現(xiàn)在隨著用電量的增加,電線電纜承載的溫度也是升高,以前電纜電線的溫度已經不能支持現(xiàn)在的高溫作業(yè)了。但是高溫電線電纜又有哪些特點呢?
一般的電線電纜是以塑料和橡膠為絕緣護套,這些材料都是常規(guī)程材料,具有豐富的來源,能夠滿足大規(guī)模生產,而且成本相對較低。
在特種電纜品種中,
高溫電纜和超高溫電纜已是一個重要趨勢,雖然
高溫電纜電能損耗稍大,在一些較高溫度的場合,用普通電纜則極易損壞,高溫電纜能夠安全運行,是現(xiàn)代工業(yè)和軍工中不可缺少的品種。
耐熱和高溫電線電纜的主要特點
耐熱和高溫電線電纜一般是由兩種需求決定的。第一種是電線電纜環(huán)境溫度較高,電纜在長期在高溫下能夠正常傳輸信號或電能;另一種是電力傳輸電纜,主要是增加截流能力為主要目的。
高溫環(huán)境下工作的電纜。普通電纜在高溫時易產生絕緣老化和焦燒現(xiàn)象,使用電纜失去性能,受破壞而不能使用。高溫電纜在額定高溫下能夠正常穩(wěn)定地工作,信號或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最常見最多的一種,使用特性也最易于理解的。
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和重量,向輕量化發(fā)展的。一般來說,電纜的工作溫度越高,同樣截面的電纜通過的載流量越大。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面。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(shù)絕緣材料的電能損耗也會有所增加。
高溫和超高溫電線電纜
高溫電纜分:有機高分子材料高溫電纜和無機材料超高溫電纜。
(一)有機高分子材料高溫電纜主要是氟塑料和硅橡膠電纜。
1、氟塑料絕緣電線電纜
氟塑料是塑料的一個重要品類,通常人們認識氟塑料是從接觸塑料王--聚四氟乙烯(PTFE)開始的。其實聚四氟乙烯只是產量和用量最大的氟塑料品種,電線電纜常用的氟塑料是:聚全氟乙丙烯(FEP,俗稱F46)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE,俗稱F40)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。
表2、各種氟塑料性能
氟塑料電纜主要有:高溫通訊電纜、耐高溫引按線和安裝線、高溫補償導線和工業(yè)用耐高溫電力和控制信號電纜,原子反應堆用耐輻射電纜和機車車輛用電線等。
(2)硅橡膠絕緣電線電纜
硅橡膠主要是以硅元素代替碳元素形成的高分子材料,硅橡膠具有較好的耐熱性能。電線電纜常用硅橡膠為甲基乙烯硅橡膠,工作溫度范圍是-60℃~180℃。
硅橡膠具有較好的彎曲性能和低溫性能,不易損壞和開裂,這些性能是一般高溫電纜不具有的,因而硅橡膠電纜具有較寬的應用范圍,已是高溫電纜的一個亮點。
硅橡膠電纜在高溫移動電纜、軟電力電纜、電機引接線、低溫環(huán)境高溫運行場所。
(二)無機材料超高溫電纜
無性較差,而且絕緣性能比高分子材料要低,但優(yōu)異的高溫性能,能夠滿足特種高溫行業(yè)的需求。
1、礦物絕緣防火電纜
產品結構為銅芯銅護套氧化鎂絕緣電纜,主要是電力電纜、控制電纜、加熱電纜和布電線。常規(guī)工作溫度是250℃,但實際工作溫度可更高,因為氧化鎂的熔點是2852℃,遠高于銅的熔點(1083℃),電纜經火災后仍可重復安全使用。
本電纜生產是氧化鎂定型瓷柱穿于銅導體外,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勻形成電纜絕緣,礦物絕緣防火電纜生產長度受到一定限制,大規(guī)格則更短。
礦物絕緣防火電纜的生產過程如下:
礦物絕緣防火電纜具有耐高溫、防火、防爆、防水、耐輻射、耐腐蝕性強、機械強度高、具有良好的接地性能、體積小、壽命長、載流量大、過載能力強等特點。
礦物絕緣電纜的絕緣使用氧化鎂,優(yōu)點是熔點高(2852℃),但缺點是介電常數(shù)大(9.8),易吸潮,而且在高溫時的電阻比二氧化硅低1-2 個數(shù)量級,所以不適合作為信號電纜的絕緣介質。而且該生產方法不能實現(xiàn)電性能指標的精確控制,所以在要求高的信號傳輸場合中,特別是微波傳輸,二氧化硅電纜是唯一可用的無機絕緣電纜。而氧化鎂絕緣電纜一般用在傳輸電能的場合中。
二氧化硅超高溫電纜因為使用了耐高溫的不銹鋼護套,而且內導體使用27%的鎳包銅合金,甚至使用純鎳線為導體(熔點為1455℃),特殊高溫二氧化硅(熔點為1723℃),所以使用溫度可以達到1000℃,甚至到1300℃,短時間的耐溫可以更高。
2、無機包制絕緣超高溫電纜
無機絕緣包制絕緣電纜一般采用無機包帶和絲,采用電纜采用工藝加工而成。耐火包帶作為耐高溫材料,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;無堿玻璃絲為無機硅材料,具有一定絕緣性,熔化溫度為600℃以上,采用編織工藝加工,也作為加強件;以上兩種材料不能形成密封性和緊密的絕緣,因而通過涂無機固化漆、硅微粉和硼砂等,才能形成絕緣體。在無機材料中,耐高溫的材料較多,但可加工性和成形性較差,按以上方法形成電纜絕緣也易于損壞,根據選取材料不同可制成工作溫度500℃、800℃,甚至于1000℃的電纜,除此之外導體應選用鍍鎳銅導體或相匹配的耐高溫合金導體。對于信號電纜來說,使用上面的纏繞方法是一種不可靠的絕緣層,特別是有各種添加劑時,所以目前沒有這種生產方式的無機絕緣信號電纜。
超高溫電纜常應用于航空航天、軍工、加熱爐、化學反應釜、核電站核島內和鋼鐵等行業(yè)。
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