特殊环境用电缆

一、油井及近海平台用电缆

　　1．环境要求

　　　　通常情况下， 油田使用的电缆， 必须能承受石油、盐水、腐蚀、冷热及其它严酷环境。深油井使用的电缆， 还要能承受3=50公斤／厘米 左右的流体压力。此外，这种电缆要能防爆、阻燃。在发生事故的场台要求电路完整无损。

　　2．基本结构

　　　　大多效石油公司用的电缆，其结构与船用电缆差不多， 以合成橡胶(如EPR即二元乙丙橡胶)为绝缘，以耐热、耐油、阻燃材料(如HOFR)为护套。为了加强机械保护和电气保护，它们通常用编织的电镀钢丝作铠装。这种电缆虽有良好的机械电气性能和阻燃性，但在火焰中仍会燃烧。因此*好用硅橡胶作绝缘，因为火烧之后硅橡胶变成二氧化硅，这是一种良绝缘体。为了防止二氧化硅粉碎后脱落，在它外面要加一层玻璃云母带。尤其是在近海石油平台的场合， 常用这种电缆作应急电路， 如火警报警电路、应急照明电路和重要的控制电路等。

　　　　为了改进这种结构的防腐蚀性能(包括化学腐蚀和电解腐蚀)， 绝缘材料要选择具有低渗透性的材料， 厚度要加厚。另外，在绝缘外面的金属带上再加一层半导电绝缘层，其作用是防止电解腐蚀。通常选用的半导电绝缘材料为丁晴橡胶，目为它具有很好的耐油性。

　　3．前景展望

　　　　目前大多数石油公司指定采用低酸性的氯磺化聚乙烯橡胶(CSF)护套结构，这是一种能满足各方面要求的折衷方案。为了适应将来更高的要求，人们还在开发新材料，估计将来电缆不用PVC或CSP而用新开发的专用材料作护套， 绝缘将仍旧用无卤的二元乙丙橡胶(EPR)和交联聚乙烯(XLPE)。

二、公路信号通信系统用的漏泄同轴电缆

　　1．主要特点

　　　　公路信号通信系统能从公路管理人员那里及时地把有关道路堵塞、交通事故和气象开车的司机。与一般的无线通信相比， 能更迅速、详细、准确地传递与地区关系密切的情报。

　　2．基本要求

　　　　(1)在公路上即信号有效作用区域内的电场强度高；

　　　　(2)在公路外信号的强度迅速衰减；

　　　　(3)以埋置方式敷设于地下，使之不受外界气候条件的影响；

　　　　(4)由公路附属的金属结构物，如护栏、桥梁、遮光栅、隔音栅等产生的电场干扰很小；

　　　　(5)能构成经济的系统。

　　3．电缆的结构与特性

　　　　公路信号通信系统用的漏泄同轴电缆的结构与特性见下表。

　4、一点说明

　　　　现在已实的公路通信系统是一种单向传输的公路信息系统。*初使用的是平行二线制及大地回路一线制。现在倾向于使用螺旋漏泄同轴电缆制。其性能比较请见文献3及4。



三、航天航空用绝缘电线

　　1．超耐热航天用电线

　　　　*近， 日本三菱电线株式会社开始大批量生产一种超耐热的航天用电线， 连续使用温度为200℃ 。这种电线采用ETFE(四氟乙烯与乙烯的共聚物)树脂绝缘， 已获得美国MIL军用标准的认可。

　　　　ETFE树脂在氟系树脂中特性均衡。作为电予电气设备用配线的绝缘材料已获得广泛应用，但作为航天用其耐热变形和耐焊接性差， 故该公司采用独自配方解决了上述问题。同时薄皮绝缘挤出线的生产也很稳定。

　　　　该电线的额定工作温度有I50℃和200℃两种。它们均可在短时间内耐300℃高温。低温下能耐一65°C低温， 使用温度范围相当广。

　　2． 耐高温航空电线

　　　　为了减少航空电线在飞机中占有的空间和重量，人们长期致力于航空电线的小型和轻型化。由于氟40具有耐热性好、电气性能优异、机械强度高、可挤出加工等优点，因此一直很受重视。*近国外开发成功一种经辐照交联改进的氟10绝缘耐高温航空电线，广泛应用于DC一9、波音747和767等飞机。

　　　　这种电线采用双层辐照交联氟40绝缘，内外两层有显著的色差，供安装或维修时作标记用。当外层绝缘受损伤出现切口时， 内层绝缘可起到阻挡层的作用，从而明显提高航空屯线的可靠性。大规格的双层绝缘电

线， 还有一层尼龙编织套， 用来防止磨损。

　　　　这种航空电线的主要优点是：

　　　　(1)耐高温，镀锡线芯连续工作温度为-65℃～+150℃，镀银或镀镍绂芯为-65℃～+200℃ 。

　　　　(2)阻燃，能达到MIL-W-8l044、FAR一25和UL-VW-l等标准的要求。

　　　　(3)耐化学药品， 不受燃油、液压油、清洗剂和冷却液等飞机用液体的影响。

　　　　(4)真空稳定性，能满足NASA-SP-R-O022中列举的空间应用泄气要求。

　　　　(5)耐辐照，在暴露于10的8次方Gy剂量的Y射线下，仍能保持正常功能。

四、大楼内竖管敷设的电缆

　　1．环境要求

　　　　大楼内的电话业务一般是由从地下室转接箱向上面各层延伸的竖管敷设电缆提供的。在这种特殊环境中，对电缆有以下三条基本要求：

　　　　(1)阻燃性能很好;

　　　　(2)线对密度很高;

　　　　(3)导体绝缘有制作色码的能力．

　　2．基本结构

　　　　在现在已知的许多护套和绝缘结构中，还没有一种能同时满足上述所有要求的。一篇美国专利介绍了一种能满足上述所有要求的电缆。它以满足预定的互电容为特点，每根导体均用复合的绝缘层包复，内层为按预定发泡率(40-45％ )发泡的聚烯烃类塑料(如泡沫聚乙烯)， 外层用阻燃性好的塑料(Pvc)组成。此外， 这种复合绝缘在给定的电缆截面内能提供*佳的线对密度， 以及在具有单独绝缘的导体上加色码的能力。这种电缆的基本结构见图5和图6。

　　3．一点说明

　　　　不同的材料在燃烧时会释放出不同的热量， 例如聚乙烯的发热量高于PVC，因此相当于比PVC向燃烧场所投入更多的燃料。由于泡沫聚乙烯含有许多气孔，所以加入燃烧的材料甚少。泡沫聚乙烯不仅密度比实芯

聚乙烯小，且介质外径也比聚乙烯上包复PVC的绝缘小，在这种场台使用可以说是两全其美。

五、天花板夹层电缆

　　1．环境要求

　　　　在低电压下工作的室内布线几乎不会引起火灾。但是，在天花板夹层中发生的火灾是很危险的，因为现代化的办公室或工厂的天花板夹层中有抽风系统。当电线电缆或其它材料着火时，会使烟雾和火焰迅速传遍整座大搂或工厂， 许多人员因为有毒烟雾和缺氧而发生窒息或一氧化碳中毒，直至发生死亡。因此，对天花板夹层电缆的基本要求是阻燃、低发烟和无毒性。另外，电缆绝缘和护套*好具有滑溜性，以便在办公室设备要调换位置时， 夹层电缆比较容易重新布线或围绕堵塞物调度、回转，穿行。

　　2．电缆结构

　　　　1975年，美国电气规范(NEC)要求所有夹层用通信电缆要在管道内穿过。经过广泛的研究和测试之后， 到1978年NEC作了修改，允许采用列入UL目录的新型夹层电缆可以不安装在管道内。这种电缆用氟4绝缘，因为它是被UL列为低发烟和低延烧的树脂，这是减少火焰和烟雾在天花板夹层中传播的*关键的条件。除了用氟4之外，还可用氟46作绝缘来制造天花板夹层电缆，因为氟塑料有一个优点：表面的滑溜性好，容易重新布线或围绕堵塞物回转及穿行。另外，因为氟塑料的介电常数很小，能提供良好的电气性能。

　　　　一般来说，用PVC和聚乙烯制造的电缆不能满足对不用管道的夹层电缆提出的各种要求。

六、地毯下信号传输电缆

　　1．环境要求

　　　　在地毯下面由于不允许使用通常起保护作用的电缆的管道或沟道， 因此，地毯下的环境有一种潜在的危险， 即来自地毯上方和外部对电缆的机械践踏，这在系统安装过程中以及铺上地毯之前尤为严重。另一方面，从美观的角度讲， 市售的同轴电缆因为截面较大，已超过了安装不显眼所要求的厚度，所以必须设计出满足这一特殊环境条件所要求的电缆来。

　　2 电缆结构

　　　　地毯下电缆既可提供电力传输也可提供通缩传输和数据传输。目前用得*多的地毯下电缆是数据传输用地毯下电缆，即电子计算机用地毯下电缆。下面介绍几种已经系列化的计算机用地毯下电缆的结构：

　　　　(1)输入／输出装置用地毯下同轴电缆

　　　　用在计算机中央处理机与输入／输出装置之间，该电缆具有与MIL规范RG-62U相同的特性阻抗(93Q)，厚度约2．5mm，外形呈台形(见图7)， 有优异的抗压特性。这种电缆也有50Ω和75Ω的型号，可应用于图像、测绘和局部区域网中。

　　　　(2)通道用地毯下同轴电缆

　　　　用于计算机中央处理机与外部存储装置等的通道中。过去一直使用常规的多芯同轴电缆，现在采用如图8所示的结构(多根同轴芯平行配置)。考虑到绝缘体的抗压特性，采用硬质发泡聚丙烯作绝缘。该电缆的特性

阻抗为95Ω， 电缆的厚度约为1．7mm。

　　　　(3)调制解调器用地毯下电缆

　　　　用于电话线路的数据输入／输出的调制解调器装置中。这种电缆采用常规的12对前后对称型电缆(见图9)。芯线中心距为1．27ram， 电缆厚度为1．7mm。

　　　　(4)小型计算机系统接口用多对地毯下电缆

　　　　采用常规的25对前后对称型电缆(见图l0)，由每对分别加屏蔽。特性阻抗为100Ω，电缆厚度为1．9mm。

　　　　(5)局部区域网用收发机地毯下电缆

　　　　在CSMA／CD局部区域网中， 采用含有信号线3对、电源线l对的复合电缆。收发机地毯下电缆也采用如图10所示的各对分别屏蔽、信号线3对、电源线1对的复合型结构。*大使用长度为25m，电缆厚度为1．7mm 。

七、海军扫雷艇用电缆

　　1．环境要求

　　　　据西德《电线》杂志报道， 比利时海军的扫雷艇已装备了具有*高级可靠性的Dour电缆，这是西德Dour公司为比利时海军提供的。

　　　　众所周知，在到处有电子仪器和军事装备的扫雷艇舱内，即使小小的火烧也会给敏感的电子线路和敷设的电缆带来灾难性的影响。因此，对于这种使用环境， 军方对电缆的性能可靠性和安全性有很高的要求，主要是耐高温和阻燃性以及物理和电气性能的长期稳定性．

　　2． 电缆结构

　　　　该电缆的关键在绝缘和护套。绝缘由两层聚酰亚胺薄膜组成，在其上还涂敷一层名为“液氢”的涂料，这可保证在下述性能要求之间达到*有利的折衷：良好的机械强度、优异的电气性能(电击穿强度)、轻便所必需的薄绝缘厚度、火灾时的低烟、低毒性和阻燃性。这种尼龙薄膜在过热情况下不熔化、不滴流，仍旧能构成绝缘物粘附在电线上，使电缆能长期稳定地工作。在这一点上聚酰亚胺表现突出，它在飞机上已运用多年，证明是有效的绝缘材料。

　　　　该电缆的护套采用杜邦公司的产品Yamac，这是一种可挤塑的甲基丙烯酸乙醇弹性材料，Dour公司对它进行了长期热性能、化学性能和机械性能试验之后，决定选择它作护套。它还满足阻燃性要求，既不产生腐蚀性气体又不产生有毒烟雾。

　　　　另外，大多数情况下该电缆都有一个金属编织屏蔽层， 用来减少外界电磁场的干扰。

　　　　这种电缆估计会有越来越广泛的应用，尤其在那些发生故障后可靠性和安全性特别重要的场所。对高速交通车辆、飞机、核电站等场所，该电缆尤为适用。