[发明专利]额定电压6kV-35kV陶瓷化硅橡胶绝缘中压耐火电缆及加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷化硅橡胶绝缘中压耐火电缆，适用于有耐火要求的电力传输场合，如应用在特高层、高层大型建筑、电力传输、船舶工程、港口机械上，本发明还涉及该陶瓷化硅橡胶绝缘中压耐火电缆的加工工艺。

背景技术

目前，市面上耐火电缆主要有以下三类：1、云母带重叠绕包的低压耐火电缆；2、矿物质绝缘耐火电缆（简称MI电缆）；3、柔性中压耐火电缆，下面针对上述三种耐火电缆做一些技术上客观的评价：

1、云母带重叠绕包的低压耐火电缆

在导体上重叠绕包云母带，云母带在高温下仍能保持良好的绝缘性能，但是，由于云母层的特性限制，需采用多层大密度缠绕来弥补搭接缝处的搭接缺陷，维持工作时间不长，同时还存在小截面芯线（截面≤6mm²）生产加工比较困难，耐火性能一般，这使得该电缆重量、外径及制造成本居高不下。在火焰条件下，当伴有振动或水喷淋较长时间时，电缆内的云母层会逐步发脆脱落而造成耐火层失效，进而导致电缆因芯线短路或断路而不能确保正常工作。

为什么云母带绕包的耐火电缆不能使用在中压电缆上？

中压耐火电缆的结构是由其在高压下运行的电气参数所决定的，绝缘线芯必须由导电线芯、导体屏蔽、XLPE或EPR绝缘和绝缘屏蔽等组成。导体屏蔽的主要作用是缓和电缆内部电场应力集中，消除导体绞合的影响，改善电缆内部电场的径向分布以提高电缆的电气强度。由于各种原因，导体表面不可避免地存在着一些缺陷，例如毛刺、锐边等，这些缺陷会在电缆内部形成应力集中或局部放电点，在长期的运行过程中会导致电缆绝缘被击穿。而在导体表面绕包一层半导电橡布带+挤包半导电屏蔽层后，导体与半导电屏蔽层形成等电位，从而均化电场，消除缺陷。因此，制造中压耐火电缆，不能采取在导体上绕包耐火云母带的方式，这样会破坏绝缘线芯的整体结构，使导体屏蔽失去均化电场的作用，而耐火云母带的绝缘强度又较低，无法承受高场强的作用，电缆在耐电压试验或运行中会被击穿；而且云母带边缘的纤维还可能形成局部放电点，增大电缆的局部放电量。

2、MI电缆

二十世纪三十年代欧洲开发成功了矿物绝缘电缆（Mineral Insulated Cable），简称MI电缆。MI电缆的耐火性能非常优秀，问世后被广泛地应用在建筑物中，确确实实增加了防火安全性；但是由于其非常昂贵的设备投入，敷设效率不高、使用场合受限（如船舶工程等空间狭小的场合没有办法使用）、封头终端制作工艺复杂、不能弯曲、制造价格昂贵等缺点，限制了MI电缆的发展；同时MI电缆结构只能满足低压电缆的使用，无法用作中压电缆。

3、柔性中压耐火电缆

该类电缆是近两年刚推出的中压耐火电缆，主要是采用交联聚乙烯或乙丙橡胶作为线芯的绝缘材料，线芯的半导电导体或绝缘屏蔽材料采用了聚烯烃材料，聚烯烃材料的硫化方式为高温压力下硫化（硫化蒸汽压力10-14MPa），挤出需要加热，使用陶瓷化硅橡胶作为耐火垫层，在耐火垫层的外面设计隔氧层，在隔氧层的外面设置铠装层、外护套。当发生火灾或受到≥500℃温度烘烤后，由陶瓷化硅橡胶被高温催化成陶瓷状固体耐火层，即“类瓷质烧结层”（耐高温可达1500℃），以此来形成耐火功能。

现有中压耐火电缆的不足之处在于：当外界温度很高或遭遇火焰时，陶瓷化硅橡胶垫层形成“类瓷质烧结层”后不能产生很好的隔热功能，而电缆结构中线芯绝缘层使用的又是交联聚乙烯或乙丙橡胶，正常的工作温度也就为90℃，如遇高温，绝缘层会软化，在通电状态下很容易被击穿，因此，该种耐火电缆不能持续很长的耐火时间，即耐火性能不好。而且现有中压耐火电缆结构复杂，制造成本、外径、重量相对比较大。

发明内容

本发明的目的是提供额定电压6kV-35kV陶瓷化硅橡胶绝缘中压耐火电缆及加工工艺，通过采用以硅橡胶为基料的半导电导体和绝缘屏蔽料，半导电屏蔽料和陶瓷化硅橡胶的硫化体系一致，使得以硅橡胶为基料的半导电导体屏蔽料、陶瓷化硅橡胶绝缘料、以硅橡胶为基料的半导电绝缘屏蔽料能够在三层共挤设备中挤出，这样陶瓷化硅橡胶在作为绝缘层的同时兼作为耐火层，具备良好的耐火性能，同时简化电缆结构，减小电缆外径、重量，降低成本。