特殊用途電線電纜的設(shè)計(jì)及其指導(dǎo)思想研究

周亞玲

【摘要】特殊用途電線電纜較普通電線電纜在某些方面的性能要求較高，能適用于各種惡劣環(huán)境。本文重點(diǎn)研究特殊用途電線電纜的設(shè)計(jì)，詳細(xì)研究其設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，并且以耐高溫、耐輻照、低噪音同軸電線電纜為例對(duì)特殊用途電線電纜的整個(gè)研制過程進(jìn)行了分析研究。

【關(guān)鍵詞】特殊用途電線電纜;設(shè)計(jì);研制;指導(dǎo)思想

1.特殊用途電線電纜

1.1 特殊用途電線電纜概述

特殊用途電線電纜即用于特殊環(huán)境、特殊條件的專用型電線電纜，較普通電線電纜在某些方面性能更佳，使用范圍較小。特殊用途電線電纜與普通電線電纜相比設(shè)計(jì)及指導(dǎo)思想不同，在電線電纜材料與結(jié)構(gòu)選擇上存在較大差異。

其特殊性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

使用環(huán)境特殊，要求電線電纜在某些方面具有極強(qiáng)的物理性能，比如要耐高溫、耐溶劑、阻燃等;

使用方式特殊，要求電線電纜具有較強(qiáng)的機(jī)械性能，比如抗彎曲、抗壓、抗拉伸等;

使用條件特殊，這要求電線電纜具有非常優(yōu)異的電性能，比如低噪音、高時(shí)延、低電容等。

1.2 特殊用途電線電纜設(shè)計(jì)研究指導(dǎo)思想及方法

特殊用途電線由于其特殊性決定了從事其設(shè)計(jì)、研究與制造的人員的特殊性，一般從事特殊用途電線電纜設(shè)計(jì)、研制的都是畢業(yè)于專業(yè)院校或者已經(jīng)從事相關(guān)工作多年的行家或?qū)＜?，他們都是從事電線電纜或者電氣相關(guān)專業(yè)研究的專門人員。特殊用途電線電纜需要用于各種特殊場(chǎng)合，與各種電氣設(shè)備、電子儀器、電氣裝備等結(jié)合使用，工作環(huán)境、工作條件以及工作方式都很特別，為了更好的提升特殊用途電線電纜的使用性能，滿足各種設(shè)備的使用要求，參與特殊用途電線電纜設(shè)計(jì)、研制的每個(gè)人都要不斷拓展知識(shí)領(lǐng)域，提升業(yè)務(wù)水平，深入了解與特殊用途電線電纜配套使用的電氣裝備、設(shè)備的基本條件和工作情況，明確電氣設(shè)備的工作環(huán)境、工作條件，更好的滿足特殊用途電線電纜的研制開發(fā)。

因此，為了做好特殊用途電線電纜的設(shè)計(jì)、研究工作就必須與電氣裝備方面相關(guān)工作人員進(jìn)行溝通交流。同時(shí)，電線電纜設(shè)計(jì)、研究人員也要通過各種方式不斷提升自己、豐富知識(shí)。

特殊用途電線電纜的設(shè)計(jì)與研究是一個(gè)涉及邊緣學(xué)科的領(lǐng)域，需要電線電纜專業(yè)人員與電氣裝備和電子儀器專業(yè)人員進(jìn)行專業(yè)合作，溝通交流。為了做好特殊用途電纜的設(shè)計(jì)與研究工作，需要專業(yè)的電線電纜人員，又需要專業(yè)電氣裝備和電子儀器人員，雙方在工作時(shí)可以互補(bǔ)對(duì)方的不足和缺陷，自身又不用花費(fèi)太多的時(shí)間在對(duì)方領(lǐng)域進(jìn)行深層次研究。

這是特殊用途電纜的設(shè)計(jì)與研制的指導(dǎo)思想基礎(chǔ)，本文將以耐高溫、耐輻照、低噪音同軸電纜設(shè)計(jì)為例對(duì)具體設(shè)計(jì)與研制思想進(jìn)行細(xì)致分析研究。

2.耐高溫、耐輻照、低噪音同軸電纜設(shè)計(jì)研制

本文研究的耐高溫、耐輻照、低噪音同軸電纜需要適應(yīng)的工作環(huán)境條件為：工作溫度350℃，γ射線通量10uR/s，工作電壓直流500V，瞬時(shí)中子同量1010nvt/s。對(duì)此電線電纜的使用性能要求為：電容≤50pF/m，常溫絕緣電阻>1013Ω·m，噪音≤0.1mV。

此特殊用途電線電纜需要應(yīng)用于核子反應(yīng)堆內(nèi)，環(huán)境較為特殊，位于核心反應(yīng)堆堆芯，用于將電離室與中子測(cè)量?jī)x進(jìn)行連接。使用時(shí)要求該電纜可以耐高溫、耐輻照并且具有較小的噪音。

2.1 準(zhǔn)備工作

為了做好特殊用途電線電纜的設(shè)計(jì)、研制工作，需要做大量的前期準(zhǔn)備工作。除了進(jìn)行電線電纜研制的材料選擇、結(jié)構(gòu)選擇兩個(gè)重點(diǎn)工作，還要做好充分的知識(shí)學(xué)習(xí)和提升工作。作為電線電纜設(shè)計(jì)與研制人員，不可能對(duì)核反應(yīng)堆及其相關(guān)儀器有十分充分的了解，因此研制之前需要須對(duì)方相關(guān)工作人員進(jìn)行詳細(xì)的溝通與交流，為電線電纜設(shè)計(jì)與研制提供幫助。因此，特殊用途電線電纜設(shè)計(jì)、研制之前需要電線電纜專業(yè)人員進(jìn)行兩項(xiàng)具體工作，一是與對(duì)方即用戶技術(shù)人員進(jìn)行溝通交流，詳細(xì)了解對(duì)方概況和技術(shù)要求、產(chǎn)品要求等;二是根據(jù)用戶需求查閱相關(guān)資料，組織技術(shù)人員進(jìn)行會(huì)談，了解保密內(nèi)容之外與電線電纜相關(guān)的核反應(yīng)堆工作原理、中子測(cè)量?jī)x器、工作結(jié)構(gòu)。

2.2 材料選擇

根據(jù)前期準(zhǔn)備工作的結(jié)果，首先對(duì)特殊用途電線電纜的制造材料進(jìn)行選擇確定。

（1）耐高溫、耐輻照的絕緣導(dǎo)體材料

通常耐高溫材料一般耐輻照，耐輻照材料一般也耐高溫，偶爾會(huì)有例外。針對(duì)本文研制的核反應(yīng)堆核芯電纜絕緣材料根據(jù)要求可以選用高純度氧化鎂、二氧化硅、氧化鋁等高純度無機(jī)絕緣材料。內(nèi)導(dǎo)體根據(jù)要求可以選用鎳包銅線、不銹鋼線或者其他類型的合金線，外導(dǎo)體可以直接采用常見的不銹鋼管或者合金鋼管。

（2）選擇中子吸收面小材料

核反應(yīng)堆是利用中子轟擊核源鈾（U238），發(fā)生核裂變聯(lián)鎖反映，從而產(chǎn)生大量熱能，核電站再利用其他手段將熱能轉(zhuǎn)化為電能，這是核電站的基本工作原理。在核電站的工作過程中，電線電纜作為核反應(yīng)堆整體工作材料的一部分，對(duì)工作結(jié)果有很大影響。

因此，必須選擇中子吸收面小的材料，否則吸收大量中子，將會(huì)影響核反應(yīng)堆工作效果和質(zhì)量，嚴(yán)重影響工作效率。

2.3 結(jié)構(gòu)選擇

（1）低噪音電纜的結(jié)構(gòu)

根據(jù)核反應(yīng)堆工作對(duì)電線電纜要求，其噪音應(yīng)該小于0.1mV。為了達(dá)到降噪目的，可以從以下幾個(gè)方面入手：減少內(nèi)外導(dǎo)體和外部高度絕緣材料之間的摩擦系數(shù)，使互相之間不能因摩擦產(chǎn)生靜電荷或者少產(chǎn)生靜電荷。為了達(dá)到這個(gè)目的可以在電纜外部的高度絕緣材料表層涂抹硅樹脂;在電線電纜內(nèi)部導(dǎo)體的表面和外部絕緣材料的表面包裹一層半導(dǎo)電材料，一旦互相之間摩擦產(chǎn)生靜電荷，導(dǎo)電材料就將靜電荷釋放，避免靜電荷的聚集和放電，此方法降噪效果更好;最后一種降噪方法是將特殊用途電線電纜外部導(dǎo)體制作成為不可彎曲不可相對(duì)移動(dòng)的鋼管，這樣可以完全避免互相之間摩擦現(xiàn)象的出現(xiàn)，杜絕了靜電荷出現(xiàn)。根據(jù)上一節(jié)材料選擇可得，本特殊用途電線電纜采用不銹鋼管或者其他合金鋼管做外部導(dǎo)體，因此可以采用第三種降噪音電纜結(jié)構(gòu)。

（2）電線電纜采用實(shí)心或者抽真空結(jié)構(gòu)

電線電纜采用實(shí)心或抽真空結(jié)構(gòu)是為了避免空氣活化產(chǎn)生電流對(duì)檢測(cè)電流產(chǎn)生影響。因?yàn)?，中子轟擊U238，再結(jié)合γ射線的照射，空氣就會(huì)活化產(chǎn)生電流。采用實(shí)心或者抽真空結(jié)構(gòu)就消除了電線電纜內(nèi)部的空氣，也就徹底避免空氣活化現(xiàn)象，將對(duì)檢測(cè)電流的影響降到最低。

3.結(jié)語

特殊用途電線電纜作為電線電纜的一個(gè)重要分支，在現(xiàn)代科技發(fā)達(dá)社會(huì)的需求量越大越大，日后對(duì)特殊用途電線電纜的研究也將越來越多。本文以耐高溫、耐輻照、低噪音同軸電纜為例對(duì)特殊用途電線電纜的設(shè)計(jì)與研制進(jìn)行了研究，從材料選擇和結(jié)構(gòu)選擇兩個(gè)方面進(jìn)行了分析，提出了一些筆者個(gè)人的意見和建議，希望能給相關(guān)部門和單位提供一定參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王春江，范洪欣.特種用途電線電纜的設(shè)計(jì)和研究及其指導(dǎo)思想[J].電線電纜，2007.01.