CN103578660B - 第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，涉及电缆制造领域。本发明的制造方法包括，选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联—成缆—填充层挤包—外护套层挤包—辐照交联—性能检验试验—成品包装入库，选料是指导体选择电工用铜线坯，绝缘和护套材料需选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料。采用本发明的制造方法制造出的低压电力电缆在使用寿命、耐辐射性、阻燃性上大大提升，能够在第三代核电站正常工况下运行60年以上，并保证在设计基准事故DBA和Post‑DBA仍能够执行其功能。
Description
技术领域
本发明涉及电缆制造领域，确切的说是第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法。
背景技术
2012年10月讨论并通过《核电站安全规划（2011-2020年）》和《核电中长期发展规划（2011-2020年）》。在核电站建设节奏上要“合理把握”、“稳步推进”、“稳妥恢复正常建设”；在准入门槛上， “新建核电机组必须符合三代安全标准，”按照全球最高安全要求新建核电项目。这标志着核电项目重启，三代核电站建设势在必行。
第三代核电站的安全性和经济性都将明显由于第二代核电站，第三代核电站的典型代表AP1000 是由美国西屋公司开发的先进的非能动的压水堆，我国在吸收消化AP1000核电技术后，自主开发拥有自主知识产权的CAP1000、CAP1400等第三代核电，大大推进了我国的核电产业技术水平。第三代核电站对使用的电缆提出了新的要求，现有第二代或二代半核电站使用的核级电缆在设计使用寿命、耐辐射性、阻燃性以及设计基准事故DBA和Post-DBA后安全功能要求都不能满足三代核电的要求。
国家知识产权局于2013年03月06日，公开了一件公开号为CN102956324A，名称为“核电站用低压电力电缆”的发明专利。该发明专利缆芯外依次设绕包层、屏蔽层和护套。该发明专利在使用寿命、耐辐射性和阻燃性能上并没有太大的突破，不能在第三代核电站安全壳内正常工况下运行60年以上。
上述现有技术，不能在第三代核电站安全壳内正常工况下运行60年以上，并保证在设计基准事故DBA和Post-DBA仍能够执行其功能。
发明内容
本发明在于克服现有核级电缆技术性能的不足，提出了一种第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法。采用本发明的制造方法制造出的低压电力电缆在使用寿命、耐辐射性、阻燃性上大大提升，能够在第三代核电站正常工况下运行60年以上，并保证在设计基准事故DBA和Post-DBA仍能够执行其功能。
本发明是采用以下技术方案实现的：
第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其步骤为，选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联—成缆——填充层挤包—外护套层挤包—辐照交联—性能检验试验—成品包装入库，其特征在于：
所述的选料是指导体选择电工用铜线坯，绝缘和护套材料需选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料；
所述的内绝缘、外绝缘共挤包覆步骤是指，内绝缘采用高电气性能耐辐射交联聚乙烯或乙丙橡胶，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃或乙丙橡胶，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上，挤包总厚度为0.7mm～3.0mm，内绝缘层厚度为0.1mm～0.8mm但不超过总厚度的30%，挤出机组加工温度为80℃～180℃，挤出线速度为8m/min～100m/min；
所述的填充层挤包是指，在挤出机组上采用挤压式模具，用压缩比为1.05:1～1.20:1的螺杆将氧指数为36～40的无卤阻燃弹性体材料挤包在缆芯上。
优选的，所述的导体绞合步骤是指，经过拉丝和退火镀锡工序后形成的多股镀锡铜单丝，按照绞合节径比为10～16绞合成导体。
优选的，所述的成缆步骤是指在成缆设备上将经过选料→拉丝→退火镀锡→导体绞合→内绝缘层、外绝缘层共挤包覆→辐照交联形成的1～6根线芯绞合成一体。
更进一步的，所述外护套层挤包步骤是指，在挤出机组上用挤压或半挤管式模具，用压缩比为1.1：1～1.5：1的螺杆将耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃或乙丙护套料挤包在填充层上形成外护套，加工温度为80℃～180℃。
优选的，所述辐照交联是指在高频高压电子加速器辐照交联生产线上，采用10～20Mrad辐照总剂量，对绝缘和护套层分别进行1～3次辐照交联。
优选的，所述性能检验试验主要包括例行试验和鉴定试验，例行试验包括导体直流电阻测试、工频耐压试验和绝缘电阻试验；鉴定试验主要包括IEC电气型式试验、IEC非电气型式试验、60年寿命模拟热老化试验、正常工况辐照老化试验、事故（DBA）辐照老化试验、DBA试验（LOCA试验）、护套完整性试验（浸没试验）和电缆燃烧特性试验。
与现有技术相比，本发明带来的有益效果表现在：
1、本发明绝缘和护套材料选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料，因此，制造的电缆满足导体长期工作温度90℃时使用寿命大于60年，能耐受第三代核电站安全壳内正常工况辐照老化和事故DBA下辐照老化。
2、本发明绝缘层采用内绝缘层、外绝缘层共挤包覆，内绝缘采用高电气性能耐辐射交联聚乙烯或乙丙，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃或乙丙，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上形成双层复合绝缘。采用这种绝缘层挤出方式制得的电缆绝缘线芯同时具有很高的电气绝缘性和阻燃性。
3、本发明采用80℃～180℃作为加工温度，并且内绝缘层挤包厚度小于总厚度的30%，保证其电气性能优异。通过此生产工艺制得的电缆能满足本发明所指的电缆产品性能要求。
4、本发明采用填充层挤包结构，在挤出机组上采用挤压式模具，用压缩比为1.05：1～1.20：1的螺杆将氧指数为36～40的无卤阻燃弹性体材料挤包成缆芯上。采用这种方式，不仅是电缆结构更加紧密，外径圆整，且起到隔氧作用，大大提高电缆抑制火焰蔓延能力，能达到成束电缆阻燃A类水平。
5、本发明采用性能检验试验，特别是首次生产的电缆经过严酷的鉴定试验，能在第三代核电站安全壳内正常工况条件下安全使用60年，并在事故工况严酷环境下完成其规定的功能。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
作为本发明一较佳实施例，第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其步骤为，选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联—成缆——填充层挤包—外护套层挤包—辐照交联—性能检验试验—成品包装入库。
选料是指导体选择电工用铜线坯，绝缘和护套材料需选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料。本发明绝缘和护套材料选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料，因此，制造的电缆满足导体长期工作温度90℃时使用寿命大于60年，能耐受第三代核电站安全壳内正常工况辐照老化和事故DBA下辐照老化。
内绝缘、外绝缘共挤包覆步骤是指，内绝缘采用高电气性能耐辐射交联聚乙烯，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上，本发明绝缘层采用内绝缘层、外绝缘层共挤包覆，内绝缘采用高电气性能耐辐射交联聚乙烯，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上形成双层复合绝缘。采用这种绝缘层挤出方式制得的电缆绝缘线芯同时具有很高的电气绝缘性和阻燃性。挤包总厚度为0.7mm，内绝缘层厚度为0.1mm，挤出机组加工温度为80℃～180℃，挤出线速度为8m/min，保证其电气性能优异。通过此生产工艺制得的电缆能满足本发明所指的电缆产品性能要求。
填充层挤包是指，在挤出机组上采用挤压式模具，用压缩比为1.05:1的螺杆将氧指数为36的无卤阻燃弹性体材料挤包在缆芯上。采用这种方式，不仅是电缆结构更加紧密，外径圆整，且起到隔氧作用，大大提高电缆抑制火焰蔓延能力，能达到成束电缆阻燃A类水平。
导体绞合步骤是指，经过拉丝和退火镀锡工序后形成的多股镀锡铜单丝，按照绞合节径比为10绞合成导体。
成缆步骤是指在成缆设备上将经过选料→拉丝→退火镀锡→导体绞合→内绝缘层、外绝缘层共挤包覆→辐照交联形成的3根线芯绞合成一体。
外护套层挤包步骤是指，在挤出机组上用挤压或半挤管式模具，用压缩比为1.1：1的螺杆将耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃挤包在填充层上形成外护套，加工温度为80℃～180℃。
辐照交联是指在高频高压电子加速器辐照交联生产线上，采用10Mrad辐照总剂量，对绝缘和护套层分别进行1次辐照交联。
性能检验试验主要包括例行试验和鉴定试验，例行试验包括导体直流电阻测试、工频耐压试验和绝缘电阻试验。鉴定试验主要包括IEC电气型式试验、IEC非电气型式试验、60年寿命模拟热老化试验、正常工况辐照老化试验、事故（DBA）辐照老化试验、DBA试验（LOCA试验）、护套完整性试验（浸没试验）和电缆燃烧特性试验。
实施例2
作为本发明又一较佳实施例，第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其步骤为，选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联—成缆——填充层挤包—外护套层挤包—辐照交联—性能检验试验—成品包装入库。
选料是指导体选择电工用铜线坯，绝缘和护套材料需选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料。本发明绝缘和护套材料选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料，因此，制造的电缆满足导体长期工作温度90℃时使用寿命大于60年，能耐受第三代核电站安全壳内正常工况辐照老化和事故DBA下辐照老化。
内绝缘、外绝缘共挤包覆步骤是指，内绝缘采用高电气性能耐辐射乙丙橡胶，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃乙丙橡胶，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上，本发明绝缘层采用内绝缘层、外绝缘层共挤包覆，内绝缘采用高电气性能耐辐射乙丙橡胶，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃乙丙橡胶，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上形成双层复合绝缘。采用这种绝缘层挤出方式制得的电缆绝缘线芯同时具有很高的电气绝缘性和阻燃性。挤包总厚度为1mm，内绝缘层厚度为0.2mm，挤出机组加工温度为80℃～180℃，挤出线速度为40m/min，保证其电气性能优异，通过此生产工艺制得的电缆能满足本发明所指的电缆产品性能要求。
填充层挤包是指，在挤出机组上采用挤压式模具，用压缩比为1.15:1的螺杆将氧指数为37的无卤阻燃弹性体材料挤包在缆芯上。采用这种方式，不仅是电缆结构更加紧密，外径圆整，且起到隔氧作用，大大提高电缆抑制火焰蔓延能力，能达到成束电缆阻燃A类水平。
导体绞合步骤是指，经过拉丝和退火镀锡工序后形成的多股镀锡铜单丝，按照绞合节径比为11绞合成导体。
成缆步骤是指在成缆设备上将经过选料→拉丝→退火镀锡→导体绞合→内绝缘层、外绝缘层共挤包覆→辐照交联形成的4根线芯绞合成一体。
外护套层挤包步骤是指，在挤出机组上用挤压或半挤管式模具，用压缩比为1.2：1的螺杆将耐辐射无卤低烟阻燃乙丙护套料挤包在填充层上形成外护套，加工温度为80℃～180℃。
辐照交联是指在高频高压电子加速器辐照交联生产线上，采用15Mrad辐照总剂量，对绝缘和护套层分别进行2次辐照交联。
性能检验试验主要包括例行试验和鉴定试验，例行试验包括导体直流电阻测试、工频耐压试验和绝缘电阻试验。鉴定试验主要包括IEC电气型式试验、IEC非电气型式试验、60年寿命模拟热老化试验、正常工况辐照老化试验、事故（DBA）辐照老化试验、DBA试验（LOCA试验）、护套完整性试验（浸没试验）和电缆燃烧特性试验。
实施例3
作为本发明又一较佳实施例，第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其步骤为，选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联—成缆——填充层挤包—外护套层挤包—辐照交联—性能检验试验—成品包装入库。
选料是指导体选择电工用铜线坯，绝缘和护套材料需选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料。本发明绝缘和护套材料选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料，因此，制造的电缆满足导体长期工作温度90℃时使用寿命大于60年，能耐受第三代核电站安全壳内正常工况辐照老化和事故DBA下辐照老化。
内绝缘、外绝缘共挤包覆步骤是指，内绝缘采用高电气性能耐辐射交联聚乙烯，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上，本发明绝缘层采用内绝缘层、外绝缘层共挤包覆，内绝缘采用高电气性能耐辐射交联聚乙烯，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上形成双层复合绝缘。采用这种绝缘层挤出方式制得的电缆绝缘线芯同时具有很高的电气绝缘性和阻燃性。挤包总厚度为2mm，内绝缘层厚度为0.5mm，挤出机组加工温度为80℃～180℃，挤出线速度为60m/min，保证其电气性能优异，通过此生产工艺制得的电缆能满足本发明所指的电缆产品性能要求。
填充层挤包是指，在挤出机组上采用挤压式模具，用压缩比为1.16:1的螺杆将氧指数为38的无卤阻燃弹性体材料挤包在缆芯上。采用这种方式，不仅是电缆结构更加紧密，外径圆整，且起到隔氧作用，大大提高电缆抑制火焰蔓延能力，能达到成束电缆阻燃A类水平。
导体绞合步骤是指，经过拉丝和退火镀锡工序后形成的多股镀锡铜单丝，按照绞合节径比为12绞合成导体。
成缆步骤是指在成缆设备上将经过选料→拉丝→退火镀锡→导体绞合→内绝缘层、外绝缘层共挤包覆→辐照交联形成的5根线芯绞合成一体。
外护套层挤包步骤是指，在挤出机组上用挤压或半挤管式模具，用压缩比为1.3：1的螺杆将耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃挤包在填充层上形成外护套，加工温度为80℃～180℃。
辐照交联是指在高频高压电子加速器辐照交联生产线上，采用16Mrad辐照总剂量，对绝缘和护套层分别进行2次辐照交联。
性能检验试验主要包括例行试验和鉴定试验，例行试验包括导体直流电阻测试、工频耐压试验和绝缘电阻试验。鉴定试验主要包括IEC电气型式试验、IEC非电气型式试验、60年寿命模拟热老化试验、正常工况辐照老化试验、事故（DBA）辐照老化试验、DBA试验（LOCA试验）、护套完整性试验（浸没试验）和电缆燃烧特性试验。
实施例4
作为本发明又一较佳实施例，第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其步骤为，选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联—成缆——填充层挤包—外护套层挤包—辐照交联—性能检验试验—成品包装入库。
选料是指导体选择电工用铜线坯，绝缘和护套材料需选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料。本发明绝缘和护套材料选择经过长期耐热性评定其热寿命大于60年的高分子材料，因此，制造的电缆满足导体长期工作温度90℃时使用寿命大于60年，能耐受第三代核电站安全壳内正常工况辐照老化和事故DBA下辐照老化。
内绝缘、外绝缘共挤包覆步骤是指，内绝缘采用高电气性能耐辐射乙丙橡胶，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃乙丙橡胶，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上，本发明绝缘层采用内绝缘层、外绝缘层共挤包覆，内绝缘采用高电气性能耐辐射乙丙橡胶，外绝缘采用耐辐射无卤低烟阻燃乙丙橡胶，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上形成双层复合绝缘。采用这种绝缘层挤出方式制得的电缆绝缘线芯同时具有很高的电气绝缘性和阻燃性。挤包总厚度为3.0mm，内绝缘层厚度为0.8mm，挤出机组加工温度为80℃～180℃，挤出线速度为100m/min，保证其电气性能优异，通过此生产工艺制得的电缆能满足本发明所指的电缆产品性能要求。
填充层挤包是指，在挤出机组上采用挤压式模具，用压缩比为1.20:1的螺杆将氧指数为40的无卤阻燃弹性体材料挤包在缆芯上。采用这种方式，不仅是电缆结构更加紧密，外径圆整，且起到隔氧作用，大大提高电缆抑制火焰蔓延能力，能达到成束电缆阻燃A类水平。
导体绞合步骤是指，经过拉丝和退火镀锡工序后形成的多股镀锡铜单丝，按照绞合节径比为16绞合成导体。
成缆步骤是指在成缆设备上将经过选料→拉丝→退火镀锡→导体绞合→内绝缘层、外绝缘层共挤包覆→辐照交联形成的6根线芯绞合成一体。
外护套层挤包步骤是指，在挤出机组上用挤压或半挤管式模具，用压缩比为1.5：1的螺杆将耐辐射无卤低烟阻燃乙丙护套料挤包在填充层上形成外护套，加工温度为80℃～180℃。
辐照交联是指在高频高压电子加速器辐照交联生产线上，采用20Mrad辐照总剂量，对绝缘和护套层分别进行3次辐照交联。
性能检验试验主要包括例行试验和鉴定试验，例行试验包括导体直流电阻测试、工频耐压试验和绝缘电阻试验。鉴定试验主要包括IEC电气型式试验、IEC非电气型式试验、60年寿命模拟热老化试验、正常工况辐照老化试验、事故（DBA）辐照老化试验、DBA试验（LOCA试验）、护套完整性试验（浸没试验）和电缆燃烧特性试验。
Claims (6)
1.第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其步骤为，选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联—成缆—填充层挤包—外护套层挤包—辐照交联—性能检验试验—成品包装入库，其特征在于：
所述的选料是指导体选择电工用铜线坯，绝缘和护套材料需选择经过长期耐热性评定热寿命大于60年的高分子材料；
所述的内绝缘层、外绝缘层共挤包覆步骤是指，内绝缘层采用高电气性能耐辐射交联聚乙烯或乙丙橡胶，外绝缘层采用耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃或乙丙橡胶，并采用双层挤出机组使用挤压式模具将内绝缘层和外绝缘层同时挤包在导体线芯上，挤包总厚度为0.7mm～3.0mm，内绝缘层厚度为0.1mm～0.8mm但不超过总厚度的30%，挤出机组加工温度为80℃～180℃，挤出线速度为8m/min～100m/min；
所述的填充层挤包是指，在挤出机组上采用挤压式模具，用压缩比为1.05:1～1.20:1的螺杆将氧指数为36～40的无卤阻燃弹性体材料挤包在缆芯上。
2.如权利要求1所述的第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其特征在于：所述的导体绞合步骤是指，经过拉丝和退火镀锡工序后形成的多股镀锡铜单丝，按照绞合节径比为10～16绞合成导体。
3.如权利要求1所述的第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其特征在于：所述的成缆步骤是指在成缆设备上将经过选料—拉丝—退火镀锡—导体绞合—内绝缘层、外绝缘层共挤包覆—辐照交联形成的1～6根线芯绞合成一体。
4.如权利要求1所述的第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其特征在于：外护套层挤包步骤是指，在挤出机组上用挤压或半挤管式模具，用压缩比为1.1：1～1.5：1的螺杆将耐辐射无卤低烟阻燃交联聚烯烃或乙丙护套料挤包在填充层上形成外护套，加工温度为80℃～180℃。
5.如权利要求1所述的第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其特征在于：辐照交联是指在高频高压电子加速器辐照交联生产线上，采用10～20Mrad辐照总剂量，对绝缘和护套层分别进行1～3次辐照交联。
6.如权利要求1所述的第三代核电站安全壳内用低压电力电缆的制造方法，其特征在于：性能检验试验包括例行试验和鉴定试验，例行试验包括导体直流电阻测试、工频耐压试验和绝缘电阻试验；鉴定试验包括IEC电气型式试验、IEC非电气型式试验、60年寿命模拟热老化试验、正常工况辐照老化试验、事故辐照老化试验、DBA试验、护套完整性试验和电缆燃烧特性试验。
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