关于超A阻燃防火电力电缆、隔离型中（低）压防火电缆研制

关键词：膨胀防火体系  矿物绝缘防火电缆  超A阻燃防火电力电缆  中低压防火电缆  双螺杆灌浆机

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应用前景：从普通的电力电缆发展到昨日的低烟无卤、阻燃电缆，近期较为盛行的矿物绝缘防火电缆，越来越多的场合注重电缆的各种防火措施，而像BTTZ BTLY BBTRZ YTTW等防火电缆仅适用于低压电路线缆的传输场合，中高压电路线缆的传输势必也需要电缆具备一定的防火性能。国家相关的政策及消防验收等强制性要求，以及《GB50016-2014 建筑设计防火规范》出台并修订，都印证电缆防火及中高压防火电缆将必定成为未来电缆发展的一种趋势，把握住这一讯息的电缆生产企业，在今后的市场竞争中将占据主流市场。

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国内现状：从上海高桥电缆集团有限公司最先研发，填补国内空白，打破中压电缆无法真正防火的技术瓶颈，先国内如：上海胜华电缆、上海浦东电缆集团、安徽太平洋电缆集团、江苏华鹏集团等公司亦有生产对外销售。

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适用场合：适用于高层建筑、轨道交通、医院、商场、展馆、车库、娱乐场所、金融、变电站、电厂等重要场所的输配电线路中。

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型号、规格范围

WDZA+-YJ(L)Y 1×1.5～5×400mm²

WDZA+-YJ(L)Y23 2×1.5～5×400mm²

WDZA+-YJ(L)Y33 2×1.5～5×400mm²

WDZA+-YJ(L)Y63 1×1.5～1×630mm²

WDZA+-YJ(L)Y73 1×1.5～1×630mm²

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型号说明及产品示例

1.产品特性代号

材料代号:

铜导体:（T）省略

交联聚乙烯:YJ

铝导体:L

聚烯烃隔离套或护套:Y或E

2.外护套代号：

聚乙烯或聚烯烃外护套:3

3.铠装代号:

钢带铠装:2

非磁性钢带:6

细钢丝铠装:3

非磁性钢丝:7

4.特性代号：

无卤代号:W

超A类阻燃:A+

低烟代号:D

产品表示示例

铜芯无卤低烟交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套超A类阻燃电力电缆额定电压0.6/1kV，3芯，标称截面95mm²,表示为：WDZA+-YJY 3×95mm² 0.6/1kV

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适用标准及指标

《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）超A类阻燃电力电缆》

第一部分：额定电压1kV（Um=1.2kV）电缆

第二部分：额定电压6kV（Um=7.2kV）到35kV（Um=40.5kV）电缆。

企标中的规范性引用文件包括：

GB/T 12706《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件》

GB/T 17651《电缆或光缆在特定条件下燃烧的烟密度测定》

GB/T18380《电缆和光缆现在火焰条件下的燃烧试验》

GB/T 19666《阻燃和耐火电线电缆通则》

阻燃类别超过A类（非金属物质容量≥28L/m，双面捆扎火焰温度=815℃。燃烧时间=80min，双喷灯喷烧炭化高度≤1.0m）。

膨胀层防火体系在常态工作条件下它的导热系数大，比玻璃纤维或PP绳大15～30倍左右，故电缆散热良好，其90℃以下的稳态载流量要比同规格的普通型号大15%左右。

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电缆结构分析：

1.铜导体绞合

2.导体屏蔽

3.交联聚乙烯XLPE绝缘

4.半导电绝缘屏蔽

5.铜带屏蔽

6.成缆

7.聚乙烯隔离套

8.矿物质隔氧层

9.绕包防护层

10.膨胀隔离层（钢丝铠装）

11.陶瓷化硅橡胶带绝缘防火层

12.低烟无卤阻燃带绕包层

13.膨胀隔离层（钢丝铠装）

14.低烟无卤阻燃带绕包层

15.低烟无卤外护套

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分析：

1.矿物质隔氧层在电缆受到1000℃火焰燃烧之时，能有效防火，并在燃烧之时形成坚硬结壳，有效阻隔热量进入，并具备一定的强度，抵御冲击试验。

2.矿物质复合膨胀层在燃烧之时，释放出难燃气体，体积快速膨胀；生产碳粒，结合燃烧的氧气释放出二氧化碳气体；并形成坚硬蜂窝状防火层隔热。因为中低压电力电缆，在燃烧会通入较高电压，膨胀层应具备一定绝缘性和耐压性能。

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关键技术：

阻燃剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，主要是针对高分子材料的阻燃设计的；阻燃剂有多种类型，按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到聚合物中，使聚合物具有阻燃性的，目前添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂和无机阻燃剂，卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)和非卤。有机是以溴系、磷氮系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂，无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等阻燃体系。

按元素种类分为：卤系、磷系、卤-磷系、氮系、硅系、铝镁系等，按化学结构分为无机阻燃剂、有机阻燃剂、高分子阻燃剂等，按阻燃剂与被阻燃材料关系分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

通常在塑料阻燃改性中常采用的方法是添加型阻燃剂共混改性。阻燃常采用的阻燃剂包括：铝镁系阻燃剂，即氢氧化镁、氢氧化铝；磷系阻燃剂，红磷母粒等；氮系阻燃剂MCA、MA等；有些还采用有机硅阻燃剂。

阻燃剂有卤系（一般为溴系）；无机的氢氧化镁、氢氧化铝；磷系，红磷等；氮系MCA、MA等及有机硅系。

氢氧化镁等属于无机阻燃剂，阻燃机理是燃烧时释放出结合的水，同时高填充量也降低了有机材料的可燃性。用氢氧化镁等阻燃优点是环保性好，不释放烟雾，不产生有害和有争议的气体，成本低廉。缺点是添加量大且亲和力差，V0阻燃级别一般添加比例≥65％。

磷系阻燃剂多为液体，闪点低，高温可能释放有毒气体，在聚丙烯中应用不多。固体的红磷也是塑料阻燃常采用的阻燃剂，相比氢氧化镁等阻燃剂的高填充红磷阻燃剂有明显优势。其一般添加比例在8％～12％可以做到离火自熄，经过包覆处理的红磷吸潮性和易燃性大为改观。可以经受300℃以下的温度，在加工过程中一般不易失火。用红磷阻燃更加适用于黑色或红色制品，其它颜色很难对红色形成遮挡。红磷的另外缺点就是阻燃的材料氧指数比较低，相溶性不够好，流动性差。适合对制品外观、性能等要求不高的场合使用。

溴类阻燃剂是卤系阻燃剂中的“代表作”，由于溴分子大于氯分子，且键能小，阻燃效率高。所以现在卤系阻燃剂多采用溴类。人们对卤素阻燃剂研究比较深入，透彻。原因是其阻燃效果好，效率高，使用方便，与树脂相溶性最好且便于加工。

膨胀型阻燃体系一般由三个部分组成:酸源、炭源和气源. 酸源一般是无机酸或加热到一定温度后能形成无机酸的化合物,如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸铵等；炭源也叫成炭剂,它是形成泡沫炭化层的基础,主要是一些含碳量高的多羟基化合物,如季戊四醇、淀粉等;气源也叫发泡源,常用的发泡源有三聚氰胺、双氰胺等。膨胀型阻燃剂的阻燃机理为:当受热时酸源分解产生脱水剂,它能与成炭剂形成酯,酯然后脱水交联形成炭,同时发泡剂释放大量的气体帮助膨胀炭层。厚的炭层提高了聚合物表面与炭层表面的温度梯度,使聚合物表面温度较火焰温度低得多,减少了聚合物进一步降解释放可燃性气体的可能性,同时隔绝了外界氧的进入,因而在相当长的时间内可以对聚合物起阻燃作用。

膨胀型阻燃体系基料的选择：

1.常用的树脂基料为脲醛树脂。

优点：原料易得、成本低廉；粘接强度低廉；粘接强度高，耐热、耐腐蚀、电绝缘性好；树脂时无色透明或乳白色黏液，对材料表明不产生污染，固化时间短、使用方便等。

缺点：耐火性较差，耐老化性能差，特别是不耐沸水；另外树脂中有游离的甲醛，污染环境，对人体产生危害。

2.常用的树脂基料为聚偏二氯乙烯乳液。聚偏二氯乙烯乳液又称偏氯乳液，是用偏二氯乙烯（VCD）与氯乙烯（VC）用乳液法或悬浮法共聚制得。

优点：由于含有卤素元素，聚偏二氯乙烯乳液很难燃烧，乳液成膜后具有无色透明，透水、透气率低，保色保光，耐酸、耐碱、耐油、耐水性号等优点，能溶于多种有机溶剂，乳液的分散剂是水，因此，使用安全、无毒，无火灾爆炸危险，清洗方便。聚偏二氯乙烯乳液常温即可固化，不需加热或加固化剂，胶层韧性好。此外乳液稳定性好，贮存期限可长达一年之久。

缺点：耐热性差，软化点低（五十到九十摄氏度），高温下使用会产生蠕变现象，使涂层粘结强度下降；在零下五摄氏度以下贮存易冻结，使乳液受到破坏。

3.常用的树脂基料为聚醋酸乙烯乳液粘结剂。聚醋酸乙烯乳液粘结剂是聚醋酸乙烯和聚乙烯醇经聚合反应而得到的一种热塑性胶，通常称为乳白胶。

优点：聚醋酸乙烯乳液粘结剂为白色黏稠液体，程微酸性，能溶于多种有机溶剂，并能耐稀酸稀碱，由于分散剂是水，因此使用安全、无毒，无火灾爆炸危险，清洗方便。乳白胶可常温固化，韧性好。此外乳胶稳定性好，贮存期限可长达一年之久。

缺点：其主要缺点是耐水性、耐酸碱性和耐湿性差，对冷水有一定的耐水性，但对温水的抵抗力差。由于其耐水性和耐热性差，因此只能用于室内。在零下五摄氏度以下贮存易冻结，使乳胶受到破坏。

乳白胶广泛应用在饰面型防火涂料、钢结构防火涂料、电缆防火涂料、预应力混凝土楼板防火涂料、隧道防火涂料等的研制中。

4.常见的树脂基料为聚乙烯醇缩甲醛树脂。聚乙烯醇缩甲醛树脂是聚乙烯醇的水溶液与甲醛在酸性催化剂作用下经高温缩聚而成。

优点：聚乙烯醇缩甲醛树脂是靠水分蒸发而固化的，所以不需加固化剂就能室温固化，能够制成对于光滑的表面（如玻璃、金属及某些塑料）也有很好附着力的防火涂料，此外其涂膜的坚牢度、弹性、耐磨性、耐候性对热光的稳定性都很好。

缺点：其主要缺点是耐候性、耐酸碱性和耐湿性差。

5.常见的树脂基料为水溶性丙烯酸树脂。为使丙烯酸合成树脂成为水溶性，必须在合成过程中在树脂结构中引进亲水性极性基团。

优点：节省能源和无环境污染，防腐蚀性能好，光泽度高，适合于制备色浅的水溶性丙烯酸树脂涂料。

缺点：水和有机溶剂相比沸点低、冰点高、冰点或沸点差很窄，因此造成水性涂料的贮存稳定性低，施工环境的温度和湿度比溶剂型要求高。水的氢缔合能强，偶极矩大，溶解度参数大，比热容和蒸发热都大，因此涂膜表面张力大，起泡不易消失。

矿物质隔氧层：

选用氢氧化镁或氢氧化铝等无机阻燃剂，并表面改性活化处理，加入水玻璃（泡花碱），加入适当缓凝剂等材料，调配出矿物质防火泥材料。利用“2-Ø140/6D双螺杆灌浆机”填充灌浆到电缆成缆间隙之中。

陶瓷化硅橡胶带绝缘防火层：

选用深圳市安品有机硅材料有限公司或深圳市沃尔核材股份有限公司陶瓷化硅橡胶复合带产品。在燃烧之时，能有效形成坚硬陶瓷化壳体，阻隔热量，并具备一定绝缘性能，对电缆耐压性能有利。

膨胀隔离层（钢丝铠装）：

选用膨胀型阻燃体系加入脲醛树脂乳白色黏液或聚偏二氯乙烯乳液基料

酸源：多聚聚磷酸铵

炭源：季戊四醇

气源：三聚氰胺

抑烟剂：氧化铝

调配好原料加入双螺杆灌浆机直接挤包，同时加入低碳钢钢丝铠装，并在线绕包。

两层膨胀隔离层，重复上述操作流程。

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生产工艺流程：

1.铜导体绞合→12+18+24/500框式绞线机

2.导体屏蔽→

3.交联聚乙烯XLPE绝缘→

4.半导电绝缘屏蔽→

65+150+90三层共挤悬链式干法交联

5.铜带屏蔽→同芯式铜带屏蔽机

6.成缆→1+1+3/1600摇篮式成缆机或3150盘绞履带式牵引型成缆机

7.聚乙烯隔离套→SJ-120/25D挤塑机

8.矿物质隔氧层→

9.绕包防护层→

2-Ø140/6D双螺杆灌浆机，挤出灌浆防火泥并在线重叠绕包两层无纺布材料

10.膨胀隔离层（钢丝铠装）→

11.陶瓷化硅橡胶带绝缘防火层→

12.低烟无卤阻燃带绕包层→

2-Ø140/6D双螺杆灌浆机：放线与主机之间通过钢丝铠装机加入低碳钢钢丝+挤包膨胀层防火复合材料+在线重叠绕包陶瓷化硅橡胶复合带+在线重叠绕包低烟无卤阻燃带

13.膨胀隔离层（钢丝铠装）→

14.低烟无卤阻燃带绕包层→

2-Ø140/6D双螺杆灌浆机：放线与主机之间通过钢丝铠装机加入低碳钢钢丝+挤包膨胀层防火复合材料+在线重叠绕包2层低烟无卤阻燃带

15.低烟无卤外护套→SJ-150/25D低烟无卤挤塑机挤包外护套材料

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