CN101083157A - 一种核电站核岛内用耐辐射电力电缆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站核岛内用耐辐射电力电缆及制备方法，其特征在于电缆芯截面为圆形时电缆芯的外面是由内绝缘层包覆；内绝缘层外面由外绝缘层包覆，在外绝缘层和包带之间填由填充料；在包带外面有保护套；当电缆芯的截面为扇形时，包带直接包在外绝缘层外面，而省去填料。本发明的外护套采用的阻燃耐辐射热固性材料通过电子加速器辐射交联工艺，利用马来酸酐作为接枝，使材料在载负下最大伸长率在90％以下，优于化学等交联方式。本发明的优点是具有较好的耐辐射性能以及较好的抗震和弯曲性能。

Description

一种核电站核岛内用耐辐射电力电缆及制备方法

技术领域

本发明涉及一种核电站核岛内用耐辐射电力电缆及制备方法，属于电缆技术领域。

背景技术

核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，每千瓦时电能的成本比火电站要低20％以上。由于石油、天然气和煤的成本不断攀升，目前，世界各国都在打核电的主意。按照我国电力发展规划，2020年核电装机容量占装机容量由目前的2.5％提高到4％水平。然而，核电站建设在许多关键技术还受制于发达国家，核电站核岛内用耐辐射电力电缆作为核电站建设关键产品国内无法引进生产技术。

从用途来说，核电用电缆品种与一般火力发电厂基本相同，但其材料组成和试验项目则有较大的差异。核电站核岛内用耐辐射电力电缆由于运行时会长期受γ射线辐射、LOCA环境老化等恶劣条件的影响故需要解决材料及生产工艺等关键问题，IE级是指完成反应堆紧急停堆；安全壳隔离，堆芯应争冷却、反应堆余热导出的电气安全级，K1类电缆敷设在安全壳内，能满足核电站核岛内用辐射K1类电力电缆的特性是：

1、一般特性指标：符合GB/T12706标准要求。

2、核级电缆特殊性能指标：

(1)热寿命：电缆使用寿命60年(试验方法符合IEEE101标准要求)。

(2)辐照剂量、模拟LOCA-HELB性能、电性能：符合IEEE 383标准要求。

3、电缆符合GB/T18380.3成束燃烧试验阻燃A类的要求，电缆绝缘线芯符合GB/T18380.1单根垂直燃烧试验要求。

4、电缆具有较好的抗震性能和弯曲性能。

基于以上认识，本发明的发明人提出了一种适用于核电站IE级K1类电力电缆及制备方法，以满足日益增加的核能发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电站核岛内用辐射电力电缆及制备方法。

核电站核岛内用耐辐射电力电缆研发的主要难点在于电缆耐辐射性、阻燃性于一体，要解决该项难点，采用常规的聚烯烃材料是行不通的，设计合理的电缆结构，采用特种的阻燃性耐辐射材料，使电缆成品性能满足核电站核岛内用IE级K1用电缆IEEE383标准要求，

核电站核岛内用耐辐射电力电缆区别于其它阻燃性电缆的最大特点是应该具有很强的耐辐射性和耐酸碱溶剂和阻燃于一体的性能，不是单纯地只考虑某一项性能指标，这就大大地提高了产品研发的难度。我们首先从新材料研制着手，在原有的阻燃性交联聚烯烃材料中添加抗辐照剂，通过辐照加工工艺，使新材料具有很好的阻燃耐辐射性，同时材料交联后，具有很好的耐热稳定性和抗拉强度，这种新材料可分为绝缘和护套两种牌号，称为无卤低烟阻燃耐辐射辐照交联热固性聚烯烃绝缘料和无卤低烟阻燃耐辐射辐照交联热固性聚烯烃护套料，可分别应用于电缆的绝缘层和护套层。

电缆绝缘层设计采用双层绝缘结构，内绝缘层采用高电气性能和物理性能的交联聚乙烯，保证电缆的电性能，外绝缘层使用无卤低烟阻燃耐辐射辐照交联热固性聚烯烃绝缘料可以提高绝缘层的阻燃性能和耐辐射性能，使电缆满足单根垂直燃烧试验的要求，同时可提高绝缘线芯的使用寿命。

电缆的护套层采用无卤低烟阻燃耐辐射辐照交联热固性聚烯烃护套料，使电缆具有很强的耐辐射性能，同时具有较好的耐环境腐蚀性能及阻燃性能。普通的阻燃聚烯烃护套料虽然阻燃性能虽然可以满足A类要求，但在进行辐照试验后很容易开裂，不能满足耐环境试验要求，所以只有找到全新的无卤低烟阻燃耐辐射辐照交联热固性聚烯烃护套料，并采用辐照加工工艺，使材料有效交联加固，使电缆能有效地经受核电站长期的核辐射能力。

本发明提供的核电站核岛内用耐辐射电力电缆的结构可以是单芯电缆、二芯电缆、三芯电缆、四芯电缆或五芯电缆，所述的电缆是依次由电缆导体芯、内绝缘层、外绝缘层和外护层和包带构成，其中，外护层和包带之间则填充物充填，电缆芯的截面为扇形时，则无填充物充填。

所述的导体芯采用GB/T3956规定的第2种紧压绞合圆形导体，可以镀锡或不镀锡两种，导体芯的紧压度达到90％以上，圆整度达到98％以上，导体表面光洁，无毛刺，划痕。

所述的内绝缘层采用高电气性能和机械物理性能的无卤低烟交联绝缘料，保证电缆的电气绝缘性能。

所述的外绝缘层采用无卤低烟阻燃耐辐射聚烯烃绝缘料，保证绝缘线芯的阻燃性能和耐辐射性。

所述的填充料采用无碱玻璃丝绳填充料，保证产品的高阻燃性和圆整性。

所述的包带采用高阻燃包带，起到扎紧和阻燃性能。

所述的外护套采用无卤低烟阻燃耐辐射辐照交联热固性聚烯烃护套料，使电缆具有很强的耐辐射性能，同时具有较好的耐环境腐蚀性能及阻燃性能。普通的阻燃聚烯烃护套料虽然阻燃性能虽然可以满足A类要求，但在进行辐照试验后很容易开裂，不能满足耐环境试验要求，所以只有找到全新的无卤低烟阻燃耐辐射辐照交联热固性聚烯烃护套料，并采用辐照加工工艺，使材料有效交联加固，使电缆能有效地经受核电站长期的核辐射能力。

阻燃耐辐射热固性材料通过电子加速器辐照交联工艺，控制辐照剂量，利用马来酸酐作为接枝体，改善料交联方式，使材料在载荷下最大伸长率在90％以下，远高于≤175％标准要求，优于温水交联和化学交联方式结果，在电子束高能量作用下，使阻燃剂与抗辐照剂主份有效兼容，特别是抗辐照剂、阻燃剂对材料负面性能影响得到克服，使材料的耐热性、耐辐射性、机械强度、耐应力开裂、阻燃、耐热变形、耐腐蚀等性能大幅度提高，电气绝缘性能也得到改善。

本发明提供的电缆具有以下优点：

1、电缆具有较好的耐辐射性能，电缆承受整个服役期应受到的辐照加上LOCA时的辐照量，能随承受规定的耐压试验，电缆完全满足核电站核岛内K1类电缆要求。

2、电缆使用寿命长，不低于60年，高于国际上通用的40年标准要求。

3、所有电缆尤其是中压电力电缆均符合成束燃烧试验阻燃A类的要求，电缆绝缘线芯符合单根阻燃试验要求。

4、电缆具有较好的抗震性能和弯曲性能。

5、扇形结构，节省外护层材料，从而进一步降低成本。

附图说明

图1为本发明提供的截面为圆形的三芯电缆剖面结构图

图2为本发明提供的截面为扇形的三芯电缆剖面结构图

图中1、电缆导体芯；2、内绝缘层；3、外绝缘层；4、填充料；5、包带层；6、外护套

具体实施方式

下面通过具体三芯电力电缆的结构描述，进一步阐明本发明的实质性特点和显著的进步。

实施例1

本发明提供的核电站核岛内用耐辐射三芯电力电缆的剖面如附图1所示，所述的电缆芯为圆形，它依次由电缆导体芯1、内绝缘层2、外绝缘层3、填充料4、包带5和外护套6构成。内绝缘层3包覆由无氧铜丝组成的电缆导体芯1，在内绝缘层外面有外绝缘层3包覆，外绝缘层3的外面由高阻燃包带围住，在外绝缘层之间填充有无碱玻璃丝绳填充料，以保证电缆的圆整性和高阻燃性，最后在包带外面包覆有外护套，外护套是采用无卤低烟阻燃耐辐射交联热固性聚烯烃材料制作的，它是通过电子加速器辐射交联工艺，利用马来酸酐作为接枝，使材料在载负下最大伸长在90％以下。

实施例2

扇形截面的三芯电缆，它由电缆导体1、内绝缘层2、外绝缘层3、包带5和外护套6组成，其结构由实施例1描述的相同，不同的仅是外绝缘层3和包带5之间不用填料。包带5直接包在外绝缘层外面。

Claims (10)

1、一种核电站核岛内用耐辐射电力电缆，其特征在于电缆芯截面为圆形时电缆芯(1)的外面是由内绝缘层(2)包覆；内绝缘层(2)外面由外绝缘层(3)包覆，在外绝缘层(3)和包带(5)之间填由填充料；在包带(5)外面有保护套(6)。

2、一种核电站核岛内用耐辐射电力电缆，其特征在于电缆芯截面为扇形时，电缆芯(1)的外面是由内绝缘层(2)包覆，内绝缘层(2)外面由外绝缘层(3)包覆，包带(5)直接包在外绝缘层外面，包带(5)外面有保护套(6)。

3、按权利1或2所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆，其特征在于电缆芯为单芯、二芯、三芯、四芯或五芯中任意一种。

4、制备如权利要求1、2或3所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆的方法，包括导体芯制作，内、外绝缘层包覆，以及填料层和包带，其特征在于外护套采用无卤低阻耐辐射辐照及热固材料是通过电子加速器交联工艺，利用马来酸酐作为接枝体，使阻燃剂与抗辐照剂主份兼容。

5、按权利要求4所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆的制作方法，其特征在于导体芯采用GB/T3956规定的第2种紧压绞合圆形导体。

6、按权利要求5所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆制作方法，其特征在于导体芯的紧压度达90％以上，圆整度98％以上。

7、按权利要求5所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆制作方法，其特征在于导体表面镀锡或不镀锡。

8、按权利要求4所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆制作方法，其特征在于内绝缘层为无卤低烟交联料。

9、按权利要求4所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆制作方法，其特征在于外绝缘层(3)为无卤低烟阻燃耐辐射的交联聚烯烃料。

10、按权利要求4所述的核电站核岛内用耐辐射电力电缆制作方法，其特征在于填充料为无碱玻璃纤维丝绳。

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