电线电缆的绝缘类型及其选择

的绝缘料 ,允许生产 6 kV 级的电缆 ,但不宜用于 6 kV 较重要回路 。电缆敷设方便 ,做终端和中间 接头较简便 。
普通聚氯乙烯适用气候温度范围为 - 15 ～ 60 ℃,敷设时温度不能低于 - 5 ℃,低于 0 ℃时 宜先对电线 、电缆加热 ,低于 - 15 ℃的严寒地区 应选用耐寒聚氯乙烯线缆 。在高温或日光照射 下 ,绝缘会加速老化 。添加耐热增塑剂后 ,可制 造出长期允许工作温度达 90 ℃的线芯 、105 ℃的 耐热聚氯乙烯线缆 ,适应在温度 50 ℃以上的环 境使用 ,但要求电线接头处或绞接处锡焊处理 。
—
—
机
抗张强度
械 性
/M Pa
能 伸长率 / ( % )
≥20 750～850
比重
0. 92～0. 96
耐阳光性
差
≥18
300～800 0. 86 优
≥15
400～900 1. 23～1. 25
优
15～30
450～700 0. 96～1. 02
差
≥20
≥5 (不加补强 剂和填料 )
100～600 1. 12～1. 28
·供配电 ·
寒 ,耐高温 。环境适应性强 , 抗风化和光照 , 耐 氧 、耐臭氧 、耐潮湿 。采用氯磺化聚乙烯护套的 乙丙橡胶绝缘电缆适用于要求阻燃的场所 。我 国尚未广泛应用 ,欧洲早已大量使用 。 1. 6 硅橡胶绝缘性能
电线电缆常用硅橡胶为甲基乙烯硅橡胶 ,工 作温度范围宽 ,为 - 60 ～180 ℃。硅橡胶具有较 好的弯曲性能和低温性能 ,抗撕裂 、抗张强度差 。 硅橡胶线缆主要用于高温移动电缆 、软电力电 缆 、电机引接线 、低温环境高温运行场所 。 1. 7 氯丁橡胶 、丁腈橡胶 、氯磺化聚乙烯橡胶性
根据 GB / T 18380—2001《电缆在火焰条件下 的燃烧试验 》第 3部分成束电线或电缆的垂直燃 烧试验方法 ,阻燃电缆分级如表 3所示 。
表 3 阻燃电缆燃烧试验分级表
阻燃 级别
试样非 金属材料 体积 /L
供火 时间 /m in
供火温 度 /℃
合格指标
试样上炭化的长度
A
≥7
40
最大不应超过距喷
氟塑料电缆主要用于耐高温场合 ,如耐高温 通信电缆 、耐高温引接线和安装线 、高温补偿导 线和工业用耐高温电力和控制信号电缆 ,原子反 应堆用耐辐射电缆和机车车辆 、航空航天器用线 缆等 。
·42·
·供配电 ·
特性
成分 体积电阻率
/ (Ω ·cm )
表 2 橡胶类电线电缆绝缘材料特性
天然橡胶 NR
·44·
和工艺性能 ,制造困难 ,同时又使材料成本提高 , 因此 ,要合理 、适当地选择氧指数 。一般应以绝 缘 、护套 、填充料等几方面考虑采取阻燃措施 。 一般绝缘材料氧指数达到 30,产品即可达到阻燃 等级 C级 。若护套料 、填充料都采用阻燃材料 , 则产品阻燃等级可达到 B 级和 A 级 。电缆用阻 燃材料分为含卤型及无卤型加阻燃剂两种 。 2. 1 含卤型阻燃材料
通常采用聚氯乙烯做外护套材料 ,在露天环境下 长期经强烈阳光照射时应采取覆盖遮荫措施。 XL PE电缆 宜 采 取 防 止 水 树 形 成 的 干 式 交 联 和 内 、外导电与绝缘层三层共挤的防水构造 ,特别 对于 6 kV 及以上的重要回路和水下敷设时 。 1. 3 氟塑料绝缘性能
氟塑料的突出特点是电绝缘性能优异 ,适合 高频信号传输 ,耐 150～200 ℃高温 ,可提高载流 量 ,阻燃性好 , 氧指数高 ,燃烧时火焰扩散范围 小 ,产生的烟雾量少 ,还具有优良的耐气候老化 性能和机械强度 ,不受各种酸 、碱和有机溶剂影 响 。但其比重大 ,价格昂贵 。
普通聚氯乙烯有一定阻燃性 ,但燃烧时会释 放有毒烟气 ,不宜用于着火燃烧时需满足低烟、 低毒要求的场合 ,如地下客运设施 、地下商业区 、 高层建筑和特殊重要公共设施等人流较密集的 场所或重要性高的厂房 。欧洲国家已规定在民 用建筑中淘汰聚氯乙烯线缆 。
聚氯乙烯线缆不适用在含有苯及苯胺类 、酮 类 、吡啶 、甲醇 、乙醇 、乙醛等化学剂的土质中 ;不 宜用在含有三氯乙烯 、三氯甲烷 、四氯化碳 、二硫 化碳 、醋酸酐 、冰醋酸的环境中 。 1. 2 交联聚乙烯性能
不耐臭氧 ,耐 磨 ,气密性好 ,
自粘性强 ,
耐氧 ,耐臭氧 , 耐磨 ,色安 定性好
耐氧 ,耐臭 氧 ,抗撕裂 , 抗张强度差
耐压 、耐磨等性质
电绝缘性差
阻பைடு நூலகம்性 (氧指数 )
差 (18)
差 (10～29)
1. 4 橡皮绝缘性能 采用天然橡胶绝缘 ,电压等级主要为 1 kV ,
可以生产 6 kV 级 。弯曲性能好 ,能在严寒气候 下敷设 ,特别适用于移动式电气设备等经常需弯 移或有较高柔软性要求的回路和水平高差大和 垂直敷设的场合 。遇到油类及其化合物时很快
作 温
下限
度 /
短路时最高
℃
容许温度
≥20 60～65 - 50～ - 60
200
≥35 80～90 - 40～ - 60
250
≥20 70～80 - 35～ - 55
—
15～20 80～85 - 15～ - 40
—
≥25
≥30
90～105 - 40～ - 60
180～200 - 70～ - 115
含卤型阻燃材料常用的有聚氯乙烯 、聚四氟 乙烯 、氯磺化聚乙烯 、氯丁橡胶等 。由含有卤素 的碳氢化合物组成 ,常在配方中添加阻燃剂 (如 含卤阻燃剂十溴联苯醚 、氯化石蜡等 )提高阻燃 性 。材料受热燃烧分解时释放出卤化氢 ,能捕捉 活性自由基 OH 根 ,从而使材料的燃烧延缓或熄 灭 ,达到阻燃的目的 。含卤型阻燃材料又可分为 一般含卤型和低烟低卤型两类 。
1 常见电线电缆绝缘材料特性和应用
常见电线电缆绝缘材料特性和应用介绍如 表 1、表 2所示 。 1. 1 聚氯乙烯 ( PVC )性能
聚氯乙烯塑料价格便宜 , 物理机械性能较 好 ,挤出工艺简单 ,比重轻 ,耐油和耐腐蚀好 ,但 绝缘性能参数一般 ,因此大量用来制造 1 kV 及 以下的低压电线电缆 。采用添加了电压稳定剂
乙丙橡胶 EPDM
氯丁橡胶 CR
丁腈橡胶 NBR
氯磺化聚乙烯 橡胶 CSM
硅橡胶 S IR
90%以上为聚 乙烯和丙烯
异戊二烯
聚合物
氯丁二烯 聚合物
丁二烯和丙烯 腈聚合物
氯和二硫化碳 与聚乙烯氯化
和氯磺化
硅氧烷缩聚
1015 ～1016
1015 ～1016
1010 ～1011
1010
1014
1012 ～1013
良 (29～57) 差 (17～20) 良 (25～52)
可 ～优
就被损坏 ,在可能经常被油浸泡的场所宜使用耐 油型橡胶护套电缆 。 1. 5 乙丙橡胶 (交联乙烯 2丙烯橡胶 EPR)绝缘
性能 乙丙橡胶长期允许工作温度为 90 ℃,短路 热稳定允许温度为 250 ℃。温度适应范围大 ,耐
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电
介电常数
气 绝
( 103 Hz时 )
缘 性
介质损耗角正切
能
( 103 Hz时 )
2. 3～3 0. 003
3～3. 5
0. 004 (50 Hz时 )
7. 5～9 0. 03
13 0. 055
7～10
3～3. 5
0. 03～0. 07 0. 001～0. 01
介电强度 / ( kV /mm )
工
上限
能 氯丁橡胶 、丁腈橡胶电绝缘性能差 ,不适合 做电缆绝缘材料 ,但氯丁橡胶耐油 、耐候性好且 阻燃 ,丁腈橡胶耐油 、耐磨 ,适合作为有相应要求 的电缆护套 。氯磺化聚乙烯橡胶耐氧 、耐臭氧 、 耐磨 ,阻燃性和色安定性好 ,可制成不同鲜艳颜 色的电缆外护套 。
2 阻燃电缆
阻燃电缆是指在规定试验条件下燃烧 ,火焰 蔓延在限定范围内 ,撤去火源后 ,残焰和残灼能 在限定时间内自行熄灭的电缆 。
XLPE电缆也具有结构简单 、制造方便 、比重 轻 、敷设方便 、耐腐蚀 、做终端和中间接头较简便 等特点 。比 PVC电缆耐低温性能好 ,绝缘层硬度 和强度比 PVC绝缘大 ,剥离难度大 。XLPE电缆 不含卤素 ,不阻燃 ,燃烧时不会产生大量毒气及 烟雾 ,若添加阻燃剂 ,会使机械及电气性能下降 。 可采用辐照工艺提高耐温至 125 ～135 ℃,并提 高机械及电气性能 。对紫外线照射较敏感 ,因此
B C
≥3. 5 ≥1. 5
40 20
≥815
嘴底边向上 2. 5 m; 停止供火后试样上
D
≥0. 5
20
的有焰燃烧时间不
应超过 1 h
注 : D 级别适用于试样外径 ≤12 mm 的电线电缆 。
空气中氧气占 21% ,因此氧指数超过 21 的 材料在空气中会自熄 。阻燃电缆所用材料的氧 指数越高 ,阻燃性能越好 ,但是随着氧指数的提 高 ,会损失一部分其他性能 ,如材料的物理性能
伸长率 / ( % )
表 1 塑料类电线电缆绝缘材料特性
氟塑料
聚氯乙烯 PVC
交联聚乙烯 XLPE 四氟乙烯与乙烯共聚物 聚全氟乙丙烯
ETFE (俗称 F240)
FEP (俗称 F246)
1013 ～1014 5～6
≥1016 2. 3
≥1017 2. 0
≥1017 2. 1
0. 05～0. 15
≤0. 000 5
耐 腐 蚀 、耐 油 , 做 外护套时经常采 用并做成黑色 ,更 耐光照 、耐臭氧 可自熄 ,含卤有毒
耐腐蚀 ,对紫外线 照射较敏感
不阻燃 ,无卤无毒
耐腐蚀 、耐氧 、 耐腐蚀 、耐氧 、耐臭氧 、
耐臭 氧 、防 水 防水 、耐光照
耐光照
非燃
非燃
20年来 ,已成为我国中 、高压电力电缆的主导品 种 ,可适用于 6 ～330 kV 的各个电压等级 ,采用 惰性气体干法化学交联的 XLPE 电压等级可达 500 kV级 。目前 ,相同截面的 1 kV 级 XLPE电缆 比 PVC电缆载流量约提高 1 /4,价格约高出 1 /3, 绝缘厚度更薄 ,质量更轻 ,两者的性价比已相差 不大 。低压 XLPE电缆自 20世纪 90年代中期投 入应用以来 ,发展迅速 ,目前已与 PVC电缆各占 市场一半份额 。
在高压输配电网络中 ,架空线路长度占总量 的 90%以上 ,特别是 110～500 kV 高压输配电线 路中更占绝大多数 。电缆主用应用于配电 、用电 端 ,因 此 , 35 kV 以 下 中 低 压 电 缆 的 生 产 量 占 98%以上 。1992年以前 ,粘性油浸渍绝缘电力电 缆是我国中压电缆的主导产品 。从 1960 年起 , 我国 66～500 kV 电压等级电缆只有充油电缆一 种 ,但近年来两者均被交联聚乙烯 ( XLPE)绝缘 电缆所取代 。有机高分子材料的发展和应用推 动了电线电缆产品的更新换代 ,如今塑料和橡胶 两大类有机高分子材料已占电线电缆绝缘材料 主导地位 ,衍生出类型繁多的适用于不同用途和 环境要求的电线电缆产品 。
关键词 : 架空线路 ; 电线电缆 ; 绝缘材料 ; 阻燃电缆 ; 耐火电缆
中图分类号 : TM 247 + . 1 文献标志码 : A 文章编号 : 167428417 (2011) 0320041206
祖锦帆 (1970 —) ,男 , 工程师 , 从事工业与 民用建筑电气设计工 作。
0 引 言
XLPE电绝缘性能参数优越 ,经过高分子交 联后成为热固性材料 ,机械性能和耐热性好 。近
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·供配电 ·
特性
体积电阻率 / (Ω ·cm ) 电气绝缘 介电常数 (50 Hz时 )
性能 介质损耗角 正切 (50 Hz时 ) 介电强度 / ( kV /mm ) 上限
工作温 下限 度 / ℃ 5 s内短路最高 机械性能 抗张强度 /M Pa
·供配电 ·
电线电缆的绝缘类型及其选择
祖锦帆 (中国石油哈尔滨石化分公司 , 黑龙江 哈尔滨 150056)
摘 要 : 使用场合 、环境 、用途的多样性决定了电线电缆类型的多样性 。对塑料
和橡胶两大类电线电缆的绝缘材料特性作了详细的分析 、比较 ,重点介绍了阻燃 电缆和耐火电缆的特点 、使用场合及选择要点 。指出在应用时应合理 、正确地选 择经济 、适用的电缆 。
≤0. 000 6
≤0. 000 1
≥20 70 - 15 160 ≥17. 6 ≥200
18～28 90 — 250 ≥17
≥400
≥18 150 - 120 — ≥40 ≥250
20～24 200 - 80 — ≥22 ≥300
比重 环境适应性 阻燃性
1. 5
0. 92
2. 1～2. 2
2. 1～2. 2
优
200～800 0. 97 优
耐酸碱性 耐碱 ,不耐浓强酸
优
优
优
优
差
耐油和 环
差
不耐油 ,能溶 耐油性仅次 耐油 ,耐极性 耐油 ,能溶于芳
差
境
有机溶剂
于烃类溶剂 于丁腈橡胶 溶剂性差 香烃及氯代烃
适
应 性
其他
须适当处理以 具备耐油 、耐酸 碱 、耐热 、耐寒 、
耐臭氧 , 自粘性差
耐臭氧 ,电 绝缘性 、储 存稳定性差