直流電纜1500V FZWL-TZEY

直流電纜1500V FZWL-TZEY WDZB-FS/FZ-TZEYR-DC1500V

直流電纜1500V FZWL-TZEY WDZB-FS/FZ-TZEYR-DC1500V
　

　一、執行標準：Q／TL168-2016
　　二、耐壓等級：250V、750V、1500V．3000V
　　三、型號：　FZWL-TZEY WDZB-FS/FZ-TZEYR-DC1500V
　　四、產品結構：導電線芯十絕緣層 組合防水層 鎧裝層 隔氧層 外護層
　　五、生產范圍：芯數為單芯．截面為0.5-400mm2。
　　六、適用范圍：該電纜適用于地鐵隧道．輕軌、車站等人員相對集中．環境相對密閉的場所，因城市軌道交通多在地下．一旦發生火災．地下封閉的環境給人員逃生和消防工作帶來很大的困難，這些決定了敷設在該場所內的電纜不僅應具有很高的阻燃要求，而且特別要求在燃燒時不產生濃煙及有毒害作用的鹵酸氣體．減少對設備和儀器儀表產生的“二次災害”．同時該電纜還具有耐日光老化，防水及防鼠等性能，因此該電纜尤其適用于地鐵隧道和輕軌沿線及配電柜與地鐵之間．及地鐵和輕軌車站內部的電氣連接．作為直流牽引的電力傳輸。
　　七、產品型號說明：
　直流電纜1500V FZWL-TZEY WDZB-FS/FZ-TZEYR-DC1500V
　　八、電纜特性：
　　　1、直流電纜導電線芯的長期允許工作溫度應不超過90℃。
　　　2、短路時長持續時間不超過5s．其導電線芯的高溫度不超過250℃。
　　　3、敷設時的環境溫度應不低于O℃。
　　　4、電纜敷設時的小彎曲半徑應不小于電纜外徑的12倍。
　　　5．低煙無鹵特性：滿足GB／T 17560-1998與GB／T 17651-1998的要求；
　　　1，電導率≤10μs／mm；
　　　2、DH值≥4.3。
　　　3、電纜燃燒煙密度　　　 透光率≥60%。
　　　6、煙氣毒性達到公共電纜燃燒級二級水平：
　　　7、電纜阻燃性能達到GB／T18380.3-2001電纜成束燃燒試驗A類的要求；
　　　8、電纜的防水性能非常異．可以長期浸泡在水中使用，而對其電性能影響很小。
　　　9、電纜具有防紫外線性能．防紫外線性能能夠滿足GB 14049標準的要求：電纜在大氣和日光老化的作用下，試樣經過42天老化后，護套的抗拉強度和裂伸長率變化率應不超過±30％；經過21天老化后，護套的抗拉強度和斷裂伸長率變化率應不超過士15％的范圍。
　　　10、電纜具有防鼠咬性能．通過與試樣對比．經過連續兩周試驗．試樣保護率≥95％。
　　　11、可以根據用戶需要生產其它型號和規格的直流電纜．也可提高電纜的耐溫等級到125℃．

“額定電壓1500V及以下軌道交通用直流電纜”應具備的無鹵、摘要：針對城市地鐵用低煙、阻燃A類、阻水、防水、防鼠、防白蟻、無害、耐紫外線等性能，以及電纜敷設的復雜環境，介紹了電纜結構設計、材料選型、配合和加工技術要點。

軌道交通用直流電纜；三元乙丙膠；阻水帶；高阻燃無鹵玻璃纖維帶；聚烯烴中圖分類號：

引言

額定電壓1500V及以下軌道交通用直流電纜的設計與加工

內企業標準，制定了《額定電壓1500V軌道交通用直流電纜》企業標準。為滿足該電纜具有無鹵、低煙、阻燃A類、阻水、防水、防鼠、防白蟻、無害、耐紫外線等性能，本文對其結構設計、材料選型、材料配合以及關鍵生產工藝進行了研究。

1

1．1

電纜結構設計

總體結構

該電纜結構設計主要考慮以下幾個因素：（1）

電纜敷設或彎曲安裝使用時產生應力，會出現開裂現象，故要求盡可能柔軟；（2）電纜運行時有可能長期浸泡在水里面，具有不錯的阻水、防水性能；（3）電纜若僅采用氧指數較高的無鹵低煙阻燃護套料，則無法通過成束燃燒A類試驗，故還需覆蓋或擠包其它高阻燃材料。

圖1為過去行業內該電纜普遍采用的結構。據地鐵公司相關人士介紹，采用該結構的電纜，敷設在轉角

使用一段時間后，彎曲部位所產生的應力，會導處，

致開裂現象出現，嚴重時影響電網正常運行，故不得不更換。究其原因，一是防水層采用鋁－塑粘接層，它是由涂塑鋁帶與聚乙烯護套粘接組合而成，使電

纜變硬；二是無鹵、低煙、高阻燃隔氧料和無鹵、低

煙、高阻燃護套料其邵氏硬度大（通常在HSA90以上），影響電纜的柔軟性。因此，導致電纜彎曲部位在使用過程出現開裂現象的根本原因是鋁－塑粘接防水層、隔氧層和護套層等三種材料硬度過大。顯然，要滿足電纜防鼠、防白蟻、預防光線直射等使用特性，取消或取代護套層是不可行的。如何取消或取代鋁－塑粘接防水層和隔氧層，又能滿足電纜的徑向防水性能，并通過成束燃燒A類試驗是該電纜結構設計的關鍵。經過多次試驗，我們采用耐水性能的乙丙膠作絕緣層，并適當增加其厚度，以提高電纜的防水性能；增加高阻燃玻璃纖維帶厚度和繞包層數，從而達到取消擠包隔氧層的目的。圖2為本文推薦的軌道交通用直流電纜的結構

額定電壓1500V及以下軌道交通用直流電纜的設計與加工

選用三元乙丙橡膠作絕緣基料，其絕緣厚度在TB/T1484．1—2010絕緣厚度的基礎上加厚2．5mm，以提高電纜的徑向防水性能（見表1）。1．4阻水層

阻水層包覆在絕緣上，其作用是阻止水通過絕緣和阻燃層之間的間隙沿著電纜縱向遷移。選用遇水膨脹型復合阻水帶，采用雙層繞包，每層搭蓋率不

保證電纜每處阻水帶不小于2層。小于30%，1．5

阻燃層

電纜采用氧指數大于50、厚度為0．25mm的無

鹵玻璃纖維帶繞包，它不但具有高阻燃特性而且具有防鼠作用。采用雙層繞包，每層搭蓋率不小于60%，使得電纜每處無鹵玻璃纖維帶不小于4層，確保電纜阻燃性能達到A類要求。1．6護套層

護套以乙烯－醋酸乙烯（EVA）、聚烯烴彈性體（POE）作基料，1：氧指數大于35。依照IEC60245-2003規定的護套厚度幾種計算方法，并對計算的結果進行比較。由于絕緣厚度加厚的因素，護套厚度適合下面計算公式：

t=0．085D 0．45

式中，t為護套厚度（mm）；D為絕緣線芯假定直徑（mm）。

2

1×150mm2，1×240表1為常用的1×95mm、

圖1

額定電壓1500V及以下軌道交通用直流電纜的設計與加工

原軌道交通用直流電纜結構圖

mm2三個規格直流電纜的結構尺寸。

表1

額定電壓1500V及以下軌道交通用直流

電纜結構尺寸

項目

導體標稱截面/mm2

電纜芯數

導體大單線直徑/mm絕緣標稱厚度/mm護套標稱厚度/mm電纜平均外徑上限/mm電纜小彎曲半徑

9510．314．52．2346D

規格15010．314．92．5386D

40010．415．12．8506D

圖2推薦的軌道交通用直流電纜結構圖

2材料選用及配合

1．2

導體結構

無鹵、低煙、高阻燃護套材料其邵氏硬度大，影

所有選用的材料應不含鹵素，燃燒時發煙量低、

無害，能滿足ROHS指令，限制使用六類有害物質：

6鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、六價鉻（Cr）、多溴聯苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）。

響電纜的柔軟性。為杜絕電纜使用時開裂，應盡可

能減小電纜的彎曲半徑（標準值6D），同時一改傳統采用5類導體的做法，選用了GB/T3956—2008中柔軟的第6類導體。1．3

絕緣層

2．1

絕緣膠材料選用和配方

（1）生膠。為滿足絕緣耐熱、耐水、耐臭氧、耐

·9·

紫外線等性能，選用了美國陶氏（DOW）生產的三

元乙丙橡膠NORDELIP4725P作基料，其乙烯含量

125℃25），相應高（70%）、門尼粘度低（ML1 4，其絕緣電阻率高（20℃，不小于10

能好。

14

硫工藝參數見表3。

表2

工序名稱混煉

使用設備密煉機

項

目

絕緣膠煉膠工藝參數

工藝參數

控制范圍401．1±0．10．3±0．16±0．5105±560±590±298±290±250±1095±255±560±5

Ω·m）、加工性

（2）交聯劑。采用過氧化二異丙苯（DCP）作交

聯劑，三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC）作助交聯劑。（3）防老劑。為滿足空氣彈老化試驗要求，兼顧對銅導體的保護作用，采用防老劑MB與防老劑RD并用。

（4）填充劑。選用難溶于水的微細滑石粉。

（5）絕緣膠基本配方。三元乙丙膠（NORDELIP4725P）100；過氧化二異丙苯（DCP）3．8；三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC）2．9；氧化鋅5；防老劑MB2.5；防老劑RD1.2，；微細滑石粉（10μm）120；其它61.6；合計297；含膠率33.7%。2.2

護套膠材料選擇

POE作基料，以EVA、配合抗氧劑1010、防鼠

后轉子轉速/（r/min）上頂栓壓力/MPa冷卻水壓力/MPa混煉時間/min排膠溫度/℃

壓片過濾

開煉機濾膠機

輥溫/℃機身溫度/℃機頭溫度/℃螺桿溫度/℃

加硫壓片輾頁

密煉機開煉機壓延機

混煉時間/s排膠溫度/℃輥溫/℃輥溫/℃

表3

項

目

絕緣連硫工藝參數

控制范圍90±295±298±298±295±298±295±2151．1±0．1

80

劑、防白蟻劑、預防光線直射劑、消煙劑、軟化劑、氫氧化

鋁等無鹵阻燃劑。護套防鼠性能：LD50大于2000mg/kg；咬傷面積為0；實驗期間，SD大鼠無中毒、致畸、致突變、致癌現象。護套防白蟻性能依據GB2951.38—86規定：白蟻擊倒時間KT50不大于350min。

機身溫度/℃：Ⅰ

ⅡⅢ

機頭溫度/℃：Ⅰ

Ⅱ

模套溫度/℃螺桿溫度/℃牽引速度/（m/min）硫化汽壓/MPa硫化管道有效長度/m

3

3.1

現場關鍵工序控制

絕緣

絕緣膠加工

3．2

3.1.1

（1）膠料和配合劑。采用電子稱稱量。膠料：三元乙丙橡膠；配合劑：超細滑石粉、氧化鋅、劑、防老劑、交聯劑等。

（2）混煉。稱量好的膠料和配合劑采用密煉機混煉。

（3）濾橡?；鞜捄玫幕旌夏z在開煉機上壓片，片狀膠料由皮帶輸機運送到濾橡機對膠料的雜質進行過濾。

（4）加交聯劑。過濾后的膠料冷卻存放8～24h后，再次投入密煉機混煉，并加入交聯劑。排料后由皮帶運輸機輸送到開煉機上壓片，供壓延機輾頁。

（5）輾頁。采用壓延機壓片，膠片經冷卻裝置冷卻后，存放8～96h后，供電纜擠出用。（6）絕緣煉膠工藝參數見表2。3.1.2

絕緣連硫

導體擠包乙丙橡膠絕緣料，采用擠橡連續硫化機組，嚴格控制擠出溫度、牽引速度、硫化汽壓，以保證電纜的電性能和絕緣層的物理機械性能；絕緣連

·10·

護套

護套擠出采用螺桿，其壓縮比小，出膠量

大，螺桿轉速不宜太快，分段加熱，擠出時采用擠壓式，使電纜結構緊密，有利于電纜的阻燃和防水效果；護套擠出工藝參數見表4。

表4

項

目

護套擠出工藝參數

控制范圍120±2138±2152±2160±2162±2162±25～8

機身溫度/℃：Ⅰ

ⅡⅢⅣ

機頭溫度/℃模套溫度/℃牽引速度/（m/min）

4成品電纜性能

把地鐵常用的額定電壓1500V及以下軌道交

2

1×150mm2，1×400通用直流電纜：1×95mm

試驗項目

電性能

20℃時直流電阻/（Ω/km）環境溫度40℃電纜載流量/A5min）成品電纜耐壓試驗（6．5kV，20℃時絕緣電阻/（MΩ·km）

試驗結果7．8400 2－5－4－3－21－1350無裂紋

縱向透水試驗（100℃，透水10次）電纜燃燒試驗

電纜成束燃燒試驗（A類）炭化部分所達高度/m

≤±30≤±30≤±30≤±30≤±30≤±30≤175≤15無裂紋

煙密度試驗透光率/%燃燒氣體腐蝕性試驗絕緣pH值

電導率/（μs/mm）阻水層pH值

電導率/（μs/mm）阻燃層（玻璃纖維帶）pH值

電導率/（μs/mm）護套pH值

9150≤±30≤±30

10．2170

電導率/（μs/mm）

≥4．3≤10≥4．3≤10≥4．3≤10≥4．3≤10≥60≤2．5≤0．132≥490不擊穿≥150二端不應

有水滲出技術要求

Feb．，2013

試驗結果0．128567不擊穿1750符合要求

mm2三個規格電纜，送有關檢驗機構進行檢

測，各項性能指標達到國內外同類產品的

2

水平。表5為其中的1×150mm各項性能指標。

表5DC1500V1×150mm2軌道交通用直流

電纜試驗結果

試驗項目

技術要求≥5．0≥200

絕緣物理機械性能老化前抗張強度/MPa老化前斷裂伸長率/%168h）空氣烘箱老化（135℃，抗張強度變化率/%斷裂伸長率變化率/%16 額定電壓1500V及以下軌道交通用直流電纜的設計與加工_word文檔在線閱讀與下載_免費文檔/doc/0931de071cbaba96c64f0563/4 8h）帶導體老化（100℃，抗張強度變化率/%斷裂伸長率變化率/%40h）空氣彈老化（127℃，抗張強度變化率/%斷裂伸長率變化率/%0．2MPa）熱延伸試驗（200℃，載荷下伸長率/%冷卻后變形/%24h，耐臭氧試驗（25℃，

臭氧濃度0．025%～0．030%）護套物理機械性能老化前抗張強度/MPa老化前斷裂伸長率/%168h）空氣烘箱老化（100℃，抗張強度變化率/%斷裂伸長率變化率/%16h）低溫拉伸試驗（－25℃，伸長率/%耐氣候老化（1）1008h老化

抗張強度大變化率/%伸長率大變化率/%

（2）1008h老化后與504h老化后對比抗張強度大變化率/%伸長率大變化率/%

±15±15

－3－8

±30±30

10

20

56 10 8

0．575

5．50．345．20．515．20．365．20．38

5結束語

我們研制的額定電壓1500V及以下軌道交通

用直流電纜經掛網運行，防水性能，在敷設、彎曲使用時未出現開裂現象，滿足使用要求。

參考文獻：

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