核電站電纜選擇要點技術(shù)分析

郭偉杰

摘 ? 要：隨著各種高新科技的發(fā)展，能源短缺已經(jīng)成為全球化的棘手難題，核電站因此在各國逐漸興起，而使用的電纜會影響到核電站的運行和停堆。因此，相比普通電路使用的電纜，在其選擇上要考慮到更多的安全性能和核電站的環(huán)境因素，在工作壽命、耐輻射能力、耐潮能力、阻燃能力、低煙性能和無鹵性能上都有極高的要求，文章就核電站電纜選擇要點技術(shù)進行整理和深入分析。

關(guān)鍵詞：核電站;電纜;使用性能

對于核電站的設(shè)計和運行來說，電纜的選用是其中極其重要的一環(huán)，但由于行業(yè)內(nèi)沒有相關(guān)的選擇規(guī)范，因此，經(jīng)常出現(xiàn)電纜在運行過程出現(xiàn)損壞的嚴重問題，影響到核電站的安全運行。除核電站核島之外，電纜在常規(guī)島和泵房等附屬核電站設(shè)施中廣泛鋪設(shè)，在缺乏相關(guān)監(jiān)控的不利條件下，過載、短路和外部環(huán)境因素導(dǎo)致的過熱都會降低電纜的絕緣電阻，進而導(dǎo)致電纜燃燒引發(fā)爆炸，因此，如何根據(jù)核電站的運行環(huán)境選擇合適的電纜成為一個十分重要的課題。

1 ? ?核電站電纜相關(guān)介紹

1.1 ?核電站電纜使用原料介紹

核電站電纜料不僅指的是電纜護套使用的材料，還包括外部絕緣層使用的材料，如圖1所示。目前，在核電站中廣泛使用的有塑料和橡膠等，但電纜料種類的選擇并不是隨機的，電纜種類對電纜料的選擇有著極為重要的影響。按照電纜在運行時的功能所屬，可大致分為電力、控制、通信、儀表、防火和測量6類。而根據(jù)安全級別進行分類，核電站使用的1E級別電纜可細分為K1，K2和K3這3個安全等級，由于和K2級別電纜相關(guān)的核級設(shè)備較少，根據(jù)高副低代原則，目前在運行的核電站使用的電纜可劃分為K1和K3兩個大類，另外，還有一些無法分級的非核級電纜，此3類電纜構(gòu)成了核電站電力輸送的主要通道[1]。

1.2 ?核電站電纜故障原因

電纜出現(xiàn)故障的原因可以劃分為內(nèi)因和外因兩大類。

1.2.1 ?內(nèi)因

內(nèi)因即電纜本身的故障問題，由于電纜的選材和安裝至今仍沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范，因此，很容易出現(xiàn)電纜拐彎處半徑過小、電纜支架承載過重等不規(guī)范現(xiàn)象，此類問題如果在后續(xù)運行中沒有被檢察人員排查出來，就會出現(xiàn)絕緣套筒破損、絕緣層被電弧擊穿等更為嚴重的問題。此外，核電站長年累月的運行勢必會帶來電纜老化的問題，工作人員若不能及時對電纜進行定期檢測、更換，電纜的絕緣層會逐漸出現(xiàn)強度降低和電學性能下降的問題，進而引發(fā)大面積火災(zāi)和爆炸。

1.2.2 ?外因

外因即外部的環(huán)境因素。電纜在正常使用的過程中如果與核電站的熱力管道靠得過近，長此以往，熱力管道的高溫會持續(xù)對電纜的絕緣層進行破壞，最終引發(fā)火災(zāi)。此外，工作人員的操作不當也會導(dǎo)致電纜損壞，例如電焊、氣割、打磨和油漆作業(yè)，這些工作在開展之前若沒有對作業(yè)區(qū)域的電纜進行保護處理，一旦操作過程中產(chǎn)生的火星濺射到電纜的表層，造成的后果難以想象。

2 ? ?核電站電纜的材料選擇

核電站對電纜材料有以下幾點基本要求：低煙、無鹵和阻燃。根據(jù)規(guī)定，核電站的導(dǎo)體需要采用圓形銅導(dǎo)體，根據(jù)不同使用情況選擇絞合緊壓型或者絞合型[2]。

在絕緣層上，核電站殼外的電纜有一定防輻照性能上的要求，而殼內(nèi)的電纜除考慮到防輻照性能外，還有其他性能的要求。目前，我國核電站采用的電纜絕緣和護套材料都能滿足低煙、無鹵和低毒的基本要求，除此之外，這種電纜采用的熱塑性或熱固性阻燃材料，也能滿足核電站特殊工作區(qū)域的要求，一旦電纜在運行時出現(xiàn)意外狀況，燃燒出現(xiàn)的煙霧不僅不會有毒性和腐蝕性，煙霧量也會比一般的電纜小很多，阻燃成分更會有效阻止火勢在電纜各部分之間的蔓延，為后續(xù)的搶救和滅火爭取了相當多的寶貴時間，同時，也能最大限度地減少核電站的損失。

護套材料上，當前核電站電纜護套主要使用熱固性和熱塑性兩種材料，而熱固性材料則是其中性能較為優(yōu)秀的一種，但是，在大截面電纜中將熱固性材料當作護套，很容易出現(xiàn)電纜輻照不均、彎曲困難等問題，久而久之便會影響電纜的正常運行，而且絕緣交流技術(shù)的發(fā)展雖然已日漸成熟，但相配套的護套交聯(lián)技術(shù)還未廣泛投入使用中。因此，熱固性電纜護套還是無法成為核電站電纜護套的首選，而EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚彈性體）材料則為核電站提供了一個全新的選擇，這種新型材料除了有優(yōu)秀的無鹵和抗輻照性能外，在耐化學性上更是有著出類拔萃的優(yōu)勢，是目前核電站電纜鋪設(shè)的首選。

3 ? ?結(jié)語

隨著核電站技術(shù)的不斷成熟和電纜制造工藝的不斷精進，越來越多的新型電纜材料給核電站提供了更多的安全選擇，但是，相關(guān)性能的試驗和試驗參數(shù)依然不足，這就導(dǎo)致電纜在投入使用后依然存在不穩(wěn)定的安全隱患，需要工作人員的密切注意。因此，這就對電纜的設(shè)計者、生產(chǎn)廠家和相關(guān)檢修人員提出了嚴格要求，只有保證電纜從選材到投入使用中的每個環(huán)節(jié)都做到嚴格把關(guān)，才能從根本上保證電纜運行的安全性，提升核電站的能源利用效率和經(jīng)濟效益。

[參考文獻]

[1]王志堅，陳懷宇.核電站電纜設(shè)計選型與應(yīng)用中的若干技術(shù)問題研究[J].智能建筑電氣技術(shù)，2017（2）：15-16.

[2]唐沸濤，朱飛飛，嚴振杰.AP1000核電站1E級電纜技術(shù)特性分析[J].設(shè)備管理與維修，2017（4）：13-15.