История развития кабеля BTTZ, методы производства, меры предосторожности и основные моменты монтажа 

ООО Сиань Хуалянь Силовой Кабель 21 ноября 2021 года

Введение

Огнестойкий кабель BTTZ с медным сердечником, медной оболочкой и изоляцией из оксида магния для тяжелых нагрузок представляет собой высокоэффективный огнестойкий кабель, изготовленный из трёх материалов: медного проводника, неорганического изоляционного материала (порошка оксида магния) и бесшовной медной трубы или медной ленты, сварной в виде бесшовной медной трубы, посредством многократной волочения или многократной прокатки. Данный кабель обладает такими характеристиками, как термостойкость, огнестойкость, взрывозащита, негорючесть (способен работать непрерывно в течение длительного времени при температуре 250 °C, а также кратковременно — в течение 30 минут — в экстремальных условиях при 1000 °C), а также отличается большой токопроводимостью, малым внешним диаметром, высокой механической прочностью и длительным сроком службы; как правило, не требует отдельного заземляющего провода. Область его применения весьма широка: он может использоваться на море, на суше, внутри и снаружи зданий, над землей и под землей; в частности, он широко применяется в исторических зданиях, небоскрёбах, гостиницах, торговых центрах, больницах, аэропортах, телевизионных станциях, объектах связи, на кораблях, в театрах, метро, объектах гражданской обороны, общественных местах с большим скоплением людей, а также в пожароопасных зонах (таких как газовые заводы, химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы, морские нефтяные платформы и т. д.). Она также подходит для мест с высокой температурой окружающей среды, таких как электростанции и металлургические заводы. Кроме того, она применяется в особых условиях, например, для защиты от электромагнитных помех, от грызения животными, от влаги, а также на атомных электростанциях.

История развития кабелей с минеральной изоляцией BTTZ

Первым изобретателем кабелей с минеральной изоляцией стал швейцарский инженер Арнольд Франсуа Борель, который в конце XIX века впервые предложил использовать порошок оксида магния в качестве изоляционного материала, обеспечивающего огнестойкость и термостойкость, и получил патент на это изобретение. Впоследствии такие кабели стали массово производиться и применяться в развитых странах, таких как Великобритания, Франция, Италия, США и Япония. В 1991 году в Китае был принят национальный стандарт GB 13033 «Кабели с минеральной изоляцией и концевые устройства с номинальным напряжением 750 В и ниже», однако разработка и пересмотр соответствующих проектных стандартов и норм не шли в ногу с этим, что привело к тому, что использование и распространение минерально-изолированных кабелей в Китае развивались медленно и отставали от развитых стран. В 2007 году была опубликована новая редакция национального стандарта GB/T 13033—2007 «Кабели с минеральной изоляцией и концевые устройства с номинальным напряжением 750 В и ниже», и с этого момента в Китае началось активное развитие кабелей с минеральной изоляцией.

Методы производства кабелей BTTZ

В Китае для производства кабелей серии BTTZ в основном используются два метода. Один из них заключается в сборке с использованием керамических стержней из оксида магния и многократной отжиге после вытяжки. Основные этапы этого процесса включают прессование керамических стержней, их спекание, сборку кабеля, многократную отжиг после вытяжки, испытание на погружение в воду и т. д. Этот метод был первым, который начали применять в Китае; его основной особенностью является то, что он восполнил пробел в производстве кабелей серии BTTZ в нашей стране, а также обладает такими преимуществами, как стабильные эксплуатационные характеристики и высокая эффективность вытяжки. Благодаря использованию бесшовных медных труб в процессе вытяжки на кабеле не возникают трещины и другие повреждения, что обеспечивает высокий показатель успешности испытаний на выдерживаемое напряжение. Недостатками являются сложность и многоступенчатость технологического процесса, невозможность изготовления за один этап, а также необходимость в огромных площадях для размещения различного оборудования и привлечения большого количества рабочей силы. Из-за ограничений по длине бесшовных медных труб и коэффициента удлинения медного материала кабели, производимые этим методом, как правило, не могут достигать больших длины. Кроме того, в настоящее время при монтаже кабелей BTTZ требуется использование специальных соединителей, которые являются дорогостоящими, а их установка сложна, трудоемка и отнимает много времени; при прокладке на большие расстояния требуется многократное соединение, что косвенно приводит к значительным дополнительным затратам для пользователей. Другой метод производства кабелей BTTZ — это широко применяемый в настоящее время в Китае метод, который мы, исходя из основного технологического процесса, условно назвали «линией непрерывного вальцевания с продольной обмоткой медной лентой и сваркой в аргоновой атмосфере с высокочастотной отжигом». Данный метод позволяет максимально сэкономить пространство и трудовые ресурсы. Практика показывает, что для однократного производства кабеля, соответствующего всем требованиям, достаточно всего 3 человек, при этом длина кабеля может варьироваться в соответствии с требованиями заказчика, что в значительной степени снижает сложность монтажа и эффективно сокращает количество используемых специальных соединителей.

Проблемы, часто возникающие при производстве медной ленты с продольной обмоткой и сваркой в среде аргона, с последующей непрерывной прокаткой и высокочастотным отжигом, а также способы их решения. Основные этапы данного производственного процесса включают травление медной ленты, обрезку и формовку краев, сварку в среде аргона, заполнение магниевым порошком, непрерывную прокатку, высокочастотный отжиг и восстановление газом. Принцип заключается в том, что устройство для формовки и сварки медной ленты из первоначально горизонтального положения переводится в вертикальное, что позволяет, благодаря высокой плотности оксида магния, вертикально засыпать его в сварную медную трубу, а затем с помощью первых валков многовалкового прецизионного стана уплотнять оксид магния внутри трубы, чтобы зафиксировать жилу проводника и предотвратить её смещение. Последние валки этого стана выполняют функцию сужения диаметра: с учётом коэффициента удлинения медного материала наружный диаметр заполненного кабеля прокатывается до размеров, соответствующих стандартам. Затем кабель проходит через установки высокочастотного отжига и газовой редукции, а в заключение — водяное охлаждение. Судя по многолетнему практическому опыту производства, при использовании данного метода производства необходимо учитывать множество моментов, требующих особого внимания.

Магниевая пудра: Качество магниевой пудры напрямую определяет изоляционные свойства продукции. В настоящее время многие производители оксида магния электротехнического качества заявляют, что он готов к непосредственному использованию, однако на практике выход готовой продукции при прямом использовании оксида магния значительно ниже, чем при использовании обработанной магниевой пудры. Поэтому рекомендуется подвергать магниевую пудру вторичной обработке для удаления примесей и обеспечения высоких изоляционных свойств оксида магния.

Медная лента: Являясь самым внешним слоем кабеля BTTZ, она изготавливается путем сварки стандартной толщины медной ленты методом аргонодуговой сварки. Качество сварки напрямую влияет на то, возникнут ли трещины в кабеле в процессе прокатки на прокатном стане, поэтому безупречность сварки имеет особое значение. В связи с этим необходимо обеспечить точность обрезки медной ленты и точную микрорегулировку формовочного устройства, чтобы гарантировать стабильность сварного шва. Еще одним фактором, влияющим на качество сварки, является чистота поверхности медной ленты. Обычно перед поступлением в устройство для обрезки медная лента подвергается кислотной очистке и автоматической сушке.

Восстановление: после высокочастотного отжига кабели BTTZ окисляются и чернеют, поэтому для восстановления первоначального цвета кабеля необходимо пропустить их через восстановительную установку. Газовые восстановительные установки в основном используют свойства инертных газов для достижения восстановительного эффекта. В настоящее время наиболее практичными являются восстановление азотом и восстановление с помощью расщепления аммиака. Если сравнивать эти два метода, то в процессе расщепления аммиака, помимо азота, образуется также большое количество водорода, Как известно, азот способен лишь удалять кислород, тогда как водород обладает мощными восстановительными свойствами. Поэтому в процессе газовой восстановления рекомендуется использовать установку на основе расщепления аммиака, чтобы получить более блестящий внешний вид.

Хранение: оксид магния в условиях высокой влажности легко поглощает влагу из воздуха, что может привести к пробою во время эксплуатации. Поэтому после завершения производства оба конца кабеля следует немедленно загерметизировать герметиком, а затем надеть герметизирующие колпачки, чтобы обеспечить сухость кабеля и не допустить ухудшения его эксплуатационных характеристик.

Вопросы, на которые следует обратить внимание при прокладке кабеля BTTZ

Кабель BTTZ обладает высокой жесткостью, поэтому при прокладке следует по возможности избегать перекрещивания.

Перед прокладкой необходимо составить «схему прокладки кабеля» в соответствии с проектной документацией и тщательно проверить количество кабелей, их технические характеристики, длину, маршрут прокладки, расположение промежуточных соединений, а также расстояния до пересечений с другими трубопроводами. Прокладка должна осуществляться с использованием специальных кабельных размотчиков; при работе с промежуточными и концевыми соединениями следует оставлять достаточный запас для маневра.

Кабельные цепи должны быть пронумерованы и снабжены маркировкой

В начальных и конечных точках каждой цепи, в местах промежуточных соединений, в проходах через стены и т. п. следует использовать подвесные таблички или наклеивать постоянную маркировку с указанием номера цепи и порядка фаз, чтобы избежать ошибок в подключении цепей и последовательности фаз из-за большого количества цепей и соединений, затрудняющих их различение.

Снижение вихревых потерь

В практическом применении кабели BTTZ чаще всего образуют цепи из одножильных кабелей, поэтому в крепежных металлических элементах кабеля легко возникают наведенные вихревые токи. Если вихревые токи слишком велики, это не только приводит к значительным вихревым потерям, но и ускоряет износ крепежных элементов кабеля, поэтому в процессе монтажа следует по возможности избегать возникновения вихревых токов или сводить их к минимуму. На объекте обычно используют неметаллические крепежные элементы для обвязки кабеля, а также обеспечивают рациональное расположение фаз кабеля, чтобы свести количество вихревых токов к минимуму.

Защита кабеля от влаги

Перед прокладкой следует тщательно проверить сопротивление изоляции, а также убедиться, что концы и медная оболочка не оголены и не имеют царапин. При обнаружении таких повреждений следует незамедлительно произвести герметизацию; на объекте обычно имеется парафин в качестве временного герметизирующего материала. Места отрезания остатков кабеля при размотке также следует немедленно герметизировать. Необходимо обеспечить, чтобы влага из воздуха не проникала в изоляционный слой.

Изгиб кабеля

При прокладке в местах с большим изгибом и ограниченным пространством, таких как Т-образные и L-образные изгибы кабельного лотка, проходы через стенные отверстия, электрические шахты, входы и выходы из распределительных шкафов, следует соблюдать равномерное распределение усилия. При обработке изгибов следует выполнять холодную гибку в соответствии с методами и усилием, указанными в инструкции по установке; ни в коем случае нельзя изгибать кабель вручную с применением силы.

Защита кабеля после прокладки

В одном и том же кабельном лотке кабели одной цепи с разным порядком фаз должны прокладываться одновременно. По завершении прокладки следует своевременно закрыть кабельный лоток крышкой для защиты, чтобы предотвратить повреждение или ожог внешней оболочки кабеля в результате ударов инструментами, строительными материалами или попадания сварочных искр во время выполнения работ другими специалистами.

Заключение

В связи с постепенным ужесточением требований Министерства жилищного строительства и городского развития Китая к классу огнестойкости строительных материалов применение огнестойких кабелей постепенно вытеснит традиционные кабели, а рынок будет постепенно расширяться. При этом рыночный потенциал жестких огнестойких кабелей BTTZ с минеральной изоляцией, которые в настоящее время обладают самым высоким классом огнестойкости в стране, является чрезвычайно огромным. Наряду с постоянным совершенствованием производственных технологий крупнейшие отечественные производители должны объединить свои усилия, расширить масштабы производства и, в конечном итоге, выйти на международный рынок для реализации своей продукции по всему миру.