耐高(gāo)溫電纜性能及(jí)特點:
前(qián)言一般的電線電纜是以塑料和(hé)橡膠為絕緣護套 , 這些材料都是常規工程材料 , 具有豐(fēng)富的來源(yuán),能夠滿足大規模生產 , 而且成本相對較(jiào)低。
但對於一些特殊行業如石油化工、鋼鐵(tiě)、航空航天、造船(chuán)、、食品、塑料機械、鍋爐等與熱與高溫有關的行業,都需要能(néng)夠耐一定較高溫度的(de)電線電纜 , 普通(tōng)的電線電纜顯然不能使(shǐ)用,需能耐高溫的電線電纜才能保證其電力(lì)和(hé)信號的安全運行。
隨著我國經濟快速發展, 特(tè)種行業對高溫電纜(lǎn)的需(xū)求已顯高(gāo)速增長(zhǎng)階斷,耐熱和高溫電纜每年(nián)以20% 的速度增長,高溫電纜作(zuò)為特種電纜的重要組成部分,具有的生命力,供不應求,我國每年從國外進口約二十億元用於國內建設。
下麵我們了解一下什麽樣的工作(zuò)溫度稱為耐(nài)熱(rè)與高(gāo)溫電纜。
電工委員會( IEC )對絕緣的耐熱的等級。
一般按表 1 規定分為:
表 1 耐熱的(de)等級的規定
耐 熱(rè) 等 級 | Y | A | E | B | F | H | C |
最高允許工作溫度 / ℃ | 90 | 105 | 120 | 130 | 155 | 180 | ≥180 |
我們普通(tōng)用的電線電纜絕(jué)緣和護套為普通工(gōng)程橡膠和塑料(liào)為基本樹脂 , 但要求是絕緣級的 。
常見電纜用橡膠材料有 : 丁本橡膠 、 乙丙橡膠 、 天然橡膠和氯磺化聚乙烯等 , 工作溫度為( 60~ 75)℃ ; 常見電纜用塑料材料有聚氯乙烯 、 聚乙烯 ( 包(bāo)括交聯聚(jù)乙烯)和聚丙烯等(děng),工作溫度為( 70 ~ 90 )℃ 。
由此可見 , 這些電纜不是嚴格意義上的耐熱或高溫電纜。
耐熱電纜一般指(zhǐ)( 90 ~ 155 ) ℃ 及以下的電纜,而高(gāo)溫電纜則是 180 ℃ 及以上的電纜。
而要解決普通電纜不耐高溫的狀況,則是要對材料進行(háng)改進,或使用能夠耐高溫的絕緣級材料。
二、耐熱和高(gāo)溫電線電纜的主要特點
耐熱和高溫電線電纜(lǎn)一(yī)般(bān)是由兩種需求決定的(de) 。
*種是電線電纜(lǎn)環境溫度較高 , 電(diàn)纜在長期在高溫下能夠正常傳輸信號或電能;另(lìng)一種是電力傳(chuán)輸電纜,主要是增加截流能力為主要目的。
高溫環境下工作的電纜 。
普(pǔ)通電纜在高溫時易產生絕緣老化(huà)和焦燒現象 , 使用電纜失去性能 , 受破(pò)壞而不(bú)能使(shǐ)用 。
高溫電(diàn)纜在額定(dìng)高溫下(xià)能夠(gòu)正常(cháng)穩定(dìng)地(dì)工作 , 信號或(huò)電能傳輸性能不受影響 , 還能保證電纜具有較長的使用壽命。
這類功能電纜是高溫電纜(lǎn)最常見最多(duō)的一種(zhǒng),使用特性也最(zuì)易於理解(jiě)的。
增載型高溫電纜,主要是為了保證載流的前題下減小電纜外徑(jìng)和重量 , 向輕量化發展的 。
一般來說 ,電纜的工作溫度越高 , 同樣截麵的電纜通過的載流(liú)量越大 。
象飛機和汽車等場合 , 減輕重量的意義相當大 , 利用高溫電纜大大減少了截麵 。
工作溫度從 90 ℃ 升到 155 ℃,則載流能力上升 50%,同樣載流量下,電纜重量要減輕一半,成本也有所降低。
當然高截流的同時,大多數絕緣(yuán)材料的電能損耗也會有所增加。
三、耐熱(rè)型電線電纜
耐熱型電線電纜(lǎn)分:耐熱材料和普通材料的耐熱改性兩種。
(一)耐熱材(cái)料(liào)的電線(xiàn)電纜
耐熱材料的電線電纜是絕緣和護套材料本體樹脂具有耐熱性(xìng)能,主要品種有:聚(jù)氨脂(可達 155 ℃ 級) 、
聚脂(可達135℃ )、聚偏氟乙(yǐ)烯(150 ℃ )和(hé)尼龍(可達 115 ℃ )的絕緣或護套材料。
常用於通(tōng)信(xìn)、汽車 、 電機、建築等行業。
(二)普通電纜材料通過(guò)各種方式的改性而達到耐熱性:
1 、橡膠材料(liào)的(de)耐熱改性
橡膠材料因其(qí)耐(nài)熱性差 , 因而提高工作溫(wēn)度的餘度較小 , 普通橡膠填加較多熱穩定劑和經(jīng)交聯處理才能達到 90 ℃ ,因而不能稱為耐熱電纜。
主(zhǔ)要應用於橡膠絕緣移動用(yòng)軟(ruǎn)電線、橡膠(jiāo)絕緣軟(ruǎn)電力電纜和控製電(diàn)纜等。
但三元乙丙橡膠可經改性 , 使耐(nài)溫等級提高到 135 ℃ , 加上具有較好的絕(jué)緣性(xìng)能 , 因而(ér)在橡膠方麵(miàn)具(jù)有較(jiào)好的發展前景。
2 、聚氯乙烯電纜的改性
普通聚氯乙烯電纜的工作溫度為 70 ℃ ,聚(jù)氯乙烯電纜料的高可混性,使(shǐ)其改性成為可能,多量的(de)熱穩定劑(jì)的使用,可便(biàn) PVC 的耐熱從(cóng) 70 ℃ 上升到 90 ℃ 或 105 ℃ ,因而大大擴大了 PVC 這種老式材料的適用性,也許這就是 PVC 電纜長盛不衰的原因之一吧,90 ℃ PVC 電纜料常用於交聯聚乙烯電纜護套,主要(yào)用於電力(lì)、控製和電氣裝備線纜,由於 PVC 的改性,使(shǐ)本可淘汰的(de) PVC 電纜料在護套的使用上(shàng)將會延續相當長的時間(jiān)。
聚氯乙烯複合物的主(zhǔ)要成分是PVC,因而與聚氯乙烯複合物電纜與 PVC 絕緣電纜具有相同(tóng)的改性(xìng)性能。
3 、聚乙(yǐ)烯電纜的改性
聚乙繞包機(jī)烯材料的塑性較好 , 但(dàn)可填充(chōng)性較差(chà) , 因(yīn)而不能填加(jiā)熱穩定劑方法提(tí)高耐熱溫度 。
聚乙烯電纜可通 過CP 幹法(fǎ)化學交聯和矽烷溫水(shuǐ)交聯將工作溫度提高到 90 ℃ ,前者用於中高壓電(diàn)力(lì)電纜,後者用於低壓電纜(lǎn)。
但另一(yī)種交聯方式 —— 輻照(zhào)交聯改性(xìng) , 則可將聚烯烴 ( 主要是聚乙烯 ) 的工作溫度大幅度提高 , 經輻照的絕緣料可按條件不同 , 耐溫可達到(dào) 105 ℃ 、 125 ℃ 、 135 ℃ 、 150 ℃ , 國外則有能提高到 180 ℃ 。
主要是通過高(gāo)能電子轉(zhuǎn)化成(chéng)穩定(dìng)的鍵能 , 使其分子結構對熱穩定性加強 , 同(tóng)時配以適當的熱穩定劑 , 根據能級大小和熱穩定劑的效能,分為不同耐(nài)熱等級(jí)。
輻照交聯工業(yè)常用加工設(shè)備為電子加速器 , 是將電(diàn)子束高壓增加能量 , 達到交聯聚烯烴材料的目的 , 電費加工常用加速器能級為 1.0 ~ 3MeV 。
輻照交聯還可對橡膠(jiāo)、 PVC 和氟塑(sù)料等材料進行(háng)交聯。
輻照交聯聚烯烴電線電纜主要用於耐(nài)熱建築線(xiàn)、汽(qì)車線、航空導線、機車線電線和電機電器引接線(xiàn)等。
耐熱電纜是中等溫度的電纜 , 具有一定耐熱性 , 能適(shì)應一定(dìng)溫度環境(jìng) 。
而應用最多的是 , 在電力傳輸電纜中,在能夠保證絕緣性(xìng)能的同時,增加電纜載流能力,減少(shǎo)電纜重(chóng)量和截麵,意義重大。
四、高溫和超高溫電線電纜
高溫電纜分有機高分子材(cái)料高溫電纜和無機材(cái)料高溫電纜。
(一)有(yǒu)機高分(fèn)子(zǐ)材料高溫電(diàn)纜主要是氟(fú)塑料和矽橡膠電纜(lǎn)。
1 、氟塑(sù)料(liào)絕緣電線電纜
氟塑(sù)料是塑料的(de)一個重要品類,通常人(rén)們認識氟塑料是從接觸塑料王--聚(jù)四氟乙烯 ( PTFE )開始的 。
其實聚四氟乙烯隻是產量和用(yòng)量最大的氟塑料品種,電線電纜常用的氟(fú)塑料(liào)是:聚全氟乙丙烯(FEP,俗稱 F46)、聚四氟乙(yǐ)烯(xī)(PTFE)乙烯(xī)-四氟(fú)乙烯共聚物( ETFE,俗(sú)稱F40)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。
表 2 、各種氟塑料性能
樹脂性能 | PTFE | FEP | ETFE | PVDF |
耐熱性( | 260 | 200 | 150 | 150 |
電性能 | 優 | 優 | 優 | 好(hǎo) |
阻燃性 | 95L | 95L | 30 | 43 |
機械性能 | 可(kě)用 | 可用 | 好 | 好 |
低摩(mó)擦性 | 260 | 200 | 150 | 150 |
氟(fú)塑料電纜主要有 : 高溫通訊電纜(lǎn) 、 耐(nài)高溫引按線和安裝線 、 高溫補償導線(xiàn)和工業用耐高溫電力和控製信(xìn)號(hào)電纜,原子反應堆用耐輻射電纜和(hé)機車車輛用電線等。
( 2 )矽橡膠絕緣電線(xiàn)電纜
矽橡膠主要是以矽元素代替碳元素形成的高分子材料(liào) , 矽橡膠具有較好的耐熱性能 。
電線(xiàn)電纜常用矽橡(xiàng)膠(jiāo)為甲基乙烯矽橡膠 , 工作溫(wēn)度範圍是 -60 ℃ ~ 180 ℃ 。
矽橡膠具有較好的彎曲性能和低溫(wēn)性能 , 不易損壞和開裂 ,這些性能(néng)是一(yī)般高溫(wēn)電纜(lǎn)不具有的,因而矽橡膠電纜具有較寬的應用範圍,已是高溫電纜的一個亮點。
矽橡膠電纜在高溫移動電纜、軟電力電纜(lǎn)、電機引接線、低溫環境高溫運行(háng)場所。
(二)無機材料高溫電纜
無機材料因不具有可擠塑等優良加工性能 , 因而加工形成電纜絕緣(yuán)較為困難 , 附著性和均勻性較差 , 而且(qiě)絕緣性能比高分子材料要低,但(dàn)優(yōu)異的高溫(wēn)性能,能夠滿足特種高溫行業的需求。
1 、礦物絕緣防火(huǒ)電纜
產品結構為銅芯銅(tóng)護套氧化鎂絕(jué)緣(yuán)電纜 , 主要是電(diàn)力電纜 、 控製電纜 、 加熱電纜和布電線 。
常規工作溫度是 250 ℃ , 但實際工作溫度可更高 , 因為(wéi)氧化鎂(měi)的熔(róng)點是 2800 ℃ , 遠高於銅的熔點 , 電(diàn)纜經(jīng)火災後仍可重複安全使用。
本電纜生產是氧化鎂定型瓷柱穿於銅導體外 , 銅導體與外套銅管同時拉撥退火而形成 , 氧化鎂瓷柱經壓碎均(jun1)勻(yún)形成電(diàn)纜絕緣,礦物絕緣防火電纜(lǎn)生產長度受到一定限製,大規格則(zé)更短。
礦物絕緣防(fáng)火電纜具有耐高(gāo)溫 、 防火 、 防爆 、 防水 、 耐輻射 、 耐腐蝕性強 、 機械強度高 、 具有良好的接地性(xìng)能、體積小、壽命長、載流量大、過載能(néng)力強等(děng)特點。
2 、無機包製絕緣超高溫電纜(lǎn)
無(wú)機(jī)絕緣包製絕緣電纜一般采用無機包帶和絲,采用電(diàn)纜采用工藝加工(gōng)而成(chéng)。
耐火包帶作為耐高溫材料(liào)在 800 ℃ 時仍能正常保持絕緣性能 , 因而是耐高溫電纜的主要材料之一 ; 無堿玻璃(lí)絲為無機矽材料 , 具有(yǒu)一定絕緣性 , 熔化溫度為 600 ℃ 以上 , 采用編織工藝加工 ,作為加強件 ; 以上兩種(zhǒng)材料(liào)不(bú)能形成密封性和緊密的絕緣,因而通過(guò)塗無機固化漆、矽微粉(fěn)和(hé)硼砂等,才能(néng)形成絕(jué)緣體。
在無機材料中,耐高溫的材料較多,但可加工性和成形性較(jiào)差,按以上(shàng)方法(fǎ)形成電纜絕緣也易於(yú)損壞(huài) , 根據選取材料不同可製成工作溫度 500 ℃ 、 800 ℃ ,甚至於 1000 ℃ 的電纜,除此之外導體應選用鍍鎳銅導(dǎo)體或相匹(pǐ)配(pèi)的耐高溫合金導體。
超高溫電纜常應用於航空航天、、加熱爐(lú)、化學反應釜、核電站(zhàn)核島內和(hé)鋼鐵等行業。
在特種(zhǒng)電纜品種中 , 高溫電纜和超高溫(wēn)電纜(lǎn)已是一個重要趨勢 , 雖(suī)然高溫(wēn)電纜電能損耗稍大 , 在(zài)一(yī)些較高溫度的場合,用普(pǔ)通(tōng)電纜則極易損壞(huài),高溫電纜能夠安全運行,是現代工業和中*的品種。
目前我國高溫電纜的研(yán)製技術水平遠(yuǎn)遠不能滿足新市場需求,我國在這方麵的技(jì)術遠落後於*國家 , 近一半的高溫電纜需從(cóng)國外進口 , 而國內有些(xiē)生產廠多集中於一些小廠 , 技術研製和生(shēng)產能(néng)力較弱 , 特別(bié)是生產加工仍(réng)局限於電纜現有設備和工裝 , 材料(liào)的開發也沒能突破現有電纜料的(de)圈子 。
希望國內有能力開發高溫特種電纜的廠家能夠審時度勢 , 針對我國資源情況 , 開(kāi)發(fā)推廣(guǎng)高溫係列電纜 , 提高我國在這一技術領(lǐng)域的水平(píng),滿足我國高溫行業的需求。
