CN104157365A - 三代非能动核电站和缓环境1e级控制电缆及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三代非能动核电站和缓环境用1E级控制电缆及生产方法。三代非能动核电站和缓环境1E级控制电缆，包括一根导体，导体外壁挤包内绝缘层和外绝缘层并绕包有包带构成线芯，多根线芯置于填充体内绞合成缆芯，缆芯由内至外依次设置有包带层、复合屏蔽层、绕包层和护套层。所述的1E级控制电缆的生产方法，包括以下步骤：包括导体绞合-内绝缘层和外绝缘层挤包-内绝缘层和外绝缘层辐照交联处理-绝缘绕包-成缆-填充层挤包-屏蔽-护套层挤包-护套层辐照交联处理。

Description

三代非能动核电站和缓环境1E级控制电缆及生产方法

技术领域

本发明涉及一种电缆及生产方法，尤其涉及一种三代非能动核电站和缓环境1E级控制电缆及生产方法。

背景技术

二十一世纪，发展中国家人口和经济的增长必将带来能源需求的巨大增加，同时，提供了目前超过80%电力的燃料也逐步耗尽，并且环保要求对燃料的使用产生了很大的限制。从保护资源，改善环境质量以及能源的可靠供应，核能具备明显的优势。

在核电站特殊的使用环境下，作为核电站的配套电缆必须具有热稳定性强、化学稳定好、抗辐射性能优异、耐老化性能优良、防潮、耐腐蚀、无卤低烟阻燃、使用寿命长等特点。现阶段国内核电电缆高端产品依赖进口，只有部分产品能够国产化。

发明内容

本发明提供一种三代非能动核电站和缓环境用1E级控制电缆及生产方法， 1E级控制电缆具有无卤低烟阻燃、低毒、耐腐蚀、优异的电气性能、较强的耐辐射性能及使用寿命长等特点，能有效满足三代非能动核电站和缓环境用1E级控制电缆的使用环境。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

三代非能动核电站和缓环境1E级控制电缆，其特征在于：包括一根导体，导体外壁挤包内绝缘层和外绝缘层并绕包有包带构成线芯，多根线芯置于填充体内绞合成缆芯，缆芯由内至外依次设置有包带层、复合屏蔽层、绕包层和护套层。

进一步地，缆芯外挤包有低烟无卤阻燃材料制成的隔氧层。

进一步地，导体为镀锡铜丝绞合而成。

进一步地，内绝缘层由无卤低烟辐照交联聚乙烯而成，外绝缘层无卤低烟辐照交联聚烯烃而成。

进一步地，复合屏蔽层的内层为镀锡铜丝编织层，外层为纵包铜塑复合带层。

进一步地，护套层由无卤低烟辐照交联聚烯烃而成。

进一步地，包带为聚酯带，包带层由非吸湿性无卤低烟阻燃薄膜带绕包而成，绕包层为无纺布绕包而成。

进一步地，填充体是低烟无卤阻燃填充条。

一种所述的1E级控制电缆的生产方法，包括以下步骤： 包括导体绞合- -内绝缘层和外绝缘层挤包-内绝缘层和外绝缘层辐照交联处理-绝缘绕包-成缆-填充层挤包-屏蔽-护套层挤包-护套层辐照交联处理；内绝缘层和外绝缘层厚度比为1：3，内绝缘挤出采用普通螺杆，外绝缘挤出采用低压缩比螺杆，绝缘层挤出前，10mm²以下导体应预热到90～100℃，绝缘材料应在60±5℃烘1～2个小时，挤出工序中，内绝缘层温度控制在140～185℃之间，外绝缘层温度控制在90～175℃之间，线芯采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温；护套层采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤管式模具挤出，材料挤出前应60±5℃预热1～2小时，挤出工序中温度控制90-155℃，挤出后采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温；护套层采用半挤管式挤出，且挤出后采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温。

上述的生产方法，内绝缘层和外绝缘层、护套层的热延伸率50%-100%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明结构紧凑、稳定性好，护套层无卤低烟、耐辐照性能及机械性能优良，缆芯和填充体采用包带层绕包，填充体和包带层的熔融温度高于电缆最高额定工作温度，控制电缆整体强度好，电缆圆整度好，适用于较高环境温度及散热不良的工作环境；

（2）导体外壁采用内外双层绝缘，提高了控制电缆绝缘性，保证了可靠的电性能，使用过程更稳定；

（3）线芯外绕包一层聚酯带，聚酯带本向具有耐高温性能，在控制电缆进行模拟加速热老化时，可有效防止线芯的粘连；线芯绕包聚酯带后，可避免因线芯粘连造成的控制电缆电性能下降，也可有效提高控制电缆寿命，可从结构方面进一步保证控制电缆的60年使用寿命；

（4）复合屏蔽层增强了控制电缆对外界的抗干扰能力和信号传输的稳定性，抗辐射能力增强，镀锡铜丝编织层屏蔽，增加了控制电缆的耐腐蚀性，提高了控制电缆的使用寿命，确保控制电缆具有很强的机械性能及抗电磁干扰能力；

（5）导体为镀锡铜丝绞合而成，导体导电性能好，且导体柔软不易损坏；

（6）无卤低烟辐照交联聚乙烯内绝缘层耐高温和老化，无卤低烟环保，保护线芯不受损伤、延长控制电缆使用寿命，无卤低烟辐照交联聚烯烃外绝缘层具有优异的机械性能，耐辐照性能

（7）采用辐照交联无卤低烟聚烯烃护套料，材料经过辐照交联后形成热固性材料，保证控制电缆的使用寿命和耐γ射线的辐射性能。

（8）内外绝缘层经过双层共挤工艺加工，效率高、能耗低，避免了护套层和绝缘层间起层、起皱、脱胶和线芯与绝缘结合不紧的缺陷；

（9）生产步骤中内绝缘层和外绝缘层及护套层采用无卤低烟辐照交联，不与水分接触，进而减少了控制电缆因水分的掺入造成电性能问题的机率；通过高能电子束对内绝缘层和外绝缘层及护套层材料进行改性，高能射线破坏了使原来的线性C-H键，然后分子结构再进行重新组合，形成无规则的网状分子结构，提高了材料的机械物理性能和耐温性能，耐温等级由70℃上升为90℃，，电性能也得到一定提高。

本发明控制电缆用寿命达到60年，同时控制电缆具有无卤、低烟、阻燃、低毒和较强的耐辐射性能。

附图说明

图1为本发明选定实施例的结构示意图。

其中，1.导体，2. 内绝缘层，3.外绝缘层，4.包带，5. 填充体，6. 包带层，7. 复合屏蔽层，8. 绕包层，9. 护套层，10. 隔氧层。

具体实施方式

首先，应该指出的是，本节描述的仅仅是用于实施本发明的优选实施方式，在不改变本发明的原理的前提下，本领域技术人员能够在这里描述的技术方案做出改型，这些改型也将落入本发明的范围内。 

参考附图1，三代非能动核电站和缓环境1E级控制电缆，包括一根导体1，导体1外壁挤包内绝缘层2和外绝缘层3并绕包有包带构成线芯，多根线芯置于填充体5内绞合成缆芯，缆芯由内至外依次设置有包带层6、复合屏蔽层7、绕包层8和护套层9。

本实施例中，导体1为镀锡铜丝绞合而成，导体1导电性能好，且导体1柔软不易损坏。

本实施例中，内绝缘层2由无卤低烟辐照交联聚乙烯而成，耐高温和老化，无卤低烟环保，保护线芯不受损伤、延长了控制电缆使用寿命；外绝缘层3无卤低烟辐照交联聚烯烃而成，使控制电缆具有优异机械性能，耐辐照性能。

本实施例中，复合屏蔽层7的内层为镀锡铜丝编织层，外层为纵包的铜塑复合带层。铜塑复合带层，屏蔽效率高，纵包屏蔽结构能够发挥铜塑复合带的最大功用，增强了控制电缆对外界的抗干扰能力和信号传输的稳定性，使控制电缆屏蔽性能更加，抗辐射能力增强；镀锡铜丝编织无方向性，屏蔽效果好，增加了控制电缆的耐腐蚀性，提高了控制电缆的使用寿命。

本实施例中，护套层9由无卤低烟辐照交联聚烯烃而成，使控制电缆具有优异机械性能，耐辐照性能。

本实施例中，包带4为聚酯带，聚酯带具有耐高温性能，可以防止线芯的粘连；包带层6由非吸湿性无卤低烟阻燃薄膜带绕包而成，在控制电缆最高额定工作温度下不会熔融的；绕包层8为无纺布绕包而成，防止缆芯在弯曲时松散或变形,以确保缆芯的圆整和紧密。

本实施例中，缆芯外挤包有低烟无卤阻燃材料制成的隔氧层10。填充体5是低烟无卤阻燃填充条，保证了控制电缆的结构圆整，且具有良好的阻燃性能。

一种所述的1E级控制电缆的生产方法，包括以下步骤：导体绞合-内绝缘层和外绝缘层挤包-内绝缘层和外绝缘层辐照交联处理-绝缘绕包-成缆-填充层挤包-屏蔽-护套层挤包-护套层辐照交联处理；内绝缘层和外绝缘层厚度比为1：3，内绝缘层挤出采用普通螺杆，外绝缘层挤出采用低压缩比螺杆，绝缘层挤出前，10mm²以下导体应预热到90～100℃，绝缘材料应在60±5℃烘1～2个小时，挤出工序中，内绝缘层温度控制在140～185℃之间，外绝缘层温度控制在90～175℃之间，线芯采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温；护套层采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤管式模具挤出，材料挤出前应60±5℃预热1～2小时，挤出工序中温度控制90-155℃，挤出后采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温。

内绝缘层和外绝缘层、护套层的热延伸率50%-100%。

下面分步具体说明一下各个步骤：

导体选料：

导体为绞合镀锡铜材料，可以根据柔软度要求、调整绞合单丝直径和根数，保证导体结构稳定。

内绝缘层和外绝缘层挤包：

内绝缘层和外绝缘层采用双层共挤。内绝缘层和外绝缘层厚度比为1：3，内绝缘层挤出采用普通螺杆，外绝缘层挤出采用低压缩比螺杆，绝缘层挤出前，10mm²以下导体应预热到90～100℃，绝缘材料应在60±5℃烘1～2个小时，挤出工序中，内绝缘层温度控制在140～185℃之间，外绝缘层温度控制在90～175℃之间，线芯采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温；护套层8采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤管式模具出，材料挤出前应60±5℃预热1～2小时，挤出后采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温。通过一次加工实现双层共挤，生产过程中不需要反复调节线芯偏心的环节，保证了绝缘厚度精确，同此一次挤出可以避免由于两次挤出分开进行时内绝缘层表面受到污染和损伤的问题，使内绝缘层和外绝缘层结合紧密，保证了内绝缘层和外绝缘层的同心度，提高产品质量，降低加工强度，双层结构之间紧密性，使控制电缆的电气性能更具有优势。

   内绝缘层和外绝缘层辐照交联处理：

内绝缘层由无卤低烟辐照交联聚乙烯而成，外绝缘层无卤低烟辐照交联聚烯烃而成，热延伸率50%-100%。

绝缘绕包：

为防止绝缘加速热老化时粘连，绝缘外绕包一层聚酯带，搭盖率控制在15%-20%。

成缆：

成缆用挤出管型填充条填充和非吸湿性无卤低烟阻燃包带绕包形成包带层，包带搭盖率应小于20%。

屏蔽：

屏蔽采用复合屏蔽结构；内层为镀锡铜丝编织层，外层为纵包的铜塑复合带层，铜塑复合带纵包屏蔽应与镀锡铜丝编织屏蔽同时生产。

隔氧层挤包：

挤出前应进行烘料，采用低压缩比螺杆挤出，填充采用挤压式挤出。

护套层挤包：

采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤管式模具挤出，材料挤出前应60±5℃预热1～2小时，挤出工序中温度控制90-155℃，挤出后采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温。

护套层辐照交联处理：

护套层由无卤低烟辐照交联聚烯烃而成，热延伸率50%-100%。

本发明控制电缆测试具有以下性能：

1、控制电缆老化前后绝缘机械性能良好，老化前抗张强度最小达到10.0 N/mm²，断裂伸长率最小达到200%，老化后抗张强度、断裂伸长率变化率不超过±25%。

2.绝缘热延伸试验载荷伸长率最大不超过175%，冷却后永久变形伸长率最大15%。

3.护套性能满足老化前抗张强度最小达到9.0 N/mm²，断裂伸长率最小达到125%，老化后抗张强度、断裂伸长率变化率不超过±40%。

4.热延伸试验载荷伸长率最大不超过175%，冷却后永久变形伸长率最大15%。

5.控制电缆通过正常工况热老化模拟试验等效60年运行的加速热老化试验，绝缘和护套机械性能满足要求。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.三代非能动核电站和缓环境1E级控制电缆，其特征在于：包括一根导体，导体外壁挤包内绝缘层和外绝缘层并绕包有包带构成线芯，多根线芯置于填充体内绞合成缆芯，缆芯由内至外依次设置有包带层、复合屏蔽层、绕包层和护套层。

2.根据权利要求1所述的1E级控制电缆，其特征在于：缆芯外挤包有低烟无卤阻燃材料制成的隔氧层。

3.根据权利要求1所述的1E级控制电缆，其特征在于：导体为镀锡铜丝绞合而成。

4.根据权利要求1所述的1E级控制电缆，其特征在于：内绝缘层由无卤低烟辐照交联聚乙烯而成，外绝缘层无卤低烟辐照交联聚烯烃而成。

5.根据权利要求1所述的1E级控制电缆，其特征在于：复合屏蔽层的内层为镀锡铜丝编织层，外层为纵包的铜塑复合带层。

6.根据权利要求1所述的1E级控制电缆，其特征在于：护套层由无卤低烟辐照交联聚烯烃而成。

7.根据权利要求1所述的1E级控制电缆，其特征在于：包带为聚酯带，包带层由非吸湿性无卤低烟阻燃薄膜带绕包而成，绕包层为无纺布绕包而成。

8.根据权利要求1所述的1E级控制电缆，其特征在于：填充体是低烟无卤阻燃填充条。

9.一种权利要求1至8所述的1E级控制电缆的生产方法，其特征在于包括以下步骤：导体绞合-内绝缘层和外绝缘层挤包-内绝缘层和外绝缘层辐照交联处理-绝缘绕包-成缆-填充层挤包-屏蔽-护套层挤包-护套层辐照交联处理；内绝缘层和外绝缘层厚度比为1：3，内绝缘层挤出采用普通螺杆，外绝缘层挤出采用低压缩比螺杆，绝缘层挤出前，10mm²以下导体应预热到90～100℃，绝缘材料应在60±5℃烘1～2个小时，挤出工序中，内绝缘层温度控制在140～185℃之间，外绝缘层温度控制在90～175℃之间，线芯采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温；护套层采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤管式模具挤出，材料挤出前应60±5℃预热1～2小时，挤出工序中温度控制90-155℃，挤出后采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃～70℃，第二段冷却水温度为常温。

10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于：内绝缘层和外绝缘层、护套层的热延伸率50%-100%。