核電站K3類中壓電力電纜監(jiān)造實踐

吳春紅　王巧云　戴永拓　佘榮　董鉑　汪盛昌　曹玉呈　徐勇

摘要： 1E 級 K3 級核電站類中壓電力電纜，由電纜芯和外芯組成。電纜芯是分為兩部分的復(fù)合芯，它有導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層，外 保護層由無鹵阻燃橡膠護套材料經(jīng)橡膠和硫磺擠壓而成。該應(yīng)用模型的有益效果如下：具有耐火、耐腐蝕、耐輻射、抗老化等性能。并且在第三代核電站 領(lǐng)域使用時非常安全可靠，使用壽命長。

關(guān)鍵詞： 1E 級 K3 類電纜;實踐

引言

核電站用電線的參數(shù)、質(zhì)量水平、生產(chǎn)工藝和使用規(guī)則都遠高于常規(guī) 電線。我國核電站建設(shè)受法國、美國和俄羅斯的影響， 電纜要求沒有完全 整合。在國內(nèi)有一些生產(chǎn) 1E 級 K3 類電纜的經(jīng)驗， 但是一些電纜廠在生產(chǎn) 電纜生產(chǎn)中遇到了一些問題。本文針對壓水堆核電站 1E 級 K3 級核電站的 相關(guān)問題進行了特別討論。

1.1E 級 K3 類電纜的環(huán)境條件及敷設(shè)條件

關(guān)于 1E 級反應(yīng)堆緊急關(guān)閉的定義; 內(nèi)容關(guān)閉、緊急基本冷卻、響應(yīng)溫 度傳感器、響應(yīng)內(nèi)容移除;電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全，以防止放射性物質(zhì)從環(huán) 境等中排放。K3 標準是一個非內(nèi)容電氣系統(tǒng)， 可以在正常條件下和地震載 荷下執(zhí)行其功能。關(guān)于將 K11E 類電纜安裝在保護袋中，操作要求較高， 但需要注意的是，K1 電纜不包括電抗器中使用的電纜。

各個地區(qū)的核電站建設(shè)的自然環(huán)境有所不同， 以下是一些常見的例子。

1.1 電纜在安裝期間和投入運行之前的環(huán)境條件

高溫-10～+40℃，大氣壓 0.096～0。106MPa：相對于 100%的濕度， 有水噴，鹽分空氣，高塵。在上述自然條件下，電纜的特性和結(jié)構(gòu)不會受 到無法修復(fù)的損壞。當然，不能忽視電纜必須長時間承受陽光直射而不損 壞外脊（例如，表面開裂）的事實， 但檢查的顏色可能會發(fā)生變化。我國 大量進口電纜在運往中國前，在現(xiàn)場儲存和安裝過程中，外袋出現(xiàn)較大裂 紋。造成這種情況的原因分析為三方面：一是外殼材料質(zhì)量差;第二是不 正確的外殼去除過程;第三，低于設(shè)計定義中規(guī)定的最低溫度。在電線測 試期間可能不會發(fā)現(xiàn)這種情況，并且需要進行某些冷熱沖擊測試以進行確 認和測試。

1.2 反應(yīng)堆安全殼外的使用環(huán)境條件

溫度 10±55℃， 大氣壓 0.096～0.16MPa， 電纜溫升受輻射和散熱影響， 最高溫度比當前溫度高 15K; 100%密切相關(guān)的水分;噴水;有鹽分空氣;? 有灰塵;最大風(fēng)速為 10m/s;截止頻率設(shè)備的振動頻率為 0～75μm， 10，000Hz 的頻率為 0.2g，幅度小于恒定偏置的截止頻率。當頻率高于截止頻率時，意味著振動總是更快。事實上，這種振動對電纜的影響很小，反應(yīng)堆容器 外的操作條件比自然區(qū)域條件要強一些。在這種情況下，無論是否使用電纜，其使用壽命都應(yīng)比核電站設(shè)計的壽命更長。

1.3 電纜的敷設(shè)條件

電纜安裝在內(nèi)部或外部。如果把它放在外面，應(yīng)該避免適當?shù)年柟猓?但不能完全避免陽光。架空線分為三種類型：

a）電纜用夾子固定在墻上，

b）電纜放置在堅固或互鎖的電纜橋架上;

c）將電纜固定在直托盤上。

在不通風(fēng)的管道中鋪設(shè)電線或埋在混凝土建筑物中的管道時。在此期間，需要對電纜進行拉伸，對其提出以下要求：

a）電纜必須能承受?10?米電纜重量產(chǎn)生的重力;

b）地面的摩擦力;

c） 半徑彎曲至少為電纜外徑的 12 倍（低功率電纜的 16 倍） 時的內(nèi)部 彎曲壓力。

根據(jù)經(jīng)驗，電纜在正常運行時可能滿足上述拉力要求。

2.1E?級?K3?類電纜的一般性能指標

2.1 導(dǎo)體

除補償外，其他電纜的導(dǎo)體為銅線或帶銅鐵絲，導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)和特性符? 合 GB3953（圓線銅線）、GB4910（圓鍍錫銅線）、GB3957（銅、鋁導(dǎo)電芯）、 GB3956（電氣布線和銅鋁導(dǎo)電銅電纜） 兼容標準提供。用于補償電纜芯的? 混合電纜必須符合 GB/T4990 的要求。

2.2 絕緣

分類材料有交聯(lián)聚乙烯、由聚烯烴組成的阻燃劑、阻燃熱塑性聚烯烴、 乙丙橡膠和阻燃乙丙橡膠等。以下是各種材料的基本結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)性? 質(zhì)。

（1）老化前抗張強度（To）和斷裂伸長率（Eo）

核電站建設(shè)規(guī)則的原文沒有準確反映上述要求。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，斷裂

（2）空氣老化后的抗張強度變化率（ΔT）和斷裂伸長率變化率（ΔE）

伸長率應(yīng)為 120%與阻燃熱塑性聚烯烴連接的火焰燃料。

（3）各種阻燃絕緣料燃燒時逸出氣體分析應(yīng)符合：

最大 HCl 含量為 5 毫克/克;最小 pH 值為 4.3;最大電導(dǎo)率為 10μS/mm。??? 1

2.3 中壓電力電纜用屏蔽

導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽料與一般電力電纜的大致指標相同，見表 1

以上指標均在材料模壓試片上講行試驗。

2.4 護套

護套包含使用無鹵、低煙阻燃劑的材料，可以根據(jù)需要進行熱塑性或 粘合，參見表 2。

*電源線的基本要求和老化后的指標在括號中表示。

2.4 其他性能

從成品上切下的其他嵌件和護套樣品，如熱延伸、高壓、降溫、抗斷 裂、低溫彎曲、低溫硬度、低溫暴露、附加成品測試（例如成品的熱測試 類別），它們中的大多數(shù)與常規(guī)電纜相似，因此此處未顯示。

2.5 關(guān)于低壓電纜的絕緣結(jié)構(gòu)問題

工作溫度、短路溫度、熱源測試、抗剛度、溫度特性和電纜外徑都受 到限制， 因此在安裝設(shè)計時應(yīng)充分考慮。規(guī)定是電纜可以是單層或雙分裂， 按照目前針對不同業(yè)務(wù)制定的業(yè)務(wù)標準，單層難以完全滿足指標，但是雙 層可以滿足條件，但過程非常復(fù)雜，電纜應(yīng)承受 250°C4 秒，所以雙層絕 緣的內(nèi)層應(yīng)為無填充的交聯(lián)聚乙烯， 外層可為交聯(lián)聚乙烯或熱塑性阻燃聚 烯烴。內(nèi)、外層絕緣層的厚度不能相差太大，粘合緊密，不分層。如果內(nèi)? 層的尺寸太小，則不能認為是密封層，實際上是隔離層。為此，隔離層的? 厚度不應(yīng)視為安裝的最大尺寸。

3.結(jié)語

我國核電站生產(chǎn)的速度大約是一年投資一次， 1E 級和 K3 級的總需求量不是很高。如果電纜行業(yè)在短期內(nèi)造成熱點，它不會實現(xiàn)行業(yè)發(fā)展，而 是會為更低的價格和更低的質(zhì)量創(chuàng)造競爭。企業(yè)應(yīng)強調(diào)核電站中使用的優(yōu) 質(zhì)電纜的重要性， 不應(yīng)忽視 K3 類電纜的輻射， 除非它們被包含在內(nèi)。 目前， 我的 1E 類和 K3 類電纜可以獨立使用， 價格比同類進口產(chǎn)品略低。我國尚 無 LOCA 試驗條件，在 1E 級 K1 類電纜的末端沒有進行一個完整的 LOCA 測試，這有待于今后的發(fā)展。

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