也能确保在一定的时间内电缆安全可靠运行。而中压耐火电缆考虑电性能需要，不可以采用导体外绕包云母带的方案进行设计。云母带的绕包会造成导体表面不光滑，进而导致电缆内部电场分布不均；同时绕包的云母带也会造成导体层和内屏蔽间有大量的气隙存在，造成电缆局部放电性能不合格，影响电缆的长期使用寿命，甚至引起中压电缆的击穿。因此中压耐火电缆需要采用专有的结构设计，确保电缆在发生事故时外部的热量不会传入到缆芯内部，即发生火灾也可以保证绝缘层的绝缘效果，确保电缆在一定的时间内可以安全可靠的运行，为消防及救援赢得宝贵的时间。

2 产品结构设计

2.1 中压耐火电缆设计结构

中压耐火电缆设计结构示意图如图1所示（以三芯电缆为例）。

图1 中压耐火电缆设计结构示意图

2.2 电缆主要结构及工艺技术要求

（1）导体

导体设计采用2类圆形紧压绞合铜导体，采用2类导体结构既保证了电缆的不会过硬，对安装敷设无影响。同时采用紧压工艺可以确保导体表面的光洁度，大大利于改善导体表面的电场分布及降低电场畸变的可能性，表面应光洁，节距均匀，无跳浜、断线、无油污、氧化，特别是导体表面不应有毛刺。

（2）三层共挤

绝缘线芯设计采用导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽三层共挤。采用该工艺可以保证挤出过程中绝缘内外界面的洁净度，利于电缆局部放电指标的控制。另外导体屏蔽及绝缘屏蔽应采用半导电材料，导体虽然采用紧压导体，但仍无法保证非常光滑，故采用半导电材料挤出可以保证其与导体为等电位体，进一步均化电场的分布。绝缘标称厚度应符合GB/T12706规定，绝缘厚度的平均值应不小于标称值，绝缘最薄处厚度应不小于标称厚度的90%-0.1mm。绝缘屏蔽为保证施工的方便性，宜采用可剥离型半导电屏蔽料。

绝缘线芯表面平整、光滑，不应有烧焦、擦伤等缺陷。

（3）金属屏蔽

金属屏蔽采用一层标称厚度为0.1mm的铜带屏蔽。铜带层在设计时应充分考虑导电性能，确保电缆在发生故障时可以有效地传输短路电流。

（4）成缆填充

缆芯采用阻燃型填充，填充材料应不易吸湿且与电缆的运行温度相适应。

（5）耐火层

耐火层设计采用陶瓷化耐火材料。在高温燃烧过程中可以结壳陶瓷化，避免了燃烧热量向缆芯内部的扩散，有效保护绝缘不会因为高温发生热变形，耐火层标称厚度应符合产品结构表的规定，最薄处厚度不小于标称厚度的80%-0.2mm，与高阻燃隔氧层配合，达耐火性能的等同效应。

（6）护套

护套设计采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料。该材料在燃烧过程中发烟量极低且不会产生有害气体，避免了对人员的二次危害。外护套标称厚度应符合产品设计规定，最薄处厚度应不小于标称厚度的85%-0.1mm。护套应紧密挤包在隔离层上，表面光洁，无气孔、破损、裂纹、杂质及机械损伤，断面应无目力可见的气孔或砂眼，挤包过程中应严防进水。

外护套表面应印有制造厂名、产品型号、电压等级、规格等连续标志。

3 电缆的主要电性能

1）交流电压试验：试验电压频率为（49～61）Hz的交流电源，检测方法符合GB/T 3048.8—2007规定，在每一相的导体与铜带屏蔽之间施加3.5U0/5min工频交流电压，电缆不击穿。

2）导体直流电阻：采用双臂电桥进行导体直流电阻的测量，检测方法符合GB/T 3048.3—2007规定，20℃时导体直流电阻不大于标准规定值。

3）局部放电检测：检测方法符合GB/T 3048.12—2007规定，试验灵敏度为5pC或更优。在1.73U0条件下，应无任何由被试电缆产生的超过声明试验灵敏度的可检测到的放电。

4 电缆的耐火性能

按TICW 8试验附录B中的试验方法检测：

1）试样在整个试验持续时间内施加规定电缆额定电压U0不击穿（任何假击穿现象应予以排除，例如试验终端便面闪络放电等，假击穿现象排除处理后，继续试验至规定时间）；

2）试验结束后1h内，对试样的完整性进行检查，在保持试验原始状态的情况下，给试样施加3.5U0的试验电压持续15min不击穿（任何假击穿现象应予以排除，例如试验终端便面闪络放电或内部放电等）。

电缆样品进行耐火试验后的耐火层结壳效果及解剖后的线芯情况见图2及图3。

图2 耐火试验后的耐火层结壳效果

图3 耐火试验后的耐火层结壳效果

5 结束语

中压耐火电缆对火灾事故中的财产损失的减少及人员安全具有不可估量的作用。在配电网或工业系统中，中压耐火电缆必将得以广泛应用。