近年来,硅烷交联聚乙烯电缆料(以下简称XLPE),因其具有所需制造设备简单、工艺成熟、操作方便、综合成本低等优点,已成为低压交联电缆绝缘的主导材料。
目前常用的XLPE,一种是二步法XLPE,电缆厂在生产绝缘线芯时把接枝了硅烷的聚乙烯(PE)和催化剂母料按一定比例混合,在普通挤出机中挤制,然后在热水或蒸汽中完成交联;另一种一步法XLPE是由电缆料生产厂家,将所有原料按配比经特殊方法混合在一起,电缆厂直接在挤出机中一步同时完成接枝和挤制绝缘线芯,然后在自然条件下完成交联。这两种XLPE的共同点是,无需特殊的挤出设备,交联过程相对简单,只要原材料及工艺条件符合要求,就能使其成为不溶不熔的热固性塑料。与热塑性PE相比,其耐热变形和高温下力学性能、环境应力龟裂、耐老化性能、耐化学性能等均有提高或改进,而电气性能仍保持基本不变,并使电缆的长期工作温度由原来的70°C提高到90°C,从而提高了电缆的短时耐受电流的能力。综上所述,XLPE低压电缆已成为近年来电缆生产厂家的主要产品。
作为第三方检验机构承检的该类电缆也在逐年增加,如何准确提供该类产品热延伸及老化性能等测试结果,检验人员面临着一些特殊情况,下面就此展开分析:
第一,XLPE绝缘热延伸异常的问题。笔者在检测时常常会发现,XLPE电缆绝缘在200℃热延伸试验中负荷下伸长率大大超过标准规定的要求,或者试样放入烘箱内在很短时间内熔断,假如马上用原样复测,结果的再现性很好,若按照常规,只要试验方法无误,取样正确,根据检验结果完全可以下判定结论,但是对于XLPE来说,这样做可能存在很大的风险。因为XLPE的交联过程是一个与温度、湿度、时间、绝缘厚度等因素相关的缓慢的化学变化的过程,尤其是自然交联的XLPE绝缘料,更是受到以上因素的影响,完成交联的时间会有较大差异,完全可能在规定的试验周期内,尚未完成自然交联。一旦随时间推移完成了自然交联,其性能有可能符合国家标准规定的要求。对于此类情况,笔者认为,在反映试样当前情况的前提下,不能急于判定,而是应该为试样提供一个促进交联的条件--在90°C±2°C的热水中浸泡4~5小时后再作热延伸试验。实践证明,此时的试验结果,可以作为判定依据。值得一提的是,个别厂家片面追求商业利润,利用PE和XLPE外形特征相近的特点,将PE冒充XLPE,而PE是无论提供怎样的促进交联的条件都不会产生交联变化的,它在性能上根本达不到XLPE的要求,这与石头不能孵出小鸡是一个道理。这就要求检验人员应具有识别真假、优劣XLPE的能力。其实通过观察和工作积累,我们可以根据试样放入烘箱后的熔断时间、熔断点来区分被检试样究竟属于欠交联、劣质XLPE,还是用了PE?但是作为第三方检验人员来说,是不能光凭经验下结论的,必须根据真实的数据来判定。
第二,XLPE热老化试验变化率超标的问题。检测时,如果拿到试样,立即制样,按常规放入烘箱老化,往往会出现老化后抗张强度、断裂伸长率变化率超标的现象,对这种结果下判定必须慎重。这种现象不完全因为老化性能不良引起,有可能是因为XLPE尚未完全交联(从XLPE电缆料热延伸随温水中放置的时间曲线可以看出,当热延伸合格时,并不代表该试样完全交联),而放入老化箱后,XLPE仍在完成其交联过程,这就导致抗张强度增加,断裂伸长率下降,最终变化率超标。由于完成老化时间较长,一旦试验结束后再发现问题就比较麻烦,因此,有必要让试样彻底交联后再进行老化试验。
综上所述,可见判定XLPE热延伸、热老化性能应该考虑特殊因素。从事第三方检验的人员,既不能草率为试验结果下定论,因为这样做存在着把合格的产品误判为不合格的风险;也不能因为下结论有难度而避开这两项试验不做,这样有可能让不合格产品或假冒伪劣产品漏检。因此,进行上述两项试验前,排除试样尚未交联或完全交联的可能是有必要的。我们提倡用科学、合理的试验手段,提供公正、可靠的测试结果。
由于电线电缆架空在室外,表面容易覆盖雪和冰。当冰层重量超过电线电缆的承受能力,就容易导致线缆将输电铁塔拉到,或者将电线杆拉到,以及线缆自身崩断的现象。那么,为了避免这种情况发生,有两种方法可以缓解:
1、首先,在材料的选择上要注意选择能抵御寒冷的线缆。由于冰雪落在线缆上以及线缆之间的缝隙里,线缆重心就容易偏向有雪的部位,从而产生一股力量,使线缆旋转,雪球便越滚越大,最终崩断。因此,线缆旋转是导致覆冰的最主要的原因。而如果线缆是一根坚硬的导体,当雪堆积足够多的时候,不容易产生扭转,雪会自动从导线上掉下。同时,由于线缆坚硬密度不同,当雪逐渐向冰块凝固,达到一定程度会自动碎裂。因此,某些厂家便顺势研制出了新型的高压架空线缆,其中以Aero-Z新型高压架空导线著称于世。世界上最寒冷的国家冰岛和捷克斯洛伐克都采用这种AERO-Z导线。
2、其次,在电线电缆上涂抹防冻涂料。所谓防冻涂料,其实是一种高温隔热保温涂料或者是反射隔热保温涂料。旨在通过保温来达到防冻的目的。另外一般还具有防水、防腐、防潮、防裂、防火、绝缘等功能。
市场上的防冻涂料根据各个企业研发能力的不同而有不同的种类。因此,在选购的时候需要多加对比及检验等。
低烟无卤电线是指电线的绝缘层材料卤素物质,在燃烧的情况下,不释放含卤气体,烟雾浓度低,参照标准为JB/T 10491-2004,型号有WDZ-BYJ、WDZ-RYJ等,国内已有大量生产厂家具备生产能力。辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆以其优异的综合电气物理性能得到广大电工与电器从业人员的广泛认同,并在北京奥运会主体工程、北京人民大会堂等一系列国家大型标志性建筑中得到应用,表现出良好的市场前景。但是令人担忧的是近年来发现一些仿制甚至假冒该产品的现象,严重威胁重点建设项目的工程质量和工程形象。针对此种状况,以下提供一些识别辐照交联低烟无卤阻燃电线电缆的简易方法,供业内人士参考:
1、产品名称识别法
电线--辐照交联低烟无卤阻燃聚乙烯绝缘电线电缆;电缆--辐照交联低烟无卤阻燃聚乙烯绝缘低烟无卤阻燃聚乙烯护套电力电缆。仿制品一般情况下名称都会有一点不同,如辐照交联聚乙烯绝缘低烟无卤护套阻燃电力电缆等等。
2、表皮烧烫法
用电烙铁烫一下绝缘层应该没有明显凹陷,如果有较大凹陷则说明绝缘层使用的材料或者工艺存在缺陷。或者用打火机烧烤,正常情况下应该是不易点燃,长时间燃烧后电缆的绝缘层仍然比较完整,没有浓烟与刺激性气味,同时直径有所增加。如很容易点燃,则可以确定电缆的绝缘层没有使用低烟无卤材料中国电线电缆网www.xianlan315.com(很可能是聚乙烯或者交联聚乙烯材料)。如有较大烟雾,则说明绝缘层使用的是含卤材料。如果长时间燃烧后,绝缘表面脱落严重,直径没有明显增加,则说明没有进行合适的辐照交联工艺处理。
3、热水浸泡法
把线芯或者电缆放在90℃的热水中浸泡,正常情况下绝缘电阻不会急速下降并保持在0.1MΩ/Km以上。如绝缘电阻急速下降甚至低于0.009MΩ/Km,则说明没有经过合适的辐照交联工艺处理。(聚乙烯或者交联聚乙烯绝缘材料不适用此方法识别,可以用上述第二条的方法进行识别)。
4、密度对比法
低烟无卤材料密度比水大,可以剥下少许绝缘层放入水中,如果浮在水面上方的,则肯定不是低烟无卤材料。
由于耐火电缆现在用得越来越广泛,所以很多厂家都在生产,但往往质量都得不到保证。所以在一般情况下,企业在开发耐火电缆产品时,都是先试制一段产品,送检相关国家检测机构,取得检测报告后,就批量进行生产,有少数电缆生产厂家建立了自己的耐火试验检测室,大家知道,耐火试验是针对所生产电缆工艺结果的检验,同样的工艺方案、在不同的时期所生产电缆性能存在一定的差异性,对于生产耐火电缆的企业来讲若耐火电缆的耐火实验通过率为99%,则耐火电缆就存在1%的安全隐患的危险,这对于使用者来讲就是100%的危险,针对这些问题重庆泰山电缆有限公司就如何提高耐火电缆耐火实验的通过率,从原材料、导体的选型、生产工艺控制等方面做一说明:
1.云母带有三种,合成云母、金云母、白云母,其各自质量性能是合成云母最好,白云母最差,对于小规格的电缆必须选取合成云母带进行绕包,云母带分层不能使用,长期储存的云母带易吸湿,所以在储存云母带时必须考虑周围环境的温度和湿度。
2.选用云母带绕包设备时,应采用稳定性能好,绕包角度最好在300--400绕包,其云母带绕包均匀紧密,所有与设备按触的导轮及杆必须光滑,排线整齐,张力不易太大,收线工装轮侧板及筒体平整光滑。
3.对于具有轴向对称性的圆形线芯其云母带绕包后的各个方向紧密,所以对于耐火电缆的导体结构宜采用圆形紧压导体。其原因如下:
①有的用户提出导体为束绞软结构导体,这就需要企业从电缆使用的可靠性方面与用户沟通改为圆形紧压导体,软结构束线、复绞易造成云母带损伤,作为耐火电缆导体不可取,但有的厂家认为用户需要什幺样的耐火电缆,制造厂家就应满足用户需求,我认为用户毕竟对电缆的相关细节性问题并不十分明白,电缆是与人的生命息息相关的,所以电缆制造企业必须将相关技术问题与用户讲清楚。
②扇形导体也不宜采用,因扇形导体其云母带的绕包压力是分布不均匀的,如图所示,从图中可以看出扇形芯绕包云母带其三个扇形角处的压力是最大的,由于云母是片状硅酸盐聚合物,其层间分子吸引力远比晶体内的s1-0 共价键的键力微弱.层间易滑动,靠硅粘合,但粘合强度也低,在外力刮磨、挤压时极易脱落、裂开,特别是采用扇形结构时,绕包后的线芯通过导轮、分线杆以及排线至工装轮侧板边缘,以及后道工序挤包绝缘进入模芯时,均易刮伤及碰伤从而导致电性能下降. 另外,从成本角度来讲扇形导体结构的截面周长大于圆形导体截面周长,进而增加了贵重材料云母带,虽然圆形结构电缆外径有所增大.聚氯乙烯护套料用量增多,但是产品材料与总成本相比,综合成本来讲圆形结构电缆仍节约。基于上述说明,从技术和经济分析,耐火电力电缆的导体采用圆形结构为最佳。
阻燃电缆和耐火电缆的区别
阻燃电缆和耐火电缆的结构、特性及选用什么情况下用ZR电缆呢?什么情况下用NH电缆呢?应用场合有什么区别?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。而有些电气设计人员对阻燃电缆及耐火电缆的概念分辨不清,对二者的结构及特性不甚了解,从而导致无法根据供电要求正确设计选用这两种电缆,在现场进行设计代理或监理工作时不能正确指导这两种电缆的敷设施工。因此,全面正确地了解阻燃及耐火电缆是正确选用它们的首要条件。
1、阻燃电缆
阻燃电缆是指:在规定试验条件下,试样被燃烧,在撤去试验火源后,火焰的蔓延仅在限定范围内,残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。它的根本特性是:在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行,但可阻止火势的蔓延。通俗地讲,电缆万一失火,能够把燃烧限制在局部范围内,不产生蔓延,保住其他的各种设备,避免造成更大的损失。
1.1阻燃电缆的结构特点
阻燃电缆的结构和普通电缆基本相同,不同之处在于它的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料(包带及填充)全部或部分采用阻燃材料。
1.2阻燃电缆的分类
根据电缆阻燃材料的不同,阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆两大类。
其中含卤阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料(包带及填充)全部或部分采用含卤的聚乙烯(PVC)阻燃材料,因而具有良好的阻燃特性。但是在电缆燃烧时会释放大量的浓烟和卤酸气体,卤酸气体对周围的电气设备有腐蚀性危害,救援人员需要带上防毒面具才能接近现场进行灭火。电缆燃烧时给周围电气设备以及救援人员造成危害,不利于灭火救援工作,从而导致严重的“二次危害”。而无卤低烟阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料(包带及填充)全部或部分采用的是不含卤的交联聚乙烯(XLPE)阻燃材料,不仅具有更好的阻燃特性,而且在电缆燃烧时没有卤酸气体放出,电缆的发烟量也小,电缆燃烧产生的腐蚀性气体也缆阻燃性和降低卤酸气体发生量之间采取折衷的方式开发出了低卤低烟阻燃电缆。它的含卤量约为含卤阻燃电缆的1/3左右。发烟量也接近于公认的“低烟”水平。
根据《电线电缆燃烧试验方法》的规定,采用成束燃烧试验方法考核的阻燃电缆分为A、B、C3类,其中A类电缆试验条件最苛刻,性能较B、C类更优,价格也最贵。为实现电缆的阻燃或提高电缆的阻燃级别,人们研制开发出挤包所谓“隔氧层”或“隔火层”作为填充或绕包隔火阻燃包带(隔火层)等新型结构的阻燃电缆,并把这种电缆叫做“隔氧(火)层”电缆。
几种耐火阻燃电缆的特性及使用场合: 1、NH-YJV:耐火交联聚乙烯绝缘,聚氯乙烯护套电力电缆 可敷设在室内、隧道内及管道中,可经受一定的敷设牵引,但电缆不能承受外力作用,单芯电缆不允许敷设在磁性材料管道中。如需承受机械外力作用加绕钢带铠装。适用于特殊要求场合,如大容量电厂、核电站、地下铁道、高层建筑等。 2、YJV:交联聚乙烯绝缘,聚氯乙烯护套电力电缆 可敷设在室内、隧道内及管道中,可经受一定的敷设牵经,但电缆不能承受外力作用,单芯电缆不允许敷设在磁性材料管道中。如需承受机械外力作用加绕钢带铠装。 3、ZR-VV:阻燃聚氯乙烯绝缘,聚氯乙烯护套电力电缆 可敷设在室内、隧道、电缆沟、管道、易燃及严重腐蚀的地方,但不能承受机械外力作用。如需承受机械外力作用加绕钢带铠装。特点:在明火燃烧的情况下,移走火源,≤12s自动熄灭。 4、ZR-YJV:阻燃交联聚乙烯绝缘,聚氯乙燃护套电力电缆
随着中国经济持续快速的增长,为线缆产品提供了巨大的市场空间,中国市场强烈的诱惑力,使得世界都把目光聚焦于中国市场,在改革开放短短的几十年,中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。伴随着中国电线电缆行业高速发展,新增企业数量不断上升,行业整体技术水平得到大幅提高,也吸引了为数不少的外资进驻中国。
电线电缆行业产品种类众多,应用范围十分广泛,涉及到电力、建筑、通信、制造等行业,与国民经济的各个部门都密切相关。电线电缆还被称为国民经济的“动脉”与“神经”,是输送电能、传递信息和制造各种电机、仪器、仪表,实现电磁能量转换所不可缺少的基础性器材,是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。尤其象中国这样的快速发展中国家,基础建设以及配套设施建设的庞大需求不言而喻。
电线电缆行业作为基础建设的重点部分之一,其应用也范围广阔。包括电力系统:电力系统采用的电线电缆产品主要有架空裸电线、汇流排(母线)、电力电缆(塑料线缆、油纸力缆(基本被塑料电力电缆代替)、橡套线缆、架空绝缘电缆)、分支电缆(取代部分母线)、电磁线以及电力设备用电气装备电线电缆等;信息传输系统:用于信息传输系统的电线电缆主要有市话电缆、电视电缆、电子线缆、射频电缆、光纤缆、数据电缆、电磁线、电力通讯或其他复合电缆等;机械设备、仪器仪表系统:此部分除架空裸电线外几乎其他所有产品均有应用,但主要是电力电缆、电磁线、数据电缆、仪器仪表线缆等。
阻燃电线电缆通常可分为一般阻燃电线电缆、低烟低卤阻燃电线电缆和低烟无卤阻燃电线电缆。
目前我国阻燃电线电缆产品以含卤阻燃为主,这种电线电缆在燃烧时释放出大量的浓烟和腐蚀性卤化物,造成人员伤亡并腐蚀各种设备,即所谓的“二次灾害”。为达到低烟、低毒及阻燃目的,国内外许多厂家都致力于低烟低卤,低烟无卤阻燃材料的开发。
这类材料燃烧时发烟量少,释放出有毒气体少,减少对人体及仪器设备的伤害。国外发达国家对低烟低卤、低烟无卤阻燃电线电缆料的研究比较早,技术较成熟,现在已进入实用阶段。我国对低烟低卤、特别是低烟无卤阻燃电线电缆料的研究开发比较晚,目前我国对低烟无卤阻燃电线电缆料的研究还处于初期,有的厂家已生产出低烟无卤阻燃电线电缆料,但大部分存在机械性能和加工性能较差的问题。
目前,我国的低烟无卤阻燃电线电缆料主要依赖进口,价格昂贵,应用受到一定的限制。随着我国经济建设的快速发展,对安全性能要求的提高,对低烟无卤阻燃电线电缆的需求越来越大,国内众多厂家都加大力度对低烟无卤阻燃电线电缆料进行研制。
2002年,公安部发布了强制性标准GA306-2001《阻燃及耐火电缆:塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级和要求》,对耐火电缆进行了分级,并对耐火电缆的发烟量及烟气毒性作了具体的规定进一步完善了我国阻燃及耐火电缆的标准体系,对推广和应用阻燃、高效、无公害的阻燃、耐火电缆起到一个推进作用。低烟无卤阻燃上海电线电缆料是今后阻燃电线电缆的重点发展方向。
目前我国阻燃电线电缆产品以含卤阻燃为主,这种电线电缆在燃烧时释放出大量的浓烟和腐蚀性卤化物,造成人员伤亡并腐蚀各种设备,即所谓的“二次灾害”。为达到低烟、低毒及阻燃目的,国内外许多厂家都致力于低烟无卤,低烟无卤阻燃材料的开发。这类材料燃烧时发烟量少,释放出有毒气体少,减少对人体及仪器设备的伤害。
我国对低烟低卤、特别是低烟无卤阻燃电线电缆料的研究开发比较晚,目前我国对低烟无卤阻燃电线电缆料的研究还处于初期,有的厂家已生产出低烟无卤阻燃电线电缆料,但大部分存在机械性能和加工性能较差的问题。
目前,我国的低烟无卤阻燃电线电缆料主要依赖进口,价格昂贵,应用受到一定的限制。随着我国经济建设的快速发展,对安全性能要求的提高,对低烟无卤阻燃电线电缆的需求越来越大,国内众多厂家都加大力度对低烟无卤阻燃电线电缆料进行研制。低烟无卤阻燃电线电缆料是今后阻燃电线电缆的重点发展方向。
随着中国布线行业的日趋发展与成熟,国家主管部门正在大力推动布线行业的标准化建设,目前已将防火阻燃电缆产品技术标准的制定纳入下阶段的工作计划之中。
一、产品技术进入标准化时代,防火阻燃有章可依有法可循
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业,产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%,中国作为世界上主要的线缆产品研发生产基地之一,目前已具备阻燃耐火、耐高温抗低温、低电感低噪音、绿色环保、低烟无卤、抗蚁防鼠、防水防潮等一系列具有独特性能和特殊结构的线缆产品,并且都已形成一定的生产力。随着社会对安防保障和系统安全要求的不断提高,通过政府、行业、企业的广泛宣传、推动与协作,具备高性能且高效安全的特种线缆产品必将如同西方发达国家那样,在各行各业系统中得到广泛应用。
在政府、行业和企业三方的共同努力下,防火阻燃线缆产品的生产与质量保证将会有章可循,有法可依,防火阻燃线缆的技术与应用将会朝着更可靠更专业化的领域快速前进。
二、防火阻燃持续升温,领军企业崭露头角占据主流市场
中国的综合布线行业在竞争中成长,经过几十年的发展已形成一定规模。在全球经济一体化的推动下,必然会出现行业内不同产品间的领军企业,产业集中度必将持续提高。只有行业内出现了产业集中,出现了领军企业,行业才能建立形成共同的发展理念。企业才能从最基本的生存考虑,进入到科学管理、核心技术、核心产品等重要的促进行业健康发展的角度考虑,才能避免低质低端的不正当竞争。曾经的大大小小、良莠不齐的线缆制造厂家混乱的竞争、业内的一些缺乏技术实力及资金规模的厂家为了局部利益和眼前生存恶性竞争的局面将逐步结束。
目前,国内防火阻燃行业的领军企业已初显端倪,国内防火阻燃线缆市场已经形成若干的主流企业,这些企业通过不断的产品延伸与渠道拓展,通过持续提高的企业管理与团队建设,无论是在品牌的影响度还是产品质量的全面提升、服务的规范上已越来越得到行业与用户的接受与肯定。相信随着产业集中度的不断提高,随着这类企业生产规模的不断扩大,规模化所产生的生产力将充分在市场中得到体现,高性价比的产品加上规范的服务必将占领线缆市场份额中的绝大多数。
三、用户重视度不断加强,服务理念正在提升
线缆产品在建筑物、工程安全系统中承担着重要的数据、图像及其他信息的传输任务。由于用户或工程商对线缆产品,尤其是防火阻燃线缆产品的采购重视度不够,常常造成遇到线缆在火灾中反而起到助燃甚至释放毒气等一系列危害生命财产的问题屡见不鲜,带来相当惨重的损失与负面影响。通过政府、行业、工程商、生产企业的共同努力与宣传,在工程系统中高端设备与低质线缆共存的现象在越来越少,防火阻燃线缆在工程使用中的重要作用正越来越被大家真正地认识到。
未来防火阻燃线缆制造企业不仅仅局限于现阶段简单意义的产品提供,还将在不断延伸产品链的同时,加强服务理念,为用户提供全线兼容的产品,并为产品的正确合理使用提供全程的技术支持与服务,这必将成为防火阻燃线缆布线行业的市场发展趋势。
四、迈向国际化道路势不可当
“做世界的线缆企业,打造中国布线行业国际化的民族品牌”,已经成为目前业内优秀企业的发展目标和企业使命。在这样的信念指引下,越来越多的电线电缆企业开始实行国际化战略,优化调整产业结构,与国际接轨。并且积极走出国门,寻求国际市场,增加产品出口。
民用建筑对电缆的安全性尤其是阻燃、烟毒、耐火等方面的要求很高,通过对国内相关标准与国外标准(尤其是BS、IEC标准)相关条款的对比,分析几种常用的阻燃、耐火电缆的结构形式,对民用阻燃和耐火电缆的选择提出建议,供设计人员设计民用建筑选择电缆时参考。