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新型材料电缆发展前景及辐照交联低烟无卤阻燃耐火电线电缆

来源:BCC 2012年12月12日 08:10

一、新型材料电缆发展前景广阔

铜材市场价格上涨,居高不下,给电线电缆企业的生产和经营带来了很大的压力,上海八方电缆有限公司另辟蹊径寻求能代替铜导体的新型材料,以缓解当前的局面,他们从铜、铝导体的适用范围、关键技术指标、普通电线电缆以及阻燃耐火电线电缆等诸方面,对铝导体代替铜导体的可行性进行了分析和探讨,并把握了辐照交联低烟无卤阻燃耐火电线电缆的特点。

铜、铝导体的适用范围、关键技术指标以及在普通和阻燃耐火电线电缆应用的可行性。

在适用范围方面铜导体:主要应用于电力电缆、控制电缆和电气装备线等,并符合GB/T12706-2002、GB9330-88、GB5023-97及JB8734-98等标准;铝导体主要应用于电力电缆、架空电缆和钢芯铝绞线等,并符合GB/T12706-2002、GB12527-90、GB14049-93及GB/T1179-99等标准;铝合金导体主要应用于电力电缆、架空电缆和钢芯铝绞线等,特别是高强度的铝合金导体主要应用于钢芯铝绞线,并符合GB/T12706-2002、GB12527-90、GB14049-93及GB/T1179-99等标准;铜包铝导体主要应用于射频同轴电缆等。关于铜、铝导体的关键技术指标关于铜导体熔点为1083℃,导体电阻率≤0.017241Ω.mm2/m,密度为8.89g/cm3;铝导体熔点为658℃,导体电阻率≤0.0284Ω.mm2/m,密度为2.7g/cm3;铝合金导体导体电阻率≤0.032226Ω.mm2/m。

普通电线电缆采用铝导体代替铜导体的可行性在实用的关键技术指标为载流量,而它取决于20℃导体直流电阻,采用某一截面的铜导体,可以选用比其大一截面的铝导体代替,按目前市场的铜、铝价格,铝导体的成本约为铜导体的60%,如大量使用铝芯电缆不仅可以降低材料成本,而且可以有效的抑制铜价的上涨;从机械强度看,大量选用铝芯电缆,由于其机械强度远远地低于铜芯电缆,又限制了其推广与应用;从电能损耗和可靠性看,大量选用铝芯电缆,不仅电能损耗大,而且可靠性差,这是因为许多大型建筑物干线用的是铜导体,而末端支路用的是铝导体,铜、铝导体直接相连,在空气作用下,发生铜、铝导体接触的电蚀作用,长期运行,在电蚀作用下,接头处将产生松动,导致接触电阻加大,结果是接头处经常发生短路而引起火灾事故。阻燃和耐火电线电缆采用铝导体代替铜导体的可行性中,前者按GB/T18380-2001标准,试验要求为火焰温度>815℃,供火时间为20或40min,炭化高度2.5m,即为合格的阻燃电缆。而铝导体的熔点仅为658℃,在这种温度和时间下,铝导体可能已熔化,尽管有可能其炭化高度2.5m,这种状况下的铝芯电缆,谁又能说其是合格的阻燃电缆呢?没有判断依据;后者按GB/T19216-2003标准,试验要求为在试样施加额定工作电压,持续供火800℃、90min,2A熔丝不熔断,指示灯不熄灭,即为合格的耐火电缆。在这种持续供火800℃、90min条件下,铝导体已熔化,2A熔丝熔断、指示灯将熄灭。因此,耐火电缆采用铝导体不符合标准要求。

仅从价格方面考虑,普通电线电缆采用铝导体代替铜导体完全可行;从技术角度看,普通电线电缆采用铝导体代替铜导体不是很理想,存在电阻率和强度问题;而阻燃耐火电线电缆采用铝导体代替铜导体则不符合标准要求;从新材料选型上看,如采用铜包铝导体代替铜导体,则不符合相关电缆标准要求;而采用铝合金导体代替铜导体,则符合标准要求,但由于其要求较高,并且大多是用在一些特殊场合,如跨江架空导线、航空领域等。因此,建议从铝合金导体的材料配方和工艺技术等方面入手,开发一些新型材料,使其在电阻率、抗拉强度、伸长率、熔点和价格等方面更接近于铜导体,不失为一条好路。因为这样,既能符合标准要求,又能解决铜材价格高涨的问题。

二、辐照交联低烟无卤阻燃耐火电线电缆特点

在当今的工业化社会里,能源和信息是社会的两大支柱,而无论是电能还是信息的传输,都离不开电线电缆,特别是高层商贸楼宇、地铁、隧道及核电站等。为满足上述场所的防火和环保的法规要求,应敷设低烟无卤阻燃耐火电线电缆。众所周知,普通的聚氯乙烯绝缘电线电缆尽管具有优良的机械、电气及加工性能,但最大的缺欠是易燃、发热量高、火焰传播速度快,燃烧时会释放出大量的有毒有害的腐蚀性气体和浓烟,造成“二次灾害”。这些气体和浓烟不仅危及到生命安全,而且还严重腐蚀设备和建筑物,同时给消防救生和财产撤离工作造成很大的困难。这一切使人们进一步认识到电缆除阻燃外,还必须具备耐高温、抗老化、无烟无毒和低腐蚀等特性,因此,开发低烟、无卤、无毒的消防产品已成为当前电缆行业的一个综合性发展方向。

辐照交联低烟无卤阻燃及耐火电线电缆,是运用国外进口低烟无卤料,利用电子加速器产生的高能电子束流对电缆进行辐照交联,使电缆的绝缘层由线型分子结构变为三维立体网状结构,形成了小于水分子的三维晶格,在聚乙烯表面及内部形成致密层,从而有效地阻止了氢氧化物与水分子的结合,这种交联方式不仅提高了电线电缆的耐温、耐磨及阻燃性能,更主要的是起到了阻水作用。此交联方式无高温、无水,既能使聚乙烯交联,又能提高电缆的阻燃及电气性能。使电缆具有低烟、无卤、阻燃、耐火和耐高温等特点。具体性能如下:耐温等级高:导体长期允许工作温度为135℃(普通电缆为70℃或90℃);阻燃性能好:成束燃烧试验为A类。(普通电缆为C类);无烟气毒气,透光率≥90%,PH值≥6.0(普通低烟无卤电缆透光率≥60%,PH值≥4.3);机械性能优。耐磨次数达16万次,使用寿命超过50年。

适用范围有辐照交联低烟无卤阻燃及耐火电线电缆适用于10kv及以下动力输配电系统、控制线路和各种要求阻燃、耐火、无烟、无毒和耐高温的重要场所,可广泛应用于核电站、电厂、钢厂、油井、机房、学校、娱乐场所、人员密集场所和高层楼宇等。

随着社会的进步,科学的发展和人们环保意识的提高,对辐照交联低烟无卤阻燃及耐火电线电缆需求量将越来越大,同时对替代铜导体的新型材料的研究也将逐步深入,相信辐照交联低烟无卤阻燃及耐火电线电缆的发展将具有十分广阔的前景。

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