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浅论耐火电缆质量的控制

文档作者：魏学海文档来源：天津德塔拄制系统有限公刮		点击数：	更新时间： 2022年03月11日
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2002年第1期
No．1 2002
电线电缆
E】ecTric Wire 8 Cable
2{102年2 Lj
Feb ，2002
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300400
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：TM246．9 文献标识码；A 文章编号：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 12666．6 90或IEC
6033l 它要求电缆在～·定温度燃烧条件下，保持线
路的完整性 根据GB l2666．6—90规定．火焰温度
分为两个等级：A类为950～i000 C，B类为750～
800℃ ．供火时间均为90 m n，供火燃烧的同时在试
收稿日期：2001—07 12
作者简介；魏学海(1963～)，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3A 的快速熔
断器在90 rnin之内不熔断，即为合格。而IEC 60331
规定火焰温度在750。C以上．超过800。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．90 min后停止供火；再继续
施加电压15 nl[n，保持规格为2A 的快速熔断器不
熔断，即为合格。国标和IEC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
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2 )l 2年前I蜘
N0 1 2：：ll2
F乜绒咆缆
F1t．ct ric W i CafI
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
50 ，删实际绕包层数为2层；若搭盖率低于5 · ，
假没措盖率为25 ．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
j0 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j0 ，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50 ，因此，在实际生产时，最佳措盖率
魔控制在略大于j0 ，
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、3956—
1997标准中的第一种实 告导体。例如NH(A)
JV V 3}{300i5()0V 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 rilt-i1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95(j～1 000 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
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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uT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．38 mill、长
度为3．6 rii的铜导体 绕包阿层，搭盖率为50 ，
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．fj mm 的裸铜线以节距为30 rilr[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450／750V。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39页)
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2001年筇1朔
N0．1 20(I2
电线电缆
Elcctric W i re＆ Cable
2 cllI1年2月
Feb ．2002
当Ⅳ ，Q≈3或者当Ⅳ≈Q时，式(5)给出的电
压U ⋯ 将恢复 原值的g6％ ．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90 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
,oL 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40
以上，也就是说，假若电缆试验需要800 kVA 的输
出功率，但所需输人的电源功率却只要20 kVA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20 kVA设计。若采用普通
升压变压器系统，8OO kVA 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lL
弦渡。
(3)自保护性能好 当串联浩振回路达到wL=
l／mC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800 kVA的试验
设备，其耗电量是普通升压变压器的1／40 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50万元。
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32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。

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