耐火電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一般的耐火電纜是在銅導(dǎo)體和絕緣層之間繞包若干層云母帶作為耐火層。云母帶是以玻璃絲布為骨架，使用有機(jī)硅漆粘合云母紙，并經(jīng)烘焙后制成。其熔點(diǎn)為1200–1300℃，絕緣材料與普通電纜相同；填充、繞包材料根據(jù)需要可采用普通材料或阻燃型材料；鎧裝材料為鍍鋅鋼絲活鍍鋅鋼帶等;護(hù)套材料耐火四級(jí)可選用阻燃聚氯乙烯等，而耐火一、二、三級(jí)電纜應(yīng)選擇低煙、低鹵、低毒性護(hù)套材料。
耐火電纜指的是：在規(guī)定火焰燃燒條件下，能夠保持一定時(shí)間正常運(yùn)行的電纜，亦或是在燃燒環(huán)境下，在一定時(shí)間內(nèi)能夠保持線路完整性的電纜。
截至目前，線纜市場(chǎng)上具有一定防火(耐火)性能的電纜主要有三種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。*種是采用耐火包帶和塑料絕緣相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)電纜的Z大優(yōu)點(diǎn)是比較柔軟，可適用于移動(dòng)場(chǎng)合，工藝制造方便，成本較低，當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和制造該類電纜的廠家非常多，但這種電纜由于采用了塑料絕緣，其使用溫度等級(jí)受絕緣材料使用溫度等級(jí)限制，而且有機(jī)絕緣材料容易燃燒，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，促使溫度增加，Z后導(dǎo)致耐火包帶碳化，所以這種電纜不耐機(jī)械振動(dòng)、沖擊、水淋，無(wú)法滿足火災(zāi)事故中電纜消防要求。
第二種是采用銅芯礦物絕緣銅管護(hù)套結(jié)構(gòu)，這種電纜的優(yōu)點(diǎn)是由于采用了全無(wú)機(jī)物結(jié)構(gòu)，是一種非燃電纜，電纜使用溫度可提高到250℃，采用銅管護(hù)套保護(hù)，具有徑向防水、防潮功能。但它也有缺陷，比如不適合移動(dòng)場(chǎng)合，銅管一旦破損，絕緣性能會(huì)迅速下降，且高溫下絕緣性能會(huì)急劇下降，因此工程中不宜大量采用；電纜由于氧化鎂絕緣容易吸潮，電纜縱向防潮要求及免于金屬護(hù)套損傷尤其顯得重要，而端頭采用密封膠，會(huì)嚴(yán)重影響使用壽命；制造工藝限制了電纜的制造長(zhǎng)度，引起接頭增多，接頭的防水處理困難，常因接頭處進(jìn)水，造成絕緣電阻不合格。
隨著國(guó)家對(duì)建筑安全的日益重視，耐火電纜已在隧道、核電站、發(fā)電廠等特殊作業(yè)環(huán)境場(chǎng)所以及高層建筑、地鐵等公共領(lǐng)域廣泛采用，尤其是當(dāng)前的工程項(xiàng)目已經(jīng)開始使用低煙無(wú)鹵耐火電纜，很大程度上減少了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
耐火電纜等級(jí)
耐火電纜主要分為耐火電力電纜、耐火控制電纜和耐火建筑用電線等。根據(jù)我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《阻燃及耐火電纜：塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級(jí)和要求》規(guī)定，耐火電纜等級(jí)分為四級(jí)：
耐火一級(jí)：NH-IA耐火一級(jí)A類、NH-IB耐火一級(jí)B類；
耐火二級(jí)：NH-IIA耐火二級(jí)A類、NH-IIB耐火二級(jí)B類；
耐火三級(jí)：NH-IIIA耐火三級(jí)A類、NH-IIIB耐火三級(jí)B類；
耐火四級(jí)：NHIVA耐火四級(jí)A類、NHIVB耐火四級(jí)B類。
其中，A類電纜試驗(yàn)火焰溫度為950-1000℃，B類電纜試驗(yàn)火焰溫度為750-800℃。耐火四級(jí)為普通型耐火電纜，只要通過(guò)GB/T12666 6規(guī)定的耐火試驗(yàn)即可。但耐火一、二、三級(jí)電纜除了應(yīng)通過(guò)GB/T12666 6規(guī)定的耐火試驗(yàn)外，還應(yīng)通過(guò)相應(yīng)的煙密度和煙氣毒性試驗(yàn)，即電纜在火災(zāi)情況下除了要保證正常供電外，還應(yīng)具備低煙、低毒的特性。
第三種耐火電纜是近年來(lái)國(guó)內(nèi)隨著相關(guān)材料及工藝裝備水平的提高，在原礦物絕緣電纜的基礎(chǔ)上，開發(fā)了“無(wú)機(jī)礦物絕緣防火電纜"。該電纜目前已有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如住建部發(fā)布的JG/T313-2011額定電壓750V及以下金屬護(hù)套無(wú)機(jī)礦物絕緣電纜及終端。電纜結(jié)構(gòu)既起到保護(hù)導(dǎo)體的作用又同時(shí)保證了良好的絕緣氣密性，使得火焰只能在外部燃燒而不會(huì)形成穿透性破壞線纜;外層護(hù)套采用的皺紋銅護(hù)套和低煙無(wú)鹵保護(hù)層材料起到Z終保護(hù)作用，因此在燃燒時(shí)，線纜對(duì)環(huán)境的危害降到Z低。
*，耐火試驗(yàn)是針對(duì)電纜工藝的檢驗(yàn)，相同的工藝方案運(yùn)用到不同時(shí)期的生產(chǎn)過(guò)程中，電纜性能也會(huì)存在一定的差異性。對(duì)于生產(chǎn)耐火電纜企業(yè)而言，若耐火電纜的耐火實(shí)驗(yàn)通過(guò)率為99%，則耐火電纜就存在1%的安全隱患危險(xiǎn)。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，1%的危險(xiǎn)有可能轉(zhuǎn)化為的危險(xiǎn)。因此生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)格要求耐火電纜原材料、導(dǎo)體選型、生產(chǎn)工藝保證耐火電纜耐火試驗(yàn)通過(guò)率。
首先，耐火電纜導(dǎo)體應(yīng)選用銅導(dǎo)體線芯，不能采用銅包鋁導(dǎo)體。
其次，具有軸向?qū)ΨQ性的圓形線芯，其云母帶繞包后的各個(gè)方向要保證緊密，所以對(duì)于耐火電纜的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)宜采用圓形緊壓導(dǎo)體。
耐火電纜工藝設(shè)計(jì)
近年來(lái)，耐火電纜的*性能得到了越來(lái)越多用戶的認(rèn)可，從而使得耐火電纜需求大幅增長(zhǎng)。與此同時(shí)，生產(chǎn)耐火電纜的線纜企業(yè)也不斷增加。如何保證耐火電纜質(zhì)量及安全性能成為了當(dāng)前必須要面對(duì)的問(wèn)題。
一般情況下，線纜企業(yè)在研發(fā)生產(chǎn)耐火電纜產(chǎn)品時(shí)，都會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)測(cè)試，之后送檢相關(guān)國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)，取得檢驗(yàn)報(bào)告后，才進(jìn)行批量生產(chǎn)。一些上了規(guī)模的企業(yè)為了盡 快滿足耐火電纜生產(chǎn)條件，還建立了自己的耐火試驗(yàn)檢測(cè)室。
總而言之，隨著我國(guó)阻燃技術(shù)的不斷發(fā)展，耐火電纜產(chǎn)品技術(shù)水平也隨之提高，越來(lái)越多的用戶和工程商開始關(guān)注線纜種類的選擇和正確使用。
一方面是滿足用戶企業(yè)需求，有些用戶提出導(dǎo)體為束絞軟結(jié)構(gòu)導(dǎo)體，這就需要生產(chǎn)企業(yè) 從電纜使用的可靠性方面與用戶溝通改為圓形緊壓導(dǎo)體。另外，軟結(jié)構(gòu)束線、復(fù)絞易造成云母帶損壞，不適合作為耐火電纜導(dǎo)體使用。
另外，從成本角度分析，扇形導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面周長(zhǎng)大于圓形導(dǎo)體截面周長(zhǎng)，進(jìn)而增加了貴重材料云母帶的使用。這是因?yàn)殡m然圓形結(jié)構(gòu)電纜外徑有所增大，聚氯乙烯護(hù)套料用量增多，但產(chǎn)品材料與總成本相比，圓形結(jié)構(gòu)的耐火電纜仍是節(jié)約了一定的生產(chǎn)成本。基于上述原因，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)監(jiān)督角度分析得出，耐火電力電纜的導(dǎo)體宜采用圓形結(jié)構(gòu)。
另一方面是扇形導(dǎo)體不宜采用，因?yàn)樯刃螌?dǎo)體云母帶的繞包壓力是分布不均勻的，其中扇形芯繞包云母帶的三個(gè)扇形角處的壓力是Z大的。由于云母是片狀硅酸鹽聚合物，其層間分子吸引力遠(yuǎn)比晶體內(nèi)的s1-0共價(jià)鍵的鍵力微弱，層間易滑動(dòng)，靠硅粘合，但粘合強(qiáng)度低，在外力刮磨、擠壓時(shí)極易脫落裂開，特別是采用扇形結(jié)構(gòu)時(shí)，繞包后的線芯通過(guò)導(dǎo)輪、分線桿和排線至工裝輪側(cè)板邊緣，以及后道工序擠包絕緣進(jìn)入模芯時(shí)，均易刮傷及碰傷，從而導(dǎo)致電性能下降。
再次，云母帶分為合成云母、金云母、白云母三種類型，其中，合成云母質(zhì)量性能，白云母Z差。對(duì)于小規(guī)格的電纜必須選取合成云母帶進(jìn)行繞包，云母帶分層不能使用，同時(shí)長(zhǎng)期儲(chǔ)存的云母帶易吸濕，所以在儲(chǔ)存云母帶時(shí)必須考慮周圍環(huán)境的溫度和濕度。
Z后，選用云母帶繞包設(shè)備時(shí)，應(yīng)采用穩(wěn)定性能好，繞包角度在300–400繞包，其云母帶繞包均勻緊密，所有與設(shè)備按觸的導(dǎo)輪及桿必須光滑，排線整齊，張力不易太大，收線工裝輪側(cè)板及筒體平整光滑。