一种铜包铝导体低烟无卤A类阻燃电力电缆的制作方法

一种铜包铝导体低烟无卤a类阻燃电力电缆
技术领域
1.本发明涉及电缆设备的技术领域，特别是一种铜包铝导体低烟无卤a类阻燃电力电缆。


背景技术：

2.目前，随着科技水平的不断提高，中压阻燃电缆应用范围越来越广，敷设地方越来越多，在以往中压阻燃电缆大部分是采用阻燃和绕包层及护套来达到阻燃效果，但这种效果远远不能适用于现在的发展趋势
3.电线电缆的燃烧是由于外部加热而产生了易燃气体，要达到阻燃的目的，必须抑制引起燃烧的三要素，即:可燃气体、热量和氧气。因此，阻燃电线电缆一般采用的方法就是在护套材料中添加含有卤素的卤化物和金属氧化物，从阻燃的角度来评价，这是极好的方法，但是，由于这些材料中含有卤化物，在燃烧时释放大量的烟雾和卤化氢气体，所以，火灾时的能见度低，给人员的安全疏散和消防带来很大的妨碍，而人则更多地为有毒气体窒息致死。
4.随着科技水平的不断提高，阻燃问题已由过去的卤素阻燃化，进一步发展到低卤、无卤的阻燃化。目前，一般的低烟无卤耐火电力电缆内部结构主要采用在导体外包裹耐火层，以及外护套采用低烟无卤材料以达到耐火、低烟、无毒的性能。但是，现有的电缆在耐火性能上常常耐火时间太短，不能更好地适应高温环境的要求，且现有电力电缆燃烧时，也无法及时发出燃烧报警信息。


技术实现要素：

5.为此，需要提供一种铜包铝导体低烟无卤a类阻燃电力电缆，解决现有阻燃电缆耐火性能较低的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种铜包铝导体低烟无卤a类阻燃电力电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括外保护套和电缆芯，所述电缆芯包括导体和挤包在导体外侧面的内绝缘层，所述导体由多个铜包铝单线绞合而成；
7.所述外保护套由内向外包括有第一绝缘层、金属屏蔽层、第二绝缘层、阻燃层、耐腐蚀层和外保护层，所述电缆芯设置在第一绝缘层内，阻燃层内填充有阻燃填料；
8.所述阻燃填料按重量份数包括如下组分：3
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10份氢氧化铝、1
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5份氯化镁、1
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5份玄武岩纤维、1
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3份硼酸锌、1
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3份滑石粉、1
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5份聚磷酸和5
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10份硅酸盐。
9.进一步，5份氢氧化铝、4份氯化镁、2份玄武岩纤维、2份硼酸锌、1份滑石粉、3份聚磷酸和8份硅酸盐。
10.进一步，第一绝缘层和第二绝缘层之间设有第一隔绝层和第二隔绝层，第一隔绝层和第二隔绝层之间具有空间，形成氮气通道，所述电缆本体的两端分别设有氮气进口和氮气出口，所述氮气进口和氮气出口均与氮气通道连通，氮气通道内设有连接柱，所述连接柱的两端连接第一隔绝层和第二隔绝层。连接柱支撑第一隔绝层和第二隔绝层。
11.进一步，所述第二绝缘层上设有向外凸出的指示壳，所述指示壳延伸至阻燃层的中部，所述指示壳连接有一连接管，所述连接管沿电缆本体的径向贯穿第二绝缘层、金属屏蔽层和第二隔绝层，所述指示壳通过连接管与氮气通道连接，所述指示壳内设有高温指示剂，所述氮气出口处设有检测单元，所述高温指示剂用于产生电缆本体燃烧信号，所述检测单元用于检测电缆本体燃烧信号。
12.进一步，所述高温指示剂为碳酸氢钠，所述检测单元包括二氧化碳检测器和湿度检测器。碳酸氢钠受到加热分解能够产生二氧化碳和水，二氧化碳检测器和湿度检测器进行双重检测，使得结果更准确。
13.进一步，还包括电缆接头，电缆本体的数量为多个，所述电缆本体上设有冷却通道，所述电缆接头的两侧连接相邻的两个电缆本体，两个电缆本体的氮气进口和氮气出口通过冷却通道相连通，所述氮气进口处设有气泵。
14.进一步，所述电缆接头包括内壳体和外壳体，所述内壳体设置在外壳体内，所述内壳体和外壳体之间具有空间，形成所述冷却通道，所述外壳体上设有通气孔，所述通气孔与冷却通道连通，所述冷却通道内设置有支撑件，所述支撑件连接内壳体和外壳体，所述外壳体相对的两侧面均设有第一连接口，所述内壳体相对的两侧面均设有第二连接口，所述第一连接口和第二连接口位置相对应，两个相邻电缆本体在内壳体内电性连接，所述第一连接口和第二连接口具有连接套，所述连接套上设有通气口，氮气进口和氮气出口分别通过两个连接套上的通气口与冷却通道相连通。冷却通道包围内壳体，通氮气时，氮气也能够对内壳体进行降温，有利于电缆芯在内壳体电性连接的温度。
15.进一步，电缆接头还包括有吸附单元，所述吸附单元阻隔设置在冷却通道内，所述吸附单元包括二氧化碳吸附环和干燥环，所述二氧化碳吸附环和干燥环沿氮气的流动方向依次套设在内壳体上，所述二氧化碳吸附环内填充有二氧化碳吸附剂，所述干燥环内填充有干燥剂。避免一段电缆本体高温指示剂分解产生的二氧化碳和水影响下一段电缆本体的正常使用。
16.进一步，所述指示壳和连接管均为金属屏蔽材料，所述金属屏蔽层与连接管的外侧面连接，所述指示壳与连接管的连接处设有拦截网。表面高温指示剂掉落到氮气通道内，堵住氮气通道，且指示壳和连接管均为金属屏蔽材料，避免由于连接管贯穿金属屏蔽层导致电缆的金属屏蔽效果减弱。
17.进一步，所述第一绝缘层向设有凸出设置的连接杆，所述连接杆远离第一绝缘层的一端设有固定环，电缆芯和第一绝缘层之间填充有缓冲填料。用于电缆芯的固定。
18.进一步，所述耐腐蚀层的材料为碳纤维复合树脂，所述第一绝缘层、第二绝缘层的材料为交联聚乙烯。
19.上述技术方案具有以下有益效果：
20.1.本发明中，阻燃材料选用无机化合物进行填充，能够达到无低烟无卤的要求，电缆的阻燃等级达到了a级，相比于现有的阻燃填料，本发明的阻燃填料的配方具有更好的阻燃效果。
21.2.本发明中还设置氮气通道，氮气从氮气进口进入氮气通道，氮气在氮气通道内流动的过程中，不断的带走因电缆芯负荷电流而产生的热量，避免电缆芯产生的高温影响外保护护套的使用寿命。
22.3.本发明还在阻燃层内设置了高温指示剂，当电缆外部处于燃烧环境或者外部环境过高时，高温指示剂能够发出燃烧信号，并被氮气出口的检测器检测到，由此发出报警声，工作人员也能够根据报警信息，及时确定燃烧的电缆路段，本发明适用于高温、电缆连接线路负责的环境。
附图说明
23.图1为具体实施方式所述电缆本体的截面剖视图。
24.图2为图1中a
‑
a线处的局部剖视图。
25.图3为具体实施方式所述电缆接头的截面剖视图。
26.附图标记说明：
27.1、电缆芯；11、导体；12、内绝缘层；
28.2、外保护套；21、第一绝缘层；211、连接杆；212、固定环；213、缓冲填料；22、金属屏蔽层；23、第二绝缘层；231、指示壳；232、连接管；24、阻燃层；25、耐腐蚀层；26、外保护层；27、氮气通道；271、第一隔绝层；272、第二隔绝层；273、连接柱；28、氮气出口；281、二氧化碳检测器；282、湿度检测器；29、氮气进口；
29.3、电缆接头；31、外壳体；311、通气孔；32、内壳体；33、冷却通道；331、支撑件；332、气泵；333、吸附单元；3331、二氧化碳吸附环；3332、干燥环；34、连接套；341、通气口。
具体实施方式
30.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
31.实施例1
32.请参阅图1
‑
3，一种铜包铝导体11低烟无卤a类阻燃电力电缆，包括电缆本体，所述电缆本体包括外保护套2和电缆芯1，所述电缆芯1包括导体11和挤包在导体11外侧面的内绝缘层12，所述导体11由多个铜包铝单线绞合而成；
33.所述外保护套2由内向外包括有第一绝缘层21、金属屏蔽层22、第二绝缘层23、阻燃层24、耐腐蚀层25和外保护层26，所述电缆芯1设置在第一绝缘层21内，阻燃层24内填充有阻燃填料，第一绝缘层21和第二绝缘层23之间设有第一隔绝层271和第二隔绝层272，第一隔绝层271和第二隔绝层272之间具有空间，形成氮气通道27，所述电缆本体的两端分别设有氮气进口29和氮气出口28，所述氮气进口29和氮气出口28均与氮气通道27连通，氮气通道27内设有连接柱273，所述连接柱273的两端连接第一隔绝层271和第二隔绝层272。连接柱273支撑第一隔绝层271和第二隔绝层272。具体的第一隔绝层271和第二隔绝层272。
34.所述第一绝缘层21向设有凸出设置的连接杆211，所述连接杆211远离第一绝缘层21的一端设有固定环212，电缆芯1和第一绝缘层21之间填充有缓冲填料213。用于电缆芯1的固定，所述耐腐蚀层25的材料为碳纤维复合树脂，所述第一绝缘层21、第二绝缘层23的材料为交联聚乙烯。
35.所述第二绝缘层23上设有向外凸出的指示壳231，所述指示壳231延伸至阻燃层24的中部，所述指示壳231连接有一连接管232，所述连接管232沿电缆本体的径向贯穿第二绝缘层23、金属屏蔽层22和第二隔绝层272，所述指示壳231通过连接管232与氮气通道27连
接，所述指示壳231内设有高温指示剂，所述氮气出口28处设有检测单元，所述高温指示剂用于产生电缆本体燃烧信号，所述检测单元用于检测电缆本体燃烧信号。高温指示剂可以为草酸钙、碳酸钙、碳酸氢钠或碳酸钠等，不同化合物的选择可以用于指示不同的温度。
36.所述指示壳231和连接管232均为金属屏蔽材料，所述金属屏蔽层22与连接管232的外侧面连接，所述指示壳231与连接管232的连接处设有拦截网。表面高温指示剂掉落到氮气通道27内，堵住氮气通道27，且指示壳231和连接管232均为金属屏蔽材料，避免由于连接管232贯穿金属屏蔽层22导致电缆的金属屏蔽效果减弱。本实施例中，金属屏蔽层22为铜丝编织网，指示壳231和连接管232材料为表面镀铜的钢材料。
37.本实施例中，所述高温指示剂为碳酸氢钠，所述检测单元包括二氧化碳检测器281和湿度检测器282。碳酸氢钠受到加热分解能够产生二氧化碳和水，二氧化碳检测器281和湿度检测器282进行双重检测，使得结果更准确。相对于常规的电信号连接检测，本发明方法避免了信号连接电线的使用，且，二氧化碳检测器281和湿度检测器282在检测二氧化碳和水分增加量时，也可以检测二氧化碳和水的增加量是否呈1:1的关系，依次来表征是碳酸氢钠受热发生分解。
38.具体的，二氧化碳检测器281型号为jsa5
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co2
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ir，湿度检测器282的型号为tht
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n163a，二氧化碳检测器281和湿度检测器282连接报警器或控制中心。
39.本实施例中，两个电缆本体通过一个电缆接头3连接，进一步，所述电缆接头3包括内壳体32和外壳体31，所述内壳体32设置在外壳体31内，所述内壳体32和外壳体31之间具有空间，形成冷却通道33，所述外壳体31上设有通气孔311，所述通气孔311与冷却通道33连通，所述冷却通道33内设置有支撑件331，所述支撑件331连接内壳体32和外壳体31，所述外壳体31相对的两侧面均设有第一连接口，所述内壳体32相对的两侧面均设有第二连接口，所述第一连接口和第二连接口位置相对应，两个相邻电缆本体在内壳体32内电性连接，所述第一连接口和第二连接口具有连接套34，所述连接套34上设有通气口341，氮气进口29和氮气出口28分别通过两个连接套34上的通气口341与冷却通道33相连通，所述氮气进口29处设有气泵332。冷却通道33包围内壳体32，通氮气时，氮气也能够对内壳体32进行降温，有利于电缆芯1在内壳体32电性连接的温度。
40.通气孔311的作用可以是向电缆内补充氮气，也可以为氮气的出口，无需使用时，通气孔311使用堵头堵住。
41.第一连接口用于容纳电缆本体通过，第二连接口用于容纳电缆芯1通过，具体的，内壳体32的内部可以设置有多组连接单元，本实施例中，电缆本体具有三个电缆芯1，内壳体32内设有三组连接单元，连接单元包括两个相对设置的弹性片和一个连接两个弹性片的连接片，两个电缆本体的电缆芯1伸入内壳体32内后，弹性片能够压住导体11，由此实现两个电缆本体的电连接。
42.电缆接头3还包括有吸附单元333，所述吸附单元333阻隔设置在冷却通道33内，所述吸附单元333包括二氧化碳吸附环3331和干燥环3332，所述二氧化碳吸附环3331和干燥环3332沿氮气的流动方向依次套设在内壳体32上，所述二氧化碳吸附环3331内填充有二氧化碳吸附剂，所述干燥环3332内填充有干燥剂。避免一段电缆本体高温指示剂分解产生的二氧化碳和水影响下一段电缆本体的正常使用。
43.本实施例中，二氧化碳吸附剂为氢氧化钙，干燥剂为硅胶颗粒，为了方便安装电路
接头的内部结构，外壳体31可以设置为可拆卸结构(附图未显示)。
44.本实施例中，阻燃填料按重量份数包括如下组分：5份氢氧化铝、4份氯化镁、2份玄武岩纤维、2份硼酸锌、1份滑石粉、3份聚磷酸和8份硅酸盐。
45.实施例2
46.与实施例1的不同点在于，阻燃填料按重量份数包括如下组分：3份氢氧化铝、1份氯化镁、1份玄武岩纤维、1份硼酸锌、3份滑石粉、5份聚磷酸和10份硅酸盐。
47.实施例3
48.与实施例1的不同点在于，阻燃填料按重量份数包括如下组分：10份氢氧化铝、5份氯化镁、5份玄武岩纤维、3份硼酸锌、1份滑石粉、1份聚磷酸和5份硅酸盐。
49.目前市场阻燃等级最高的也就a类阻燃，其非金属物质容量为7l/m，火焰温度为815℃，燃烧时间为40min，炭化高度不大于2.5m，
50.实施例1
‑
3的电路进行阻燃测试时，实验结果如表1所示：
51.表1.实施例1
‑
3的阻燃性能。
[0052] 火焰温度/℃燃烧时间/min碳化高度/m氧指数/％实施例1850600.845.3实施例2850601.236.1实施例3850601.439.7
[0053]
由表1可以看出，本发明的阻燃填料阻燃性能良好，热稳定性和抵抗热分解能力强，适合于高温下电缆的使用。
[0054]
本发明适用于高温、连接线路复杂的电缆连接环境，使用时，电力电缆可以全部是本发明中的电缆本体的结构，也可以是在高温段使用本发明的电缆，其余段使用常规的电缆，本发明的电缆本体可以通过电缆接头3进行连接。
[0055]
本发明的使用过程：
[0056]
多个电缆本体通过电缆接头3连接形成电缆线路。
[0057]
电缆线路首端的电缆接头3上的通气孔311向冷却通道33通气氮气，在气泵332的作用下，进气氮气通道27，氮气通道27在流动的过程中，不断的带走因电缆芯1电流载荷而散发的热量，氮气在流经电缆线路中部的电缆接头3的冷却通道33时，对内壳体32进行降温，有利与电缆芯1连接的稳定性，中部的电缆接头3的通气孔311，起到补充氮气的作用，氮气最后从电缆线路末端的电缆接头3流出；
[0058]
当电缆外部的环境燃烧时，本发明的阻燃层24能够起到良好的阻燃效果，同时，由于外部的高温将使得，指示壳231内的碳酸氢钠发生分解，生成二氧化碳和水，二氧化碳和水随着氮气从氮气出口28流出，二氧化碳检测器281和湿度检测器282能够精准经常出来，并发出报警指示，通知工作人员及时进行检查和灭火处理，有效杜绝燃烧情况的进一步扩大。
[0059]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终
端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
或“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
[0060]
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。