CN111403090A - 第三代核电站严酷环境用特种电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种第三代核电站严酷环境用特种电缆，包括两个电缆本体、将两个电缆本体端部电连接的电缆连接头以及保护装置，两个电缆本体分别为第一电缆本体和第二电缆本体，所述保护装置包括外圆筒部、第一端盖部、缓冲单元、阻燃单元和第二端盖，所述外圆筒部内还具有烟雾传感器、温度传感器和控制器，所述烟雾传感器、温度传感器以及电磁阀均与控制器连接。本申请的电缆具有较好的机械性能、阻燃、屏蔽性能，并且能够有效抗拉拽和阻燃。

Description

第三代核电站严酷环境用特种电缆
技术领域
本发明涉及电缆领域，具体涉及一种第三代核电站严酷环境用特种电缆。
背景技术
随着技术的进步，人们使用能源的方式逐渐多样化，从上个世纪开始核能开始进入人类的使用能源的方式，核电站是使用核能的具体设施，核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。由于核电站内的辐射强度较强，且环境恶劣，因此核电站使用的电缆要求更加高，需要耐高温、抗辐射、具有更好的阻燃特性。特别是当两段电缆用电缆连接头进行连接时，由于是通过连接头连接的，连接处更容易发生故障，并且在使用过程中电缆的拉拽也容易导致电缆的损坏。
发明内容
发明目的：本发明旨在克服核电站使用场合中严酷环境下的使用需求，提供一种第三代核电站严酷环境用特种电缆。
技术方案：一种第三代核电站严酷环境用特种电缆，包括两个电缆本体、将两个电缆本体端部电连接的电缆连接头以及保护装置，两个电缆本体分别为第一电缆本体和第二电缆本体，所述保护装置包括外圆筒部、第一端盖部、缓冲单元、阻燃单元和第二端盖，所述第一端盖部呈圆环形固定于外圆筒部的一端，所述第一电缆本体穿过所述第一端盖部；所述缓冲单元包括固定于外圆筒部内侧壁的内圆筒部，所述内圆筒部的内侧具有一个第一气囊和两个第二气囊，所述内圆筒部内具有气囊通道将两个第二气囊内部连通，所述外圆筒部处具有用于为第一气囊充气的第一气嘴和用于为第二气囊充气的第二气嘴，所述第一电缆本体被第一气囊和两个第二气囊抵接；所述阻燃单元包括第一固定环、第二固定环和位于第一、二固定环中间的圆环柱形的气体容纳腔，所述外圆筒部处具有用于为圆环柱形气体容纳腔充气的第三气嘴，所述第一固定环外侧固定有第一密封环，第一密封环固定于外圆筒部的内侧，第一固定环处具有多个第一通孔和两个连接通道，所述连接通道内具有活塞部，所述活塞部固定连接有滑块，所述滑块处固定有尖刺单元，所述滑块处还具有容纳槽，容纳槽内通过第一弹簧连接有活动块，活动块的端部呈半球形，所述连接通槽处还具有容纳活动块的半球形凹槽，所述气体容纳腔连接有两个出气管，每个出气管与一个所述连接通道连接，所述出气管内具有电磁阀；所述第二固定环外固定有第二密封环，所述第二密封环与所述外圆筒部的内侧壁固定，所述第二固定环具有多个第二通孔和两个定位孔，所述第二端盖呈圆环状且被第二电缆本体穿过，所述第二端盖处具有多个插入第二通孔的塞部和两个穿过定位孔的定位杆，定位杆的端部具有限位挡块，所述定位杆处套有第二弹簧，第二弹簧位于限位挡块和第二固定环之间；所述第一固定环与第一电缆本体的外侧壁固定连接，第二固定环与第二电缆本体的外侧壁固定连接，所述第一气囊、第二气囊和所述气体容纳室内具有惰性气体，所述外圆筒部内还具有烟雾传感器、温度传感器和控制器，所述烟雾传感器、温度传感器以及电磁阀均与控制器连接。
进一步地，所述第一端盖部的内圆周处具有弹性环形垫圈，所述第一电缆本体穿过并抵接所述弹性环形垫圈，且能够相对于弹性环形垫圈滑动。
进一步地，每个滑块处具有两个容纳槽，每个容纳槽内具有一个活动块；每个连接通道处具有两个半球形凹槽。在高压气体的作用下，气流能够挤压活塞从而克服第一弹簧的压力，使得活动块滑出半球形凹槽。
进一步地，所述第一通孔和第二通孔的数量相等，均大于等于8个；所述电缆连接头位于第一固定环和第二固定环之间。
进一步地，所述第一密封环通过第一螺栓与外圆筒部固定连接，所述第二密封环通过第二螺栓与外圆筒部固定连接；所述第一螺栓和第二螺栓的数量均大于等于4个；所述第一端盖部通过固定螺栓与外圆筒部固定。
从而固定更加紧密，第一密封环和第二密封环可以由橡胶制成，从而更加贴合密封。
进一步地，所述电缆本体包括外护套，所述电缆本体的两端的外护套的外侧壁具有呈圆环形分布的一圈凹陷，所述第一固定环面对第一电缆本体端部的一圈凹陷，且第一固定环和第一电缆本体之间通过粘结胶固定；所述第二固定环面对第二电缆本体端部的一圈凹陷，且第二固定环和第二电缆本体之间通过粘结胶固定。
从而粘结胶配合凹陷使得粘结更加紧密。
进一步地，还包括与控制器连接的无线通信单元，控制器进行控制，当温度传感器的测量值大于设定阈值或烟雾传感器感应到烟雾时，所述控制器控制两个出气管内的电磁阀开启，并利用无线通信单元发送报警信号。从而在燃烧发生的出气，迅速地进行灭火和报警。
进一步地，所述电缆本体包括从外到内依次包括外护套、铠装层和内护层，所述内护层内具有3个电缆芯，所述电缆芯从外到内依次包括阻燃层、屏蔽层、绝缘层和导体。
进一步地，所述导体为绞合铜导体，所述绝缘层为聚乙烯绝缘层，所述阻燃层为低烟无卤阻燃层，所述屏蔽层为镀锡铜丝编织层，所述内护层为云母绕包带，所述铠装层为钢丝铠装层，所述外护套为尼龙外护套或聚乙烯外护套。
从而电缆具有较好的机械强度，双层的阻燃层和较好的屏蔽特性，适用于核电站的场合。
进一步地，当两个连接管内的电磁阀开启时，一个连接通道内的尖刺单元刺破第一气囊，另一个连接通道内的尖刺单元刺破第二气囊。
进一步地，所述内圆筒部的长度大于40cm。
进一步地，所述气体容纳腔的长度大于20cm。
由于气体容纳腔和第一、二气囊的容积较大，从而提供足够量的惰性气体。
进一步地，所述第一电缆本体被第一气囊和两个第二气囊抵接呈弯曲状。
进一步地，所述第一气囊、第二气囊和气体容纳腔内的气压均大于1.2个标准大气压。优选第一气囊和第二气囊均大于1.2个标准大气压；气体容纳室大于2.5个标准大气压。从而提供足够量的惰性气体，并提供足够的气压冲击活塞部。
进一步地，所述外圆筒部外还固定有固定架。从而根据需要可以外圆筒固定在某个支架上。从而对外圆筒部进行固定，另外外圆筒部优选由金属材料制成。
有益效果：本发明的电缆具有较好的机械强度、屏蔽特性和阻燃特性，从而适用于核电站，并且对于两个电缆的连接处，特别设计的保护装置，从而能够为电缆提供一定的拉拽缓冲性能，即便存在一定的拉拽也能够提供缓冲，电缆不会被拉坏，并且能够在发生燃烧的第一时间灭火阻燃并且即使报警。
附图说明
图1为电缆连接和保护装置配合示意图；
图2外圆筒部内多个零部件的拆解后示意图；
图3为图1中A位置的放大图；
图4为图1中B位置的放大图；
图5为电缆本体截面图。
具体实施方式
附图标记：1.1第一固定环；1.2第一通孔；1.3第一密封环；1.4连接通道；1.5粘结胶；1.6活塞部；1.7滑块；1.8活动块；1.9第一弹簧；1.10尖刺单元；2.1第二固定环；2.2第二通孔；2.3第二密封环；2.4定位孔；3.1第二端部盖；3.2塞部；3.3第二弹簧；3.4限位挡块；4.1气体容纳腔；4.2出气管；4.3电磁阀；4.4第三气嘴；5内圆筒部；5.1第一气囊；5.2第一气嘴；5.3第二气囊；5.4第二气嘴；5.5气囊通道；6第一端盖部；6.1弹性环形垫圈；10外圆筒部；10.1烟雾传感器；10.2温度传感器；11.1第一电缆本体；11.2第二电缆本体；12电缆连接头；13.1导体；13.2绝缘层；13.3屏蔽层；13.4阻燃层；13.5内护层；13.6铠装层；13.7外护套；13.8凹陷。
下面结合图1-5作具体说明：一种第三代核电站严酷环境用特种电缆，包括两个电缆本体、将两个电缆本体端部电连接的电缆连接头以及保护装置，两个电缆本体分别为第一电缆本体11.1和第二电缆本体11.2，所述保护装置包括外圆筒部10、第一端盖部6、缓冲单元、阻燃单元和第二端盖，所述第一端盖部6呈圆环形固定于外圆筒部10的一端，所述第一电缆本体11.1穿过所述第一端盖部6；所述缓冲单元包括固定于外圆筒部内侧壁的内圆筒部5，所述内圆筒部5的内侧具有一个第一气囊5.1和两个第二气囊5.3，所述内圆筒部5内具有气囊通道5.5将两个第二气囊内部连通，所述外圆筒部10处具有用于为第一气囊5.1充气的第一气嘴5.2和用于为第二气囊5.3充气的第二气嘴5.4，所述第一电缆本体11.1被第一气囊5.1和两个第二气囊5.3抵接；所述阻燃单元包括第一固定环1.1、第二固定环2.1和位于第一、二固定环中间的圆环柱形的气体容纳腔4.1，所述外圆筒部10处具有用于为圆环柱形气体容纳腔4.1充气的第三气嘴4.4，所述第一固定环1.1外侧固定有第一密封环1.3，第一密封环1.3固定于外圆筒部10的内侧，第一固定环1.1处具有多个第一通孔1.2和两个连接通道1.4，所述连接通道1.4内具有活塞部1.6，所述活塞部1.6固定连接有滑块1.7，所述滑块1.7处固定有尖刺单元1.10，所述滑块1.7处还具有容纳槽，容纳槽内通过第一弹簧1.9连接有活动块1.8，活动块1.8的端部呈半球形，所述连接通槽处还具有容纳活动块的半球形凹槽，所述气体容纳腔4.1连接有两个出气管4.2，每个出气管4.1与一个所述连接通道1.4连接，所述出气管4.2内具有电磁阀4.3；所述第二固定环2.1外固定有第二密封环2.3，所述第二密封环2.3与所述外圆筒部10的内侧壁固定，所述第二固定环2.3具有多个第二通孔2.2和两个定位孔2.4，所述第二端盖3.1呈圆环状且被第二电缆本体11.2穿过，所述第二端盖3.1处具有多个插入第二通孔的塞部3.2和两个穿过定位孔的定位杆，定位杆的端部具有限位挡块3.4，所述定位杆处套有第二弹簧3.3，第二弹簧3.3位于限位挡块3.4和第二固定环2.1之间；所述第一固定环1.1与第一电缆本体11.1的外侧壁固定连接，第二固定环2.1与第二电缆本体11.2的外侧壁固定连接，所述第一气囊5.1、第二气囊5.3和所述气体容纳室4.1内具有惰性气体，所述外圆筒部10内还具有烟雾传感器10.1、温度传感器10.2和控制器，所述烟雾传感器、温度传感器以及电磁阀均与控制器连接。
所述第一端盖部6的内圆周处具有弹性环形垫圈6.1，所述第一电缆本体11.1穿过并抵接所述弹性环形垫圈6.1，且能够相对于弹性环形垫圈6.1滑动。每个滑块1.6处具有两个容纳槽，每个容纳槽内具有一个活动块1.8；每个连接通道1.4处具有两个半球形凹槽。所述第一通孔1.2和第二通孔2.2的数量相等，均大于等于8个；所述电缆连接头12位于第一固定环1.1和第二固定环2.1之间。所述第一密封环1.3通过第一螺栓与外圆筒部固定连接，所述第二密封环2.3通过第二螺栓与外圆筒部固定连接；所述第一螺栓和第二螺栓的数量均大于等于4个；所述第一端盖部6通过固定螺栓与外圆筒部固定。所述电缆本体包括外护套13.7，所述电缆本体的两端的外护套13.7的外侧壁具有呈圆环形分布的一圈凹陷13.8，所述第一固定环面对第一电缆本体端部的一圈凹陷13.8，且第一固定环1.1和第一电缆本体11.1之间通过粘结胶固定；所述第二固定环2.1面对第二电缆本体11.2端部的一圈凹陷，且第二固定环2.1和第二电缆本体11.2之间通过粘结胶固定。还包括与控制器连接的无线通信单元，控制器进行控制，当温度传感器10.2的测量值大于设定阈值或烟雾传感器10.1感应到烟雾时，所述控制器控制两个出气管4.2内的电磁阀4.3开启，并利用无线通信单元发送报警信号。所述电缆本体包括从外到内依次包括外护套13.7、铠装层13.6和内护层13.5，所述内护层13.5内具有3个电缆芯，所述电缆芯从外到内依次包括阻燃层13.4、屏蔽层13.3、绝缘层13.2和导体13.1。所述导体13.1为绞合铜导体，所述绝缘层13.2为聚乙烯绝缘层，所述阻燃层13.4为低烟无卤阻燃层，所述屏蔽层13.3为镀锡铜丝编织层，所述内护层13.5为云母绕包带，所述铠装层13.6为钢丝铠装层，所述外护套13.7为尼龙外护套或聚乙烯外护套。
本发明的电缆如图所示，本申请的电缆本体，具有低烟无卤阻燃和耐火云母绕包带内护层，从而具有更好的阻燃特性，并且具有屏蔽层更加适合在核电站的场合下使用。另外，由于第一电缆本体被限制在第一气囊和两个第二气囊之间呈弯曲状，从而实际上对电缆的拉拽提供的缓冲，当第一电缆本体(第一电缆本体和第一端盖部之间是可以发生相对滑动的)被拉拽时，第一气囊和第二气囊被挤压，第一电缆本体可以被拉得更直，从而实际上，电缆本体伸出第一端盖部外的长度变长，从而为电缆的拉拽提供缓冲；另外当电缆的连接处发生燃烧时，控制器能够第一时间报警，并且打开两个电磁阀，从而气体容纳腔内高压气体冲击活塞部，从而尖刺部刺破第一气囊和第二气囊，第一、二气囊内的惰性气体也被释放出来，惰性气体，经过第一通孔，冲击电缆连接头处，再经过第二通孔顶开塞部，将原来内部的空气挤压出去，当内部气压小到一定程度时，塞部在第二弹簧的复位下再次密封第二通孔，从而第一端盖部(第一端盖的弹性环形垫圈和第一电缆本体的外侧抵接，虽然两者之间可以相对滑动，但是弹性环形垫圈具有弹性且抵接第一电缆本体的外侧，因此两者之间的漏气是很缓慢的)和第二端盖之间的空间基本被惰性气体充满，短时间不容易发生复燃，同时维护人员及时维护，修复电缆。
尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (9)

1.一种第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，包括两个电缆本体、将两个电缆本体端部电连接的电缆连接头以及保护装置，两个电缆本体分别为第一电缆本体和第二电缆本体，所述保护装置包括外圆筒部、第一端盖部、缓冲单元、阻燃单元和第二端盖，所述第一端盖部呈圆环形固定于外圆筒部的一端，所述第一电缆本体穿过所述第一端盖部；所述缓冲单元包括固定于外圆筒部内侧壁的内圆筒部，所述内圆筒部的内侧具有一个第一气囊和两个第二气囊，所述内圆筒部内具有气囊通道将两个第二气囊内部连通，所述外圆筒部处具有用于为第一气囊充气的第一气嘴和用于为第二气囊充气的第二气嘴，所述第一电缆本体被第一气囊和两个第二气囊抵接；所述阻燃单元包括第一固定环、第二固定环和位于第一、二固定环中间的圆环柱形的气体容纳腔，所述外圆筒部处具有用于为圆环柱形气体容纳腔充气的第三气嘴，所述第一固定环外侧固定有第一密封环，第一密封环固定于外圆筒部的内侧，第一固定环处具有多个第一通孔和两个连接通道，所述连接通道内具有活塞部，所述活塞部固定连接有滑块，所述滑块处固定有尖刺单元，所述滑块处还具有容纳槽，容纳槽内通过第一弹簧连接有活动块，活动块的端部呈半球形，所述连接通槽处还具有容纳活动块的半球形凹槽，所述气体容纳腔连接有两个出气管，每个出气管与一个所述连接通道连接，所述出气管内具有电磁阀；所述第二固定环外固定有第二密封环，所述第二密封环与所述外圆筒部的内侧壁固定，所述第二固定环具有多个第二通孔和两个定位孔，所述第二端盖呈圆环状且被第二电缆本体穿过，所述第二端盖处具有多个插入第二通孔的塞部和两个穿过定位孔的定位杆，定位杆的端部具有限位挡块，所述定位杆处套有第二弹簧，第二弹簧位于限位挡块和第二固定环之间；所述第一固定环与第一电缆本体的外侧壁固定连接，第二固定环与第二电缆本体的外侧壁固定连接，所述第一气囊、第二气囊和所述气体容纳室内具有惰性气体，所述外圆筒部内还具有烟雾传感器、温度传感器和控制器，所述烟雾传感器、温度传感器以及电磁阀均与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，所述第一端盖部的内圆周处具有弹性环形垫圈，所述第一电缆本体穿过并抵接所述弹性环形垫圈，且能够相对于弹性环形垫圈滑动。
3.根据权利要求1所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，每个滑块处具有两个容纳槽，每个容纳槽内具有一个活动块；每个连接通道处具有两个半球形凹槽。
4.根据权利要求1所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔的数量相等，均大于等于8个；所述电缆连接头位于第一固定环和第二固定环之间。
5.根据权利要求1所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，所述第一密封环通过第一螺栓与外圆筒部固定连接，所述第二密封环通过第二螺栓与外圆筒部固定连接；所述第一螺栓和第二螺栓的数量均大于等于4个；所述第一端盖部通过固定螺栓与外圆筒部固定。
6.根据权利要求1所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，所述电缆本体包括外护套，所述电缆本体的两端的外护套的外侧壁均具有一圈呈圆环形分布的凹陷，所述第一固定环内侧面对第一电缆本体端部的一圈凹陷，且第一固定环和第一电缆本体之间通过粘结胶固定；所述第二固定环内侧面对第二电缆本体端部的一圈凹陷，且第二固定环和第二电缆本体之间通过粘结胶固定。
7.根据权利要求1所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，还包括与控制器连接的无线通信单元，控制器进行控制，当温度传感器的测量值大于设定阈值或烟雾传感器感应到烟雾时，所述控制器控制两个出气管内的电磁阀开启，并利用无线通信单元发送报警信号。
8.根据权利要求1所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，所述电缆本体包括从外到内依次包括外护套、铠装层和内护层，所述内护层内具有3个电缆芯，所述电缆芯从外到内依次包括阻燃层、屏蔽层、绝缘层和导体。
9.根据权利要求8所述的第三代核电站严酷环境用特种电缆，其特征在于，所述导体为绞合铜导体，所述绝缘层为聚乙烯绝缘层，所述阻燃层为低烟无卤阻燃层，所述屏蔽层为镀锡铜丝编织层，所述内护层为云母绕包带，所述铠装层为钢丝铠装层，所述外护套为尼龙外护套或聚乙烯外护套。
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Denomination of invention: Special cables for harsh environments in third-generation nuclear power plants

Effective date of registration: 20231020

Granted publication date: 20210409

Pledgee: Jiangsu Gaoyou Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: YANGZHOU SHUGUANG CABLE Co.,Ltd.

Registration number: Y2023320000534

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