CN113035420A - 一种非能动核电站额定电压300/500v计算机电缆及生产方法 - Google Patents

一种非能动核电站额定电压300/500v计算机电缆及生产方法 Download PDF

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Abstract

本公开提出了一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆及生产方法，包括：包括缆芯，所述缆芯包括至少一个对绞线组；所述对绞线组包括多个绝缘线芯结构，多个绝缘线芯结构和多个第一填充体对绞后绕包包带形成内芯结构，多个内芯结构构成缆芯，缆芯外依次包裹隔氧层，复合屏蔽层，耐辐射层和外护套层。本公开整体技术方案结构紧凑、稳定性好，护套层采用无卤低烟、耐辐照性交联聚烯烃，耐辐照性能及机械性能优良。

Description

一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆及生产方法
技术领域
本公开属于计算机电缆技术领域，尤其涉及一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆及生产方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
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。
在核岛或核岛附近使用的电缆，必须满足阻燃、低烟、无卤和无腐蚀气体的要求。在核岛内使用的电缆必须通过LOCA试验(耐辐射试验)，根据我国新制定的《核电站1E级电缆通用要求》标准要求，K1类电缆应通过设计基准事件试验，累积辐照剂量应至少达到850kGy；K2类电缆应通过设计基准事件试验，累积辐照剂量应至少达到250kGy。在要求严格的核电环境中，产品的设计开发更为重要。
随着国家对核电事业发展的大力支持，我国核电站采用的技术也在不断更新，因此对于核电站用电缆的要求也日益更新。自从AP1000(大于压水堆核电站)第三代核电技术登上历史的舞台，核电站用电缆又分为安全壳内和安全壳外用电缆，其中安全壳内用电缆除了要满足K1类电缆所有性能要求外，还要满足2370kGy的辐照剂量要求，以及60年的使用寿命。但随着核电站各种安全级别的提高，对电缆的安全要求也随之提高，特别是耐辐照剂量具有更高的要求，因此，对于电缆的结构、材料以及制备工艺提出了更高的要求。
CAP1400大型压水堆核电机组是在消化、吸收、全面掌握我国引进的第三代先进核电AP1000非能动技术的基础上，通过再创新开发出具有我国自主知识产权、功率更大的非能动大型先进压水堆核电机组。因此，对于CAP1400核电站用电缆的要求也随之更高，特别是严酷环境中1E级电缆，需要满足2370kGy的辐照剂量要求，需在60年核电站设计寿命下指定的正常工况、异常工况，以及设计基准事故(DBA)工况所要求的时间内，始终能够满足所要求的信号传输功能及相关结构完整性要求。因此，如何开发出满足国产化核电站严酷环境中要求的电缆，是当前所面临的主要问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，能有效满足三代非能动核电站CAP1400严酷环境用1E级电缆的使用环境。
为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，公开了一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，包括：
包括缆芯，所述缆芯包括至少一个对绞线组；
所述对绞线组包括多个绝缘线芯结构，多个绝缘线芯结构和多个第一填充体对绞后绕包包带形成内芯结构，内芯结构外依次包裹隔氧层，复合屏蔽层，耐辐射层和外护套层。
进一步的技术方案，所述绝缘线芯与第一填充体的数量一致或者不一致。
进一步的技术方案，所述绝缘线芯结构包括：至少一根导体，导体外壁挤包异质双层共挤绝缘层并和多个第二填充体对绞后并绕包有包带。
进一步的技术方案，所述异质双层共挤绝缘层由辐照交联聚乙烯内绝缘层和辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃外绝缘层叠加而成。
优选的，内绝缘层和外绝缘层厚度比为1：3。
进一步的技术方案，所述隔氧层和外护套层材质不同。
进一步的，所述导体由镀锡铜丝绞合而成。
进一步的，所述隔氧层采用氧指数不小于40％的无卤阻燃弹性填充料材料构成。
进一步的，所述外护套层采用辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃护套料。
进一步的，所述复合屏蔽层由铜塑复合带绕包和镀锡铜丝编织的复合屏蔽。
进一步的，所述耐辐射层由聚酰亚胺薄膜包带绕包而成。
第二方面，公开了一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆的的生产方法，包括以下步骤：
在导体外进行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，形成绝缘线芯；
将绝缘线芯进行绕包，多个绕包绝缘线芯和多个第一填充体对绞后绕包包带形成内芯结构，多个内芯形成缆芯；
对缆芯填充，成缆绕包后进行隔氧层挤出，利用铜塑复合带绕包和镀锡铜丝编织的复合屏蔽设置在隔氧层外侧，再进行聚酰亚胺薄膜绕包，并进行外护套层挤包和外护套层辐照交联处理。
进一步的，内绝缘层挤出采用双螺纹螺杆，外绝缘层挤出采用低压缩比螺杆；
绝缘层挤出前，导体应预热到90～100℃，绝缘材料应在60±10℃烘1～2个小时；
线芯采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃±10℃，第二段冷却水温度为常温；
外护套层采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤压式模具挤出；
材料挤出前应60±10℃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±10℃，第二段冷却水温度为常温。
进一步的，对绞和成缆采用与隔氧层材料相同的无卤阻燃弹性填充料挤条填充。
进一步的，导体为绞合镀锡铜材料，绞合节距为13～20倍导体外径，最外层绞向为左向，相邻层绞向相反。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
(1)本公开整体技术方案结构紧凑、稳定性好，护套层采用无卤低烟、耐辐照性交联聚烯烃，耐辐照性能及机械性能优良。
(2)本公开整体技术方案导体外壁采用内外双层绝缘，提高了电缆绝缘性，保证了可靠的电性能，使用过程更稳定。
(3)本公开整体技术方案导体为绞合而成，导体导电性能好。
(4)本公开整体技术方案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，辐照交联无卤低烟聚烯烃外绝缘层具有优异的机械性能，耐辐照性能。
(5)本公开整体技术方案采用无卤阻燃弹性填充料，提高了电缆的阻燃性能。
(6)本公开整体技术方案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。
(7)本公开整体技术方案采用聚酰亚胺薄膜包带绕包，进一步提高了电缆的耐辐射性能。
(8)本公开整体技术方案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)本公开整体技术方案生产步骤中内绝缘层和外绝缘层及护套层采用辐照交联无卤低烟，辐照交联过程中绝缘不与水分接触，进而减少了电缆因水分的掺入造成电性能问题的机率；辐照交联特别适用于生产特种电缆的生产，通过高能电子束对绝缘材料进行改性，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，电性能也得到一定提高；同时，由于该材料是采用以高能电子射线对有机热塑性材料进行辐照而使其由线性高分子转变成三维立体网状交联结构；即以热塑性转化为不溶熔的热固态物质，改善和提高了物理机械性能，并且辐照交联方式可避免被化学交联破坏低烟无卤特性。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
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、第二包带；5、第二填充；6、第三包带；7、第一填充；8、第一包带；9、隔氧层；10、复合屏蔽层；11、耐辐射层；12、外护套。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，包括缆芯，所述缆芯包括至少一个对绞线组；所述对绞线组包括多个绝缘线芯，多个绝缘线芯和多个第一填充体对绞后绕包包带形成内芯结构，多个内芯结构构成缆芯，缆芯外包裹隔氧层，复合屏蔽层，耐辐射层和外护套层；异质双层共挤绝缘层包括内绝缘层和外绝缘层，且内绝缘层和外绝缘层材质不同；隔氧层和外护套层材质不同。
具体实施例子中，绝缘线芯结构包括：一根以上导体，导体外壁挤包异质双层共挤绝缘层并绕包有包带构成。导体外壁采用内外双层绝缘，提高了电缆绝缘性，保证了可靠的电性能，使用过程更稳定。
复合屏蔽层由由铜塑复合带绕包和镀锡铜丝编织而成。
导体由镀锡铜丝绞合而成，导体为绞合而成，导体导电性能好。
双层共挤异质绝缘层由辐照交联聚乙烯内绝缘层和辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃外绝缘层而成。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，辐照交联无卤低烟聚烯烃外绝缘层具有优异的机械性能，耐辐照性能。
隔氧层采用无卤阻燃弹性填充料。提高了电缆的阻燃性能。
耐辐射层由聚酰亚胺薄膜包带绕包而成。进一步提高了电缆的耐辐射性能。
护套套采用辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃护套料。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。
电缆绝缘及护套采用辐照交联技术。
更为具体的实施例子，如图1所示，一种三代非能动核电站CAP1400严酷环境1E级额定电压300/500V计算机电缆，包括2对4根导体1，每根导体1外壁挤包异质双层共挤绝缘层，异质双层共挤绝缘层外有第二包带4构成绝缘线芯，每对绝缘线芯之间添加第二填充5绕包第三包带6组成对绞线组，每对对绞线组包括第一填充7、第一包带8、隔氧层9、复合屏蔽层10、耐辐射层11、外护套12；异质双层共挤绝缘层包括内绝缘层2和外绝缘层3，且内绝缘层2和外绝缘层3材质不同，内绝缘层2材料为交联聚乙烯材料，外绝缘层3材料为交联无卤低烟阻燃聚烯烃材料，所有包带为聚酯带，第二填充5、第一填充7为无卤阻燃弹性填充料，复合屏蔽层10采用铜塑复合带绕包和镀锡铜丝编织而成，耐辐射层11为聚酰亚胺薄膜，外护套层12材料为低烟无卤阻燃聚烯烃。
实施例二
本实施例的目的是提供一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆的生产方法，包括以下步骤：包括导体选料-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-绕包-对绞-填充-对绞绕包-成缆-填充-成缆绕包-隔氧层挤出-铜塑复合带绕包和镀锡铜丝编织总屏蔽-绕包-外护套层挤包-外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双螺纹螺杆，外绝缘挤出采用低压缩比螺杆，绝缘层挤出前，导体应预热到90～100℃，绝缘材料应在60±10℃烘1～2个小时，线芯采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃±10℃，第二段冷却水温度为常温；外护套层采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤压式模具挤出，材料挤出前应60±10℃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±10℃，第二段冷却水温度为常温。预热可以有效烘除导体和材料中的水分和潮气防止潮气的作用使绝缘层和护套出现气孔的可能。分段冷却可以更好的使材料有粘流态往高弹态的转变。
成缆采用无卤阻燃弹性填充料挤条填充。
导体为绞合镀锡铜材料，绞合节距为13～20倍导体外径，最外层绞向为左向，相邻层绞向相反。提高弯曲性能,提高抗拉强度,减少电缆尺寸,使电缆更圆整,外观更漂亮。
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。
需要说明的是，上述生产步骤中内绝缘层和外绝缘层及护套层采用辐照交联无卤低烟，辐照交联过程中绝缘不与水分接触，进而减少了电缆因水分的掺入造成电性能问题的机率；辐照交联特别适用于生产特种电缆的生产，通过高能电子束对绝缘材料进行改性，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，电性能也得到一定提高；同时，由于该材料是采用以高能电子射线对有机热塑性材料进行辐照而使其由线性高分子转变成三维立体网状交联结构；即以热塑性转化为不溶熔的热固态物质，改善和提高了物理机械性能，并且辐照交联方式可避免被化学交联破坏低烟无卤特性。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，其特征是，包括：
包括缆芯，所述缆芯包括至少一个对绞线组；
所述对绞线组包括多个绝缘线芯结构，多个绝缘线芯结构和多个第一填充体对绞后绕包包带形成内芯结构，多个内芯结构构成缆芯，缆芯外依次包裹隔氧层，复合屏蔽层，耐辐射层和外护套层。
2.如权利要求1所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，其特征是，所述绝缘线芯与第一填充体的数量一致或者不一致。
优选的，所述绝缘线芯结构包括：至少一根导体，导体外壁挤包异质双层共挤绝缘层并和多个第二填充体对绞后并绕包有包带。
优选的，所述异质双层共挤绝缘层由辐照交联聚乙烯内绝缘层和辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃外绝缘层叠加而成。
优选的，内绝缘层和外绝缘层厚度比为1：3。
优选的，所述隔氧层和外护套层材质不同。
3.如权利要求1所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，其特征是，所述导体由镀锡铜丝绞合而成。
4.如权利要求1所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，其特征是，所述隔氧层采用氧指数不小于40％的无卤阻燃弹性填充料材料构成。
5.如权利要求1所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，其特征是，所述外护套层采用辐照交联无卤低烟阻燃聚烯烃护套料。
6.如权利要求1所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，其特征是，所述复合屏蔽层由铜塑复合带绕包和镀锡铜丝编织的复合屏蔽。
7.如权利要求1所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆，其特征是，所述耐辐射层由聚酰亚胺薄膜包带绕包而成。
8.一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆的的生产方法，其特征是，包括以下步骤：
在导体外进行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，形成绝缘线芯；
将绝缘线芯进行绕包，多个绕包绝缘线芯和多个第一填充体对绞后绕包包带形成内芯结构，多个内芯形成缆芯；
对缆芯填充，成缆绕包后进行隔氧层挤出，利用铜塑复合带绕包和镀锡铜丝编织的复合屏蔽设置在隔氧层外侧，再进行聚酰亚胺薄膜绕包，并进行外护套层挤包和外护套层辐照交联处理。
9.如权利要求8所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆的的生产方法，其特征是，内绝缘层挤出采用双螺纹螺杆，外绝缘层挤出采用低压缩比螺杆；
绝缘层挤出前，导体应预热到90～100℃，绝缘材料应在60±10℃烘1～2个小时；
线芯采用分段式冷却，第一段冷却水温度60℃±10℃，第二段冷却水温度为常温；
外护套层采用低压缩比螺杆在挤出机组上用半挤压式模具挤出；
材料挤出前应60±10℃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±10℃，第二段冷却水温度为常温。
10.如权利要求8所述的一种非能动核电站额定电压300/500V计算机电缆的的生产方法，其特征是，对绞和成缆采用与隔氧层材料相同的无卤阻燃弹性填充料挤条填充。
优选的，导体为绞合镀锡铜材料，绞合节距为13～20倍导体外径，最外层绞向为左向，相邻层绞向相反。
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