CN202102761U - 耐辐射双层绝缘式核电站用电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐辐射双层绝缘式核电站用电缆，包括有多个线芯构成的线芯组，每个线芯由内到外依次是由线芯导体、绝缘层构成，线芯组外围设有无卤阻燃包带，无卤阻燃包带外围设有外护套，其特征在于：绝缘层是由内绝缘层和外绝缘层构成的双绝缘层结构，内绝缘层是由辐照交联聚乙烯材料制成，外绝缘层是由辐照交联聚烯烃材料制成。由于采用上述的结构，不仅内绝缘层使电缆的耐辐射性能达到25×10⁴GY，电缆的鉴定使用寿命在40年以上，同时又具有绝佳的绝缘性能，而且还具备极佳的阻燃能力；由于采用了125℃无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃外护套，解决了无卤阻燃电缆外护套容易开裂的问题；另外，本实用新型能满足无卤、低毒的指标。

Description

耐辐射双层绝缘式核电站用电缆

技术领域

本实用新型涉及一种电缆，具体是一种核电站用电缆。

背景技术

至今我国大陆已建设11台机组，共870万千瓦，占全国发电量不到2％，分布在浙江秦山，广东大亚湾，江苏田湾三个基地。按照国家电力发展规划，到2020年，核电装机容量将达4000万千瓦，核电占全国电力的比重将从2％上升到4％左右，并且要求新建核电的平均国产化率能达到60％。

电缆是核电站中必不可少的重要配套产品之一，据有关专家预测，每建设百万千瓦装机容量需要电缆约2600公里，那么4000万千瓦容量将需电缆总量约10万公里以上。因此，核电站的发展为电缆制造商提供了巨大的市场空间和商机。核电站电缆不同于普通电厂电缆，其性能要求，远远高于普通电厂电缆，属电缆行业的高端产品，产品技术难度很大。目前我国已经运行建设的11台核电站所使用的电缆中，核级电缆基本都依靠进口，特别是K1级电缆全部进口。

核电站电缆与普通火力发电厂(煤电)电缆相比较，在使用的电缆品种方面基本相同，都采用电力电缆，控制电缆，仪表电缆等等，但是，在电缆的性能要求方面，则差异很大。其根源就在于电缆的使用环境不同。核电站电缆是在核环境条件下，比常规电厂的环境条件要复杂、恶劣、严酷得多。一段时间以来，无卤低烟阻燃电缆的护套开裂质量问题，在国内不少重大工程电缆用户频频发生，例如，上世纪80年代中期，广东大亚湾核电站进口电缆中发生了大批电缆护套开裂；江苏连云港田湾核电站也发生了电缆护套开裂的问题，再如浦东国际机场也发生了无卤阻燃电缆护套开裂的质量问题，等等。经分析造成护套开裂的原因可能是多方面的，但最主要的原因还是无卤护套材料本身的问题。

核电站电缆的规范和标准，对电缆的绝缘提出了与“众”不同的要求，就是既要考核电气性能(20℃、60℃、90℃绝缘电阻)，又要通过单根垂直燃烧试验。这在现行常规电缆标准中，包括IEC标准，是没有的，因此说他与众不同。

另外，有些厂家生产的交联聚乙烯的电性能是现有电缆绝缘材料中最优异的，当一些电缆中采用了交联聚乙烯作为绝缘材料，但是，它存在最大的缺陷是属于易燃材料，氧指数只有18，不能通过单根垂直燃烧试验。

实用新型内容

为了克服上述之不足，本实用新型目的在于提供一种符合核电站电缆的规范和标准的耐辐射双层绝缘式核电站用电缆。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

耐辐射双层绝缘式核电站用电缆，包括有多个线芯构成的线芯组，每个线芯由内到外依次是由线芯导体、绝缘层构成，所述线芯组外围设有无卤阻燃包带，无卤阻燃包带外围设有外护套，其特征在于：所述绝缘层是由内绝缘层和外绝缘层构成的双绝缘层结构，所述内绝缘层是由辐照交联聚乙烯材料制成，外绝缘层是由辐照交联聚烯烃材料制成。

所述线芯组与包带之间设有无卤阻燃隔氧层。

所述线芯设有四个，四个线芯之间的中部间隙处设有无卤低烟填充条。

所述外护套采用90℃无卤低烟阻燃聚烯烃护材料或125℃无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃材料。

本实用新型的有益效果：由于采用由辐照交联聚乙烯内绝缘层和辐照交联聚烯烃外绝缘层构成的双层结构，不仅内绝缘层使电缆的耐辐射性能达到25×10⁴GY，电缆的鉴定使用寿命在40年以上，同时又具有绝佳的绝缘性能，而且由于外绝缘层的作用，还具备极佳的阻燃能力，能通过单根垂直燃烧试验；由于采用了125℃无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃外护套，解决了无卤阻燃电缆外护套容易开裂的问题；另外，本实用新型能满足无卤、低毒的指标，并且成品电缆的烟密度，透光率不小于70％。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、线芯导体；2、内绝缘层；3、外绝缘层；4、无卤低烟填充条；5、无卤阻燃隔氧层；6、无卤阻燃包带；7、外护套；8、线芯。

具体实施方式

如图1所示，耐辐射双层绝缘式核电站用电缆，包括有四个线芯8构成的线芯组，四个线芯8之间的中部间隙处设有无卤低烟填充条4，每个线芯8由内到外依次是由线芯导体1、绝缘层构成，所述线芯组外围设有无卤阻燃隔氧层5，无卤阻燃隔氧层5的表面设有无卤阻燃包带6，无卤阻燃包带6外围设有外护套7，所述绝缘层是由内绝缘层2和外绝缘层3构成的双绝缘层结构，所述内绝缘层2是由辐照交联聚乙烯材料制成，外绝缘层3是由辐照交联聚烯烃材料制成。

所述外护套7采用125℃无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃材料。本实用新型的电缆可达到1E级，1E级电缆的含义是，完成反应堆紧急停堆、安全壳隔离、堆芯应急冷却、反应堆余热导出、反应堆安全壳热导出，防止放射性物质向周围环境排放等功能的电气系统设备的安全级。按照电缆敷设场合的不同，可分K1、K2、K3级，K1和K2级安装在安全壳内，K3级安装在安全壳外。其定义为：K1级——安装在安全壳内，要求在正常、事故、事故后环境条件和地震载荷下保持功能的设备。K3级——安装在安全壳外，应在正常工况和地震载荷下能执行其功能的设备

工作原理：核电站电缆的制造质量是由多方面因素决定的，即材料、设备、工艺、人等因素，但其中，电缆绝缘和护套的材料无疑是最重要的因素。核电站电缆的绝缘料选用原则，除了满足普通电缆的一般要求即电性、机械物理性能外，还须满足如下特殊的性能考核：一是绝缘的热老化寿命在工作温度90℃下必须达到40年以上。二是绝缘电阻常数Ki20℃时最小3000MΩ·km；60℃时最小30MΩ·km；90℃时最小3MΩ·km。三是绝缘线芯必须通过单根垂直燃烧试验。

我们选择了两种类型绝缘材料，一种是硅烷交联聚乙烯料，另一种是辐照交联聚乙烯料。硅烷交联聚乙烯料的耐温等级为90℃，辐照交联聚乙烯料的耐温等级分别为90℃、105℃、125℃、150℃。我们采购了上海、浙江、江苏和意大利四个厂家的硅烷交联聚乙烯绝缘料，在我厂的Φ45挤塑机上试制电缆样品，经过温水交联热延伸性能合格后，模拟热老化试验条件进行试验，经过20天的试验，结果只有浙江一家厂商的绝缘料的断裂伸长率保留率为33％，其余的均为0，不合格，所以我们的结论是硅烷交联聚乙烯绝缘料，因其热老化性能不合格而不能用作核电站电缆的绝缘。因为硅烷交联聚乙烯绝缘料不能用，所以我们就转到了辐照交联料上进行了摸索和试验。我们又采购了浙江、上海、扬中和无锡等几个厂家的105℃、125℃、150℃辐照交联聚乙烯料，在我厂的Φ45挤塑机上试制电缆样品，然后到闵行某电子辐照生产线上进行电子辐照交联，热延伸试验合格后，作模拟热老化试验，温度为165℃，时间为20天。从以上测试结果可以看出浙江某厂家耐温等级为150℃辐照交联聚乙烯料的热寿命试验效果最好，因此我们最后选用了该料为核电站电缆的绝缘材料。

双层绝缘挤包的设计：核电站电缆的规范和标准，对电缆的绝缘提出了与“众”不同的要求，就是既要考核电气性能(20℃、60℃、90℃绝缘电阻)，又要通过单根垂直燃烧试验。这在现行常规电缆标准中，包括IEC标准，是没有的，因此说他与众不同。

交联聚乙烯的电性能是现有电缆绝缘材料中最优异的，但是，它是易燃材料，氧指数只有18，不能通过单根垂直燃烧试验，那么出路何在？解决这个问题的较好办法有两个。

a.是另辟蹊径，开发另类新型材料，使它集电性、阻燃和耐多种老化性能于一身，但这难度极大(也是国内材料行业的一个难题)，短期内开发成功决非易事。

b.是采用两类材料，双层绝缘挤包，内层具有高电性能，外层具备阻燃功能。经过比较，我们现实地选择了后者，通过实践，我们认为这一办法比较成熟和可靠。

Claims (4)

1.一种耐辐射双层绝缘式核电站用电缆，包括有多个线芯构成的线芯组，每个线芯由内到外依次是由线芯导体、绝缘层构成，所述线芯组外围设有无卤阻燃包带，无卤阻燃包带外围设有外护套，其特征在于：所述绝缘层是由内绝缘层和外绝缘层构成的双绝缘层结构，所述内绝缘层是由辐照交联聚乙烯材料制成，外绝缘层是由辐照交联聚烯烃材料制成。

2.根据权利要求1所述的耐辐射双层绝缘式核电站用电缆，其特征在于：所述线芯组与包带之间设有无卤阻燃隔氧层。

3.根据权利要求1所述的耐辐射双层绝缘式核电站用电缆，其特征在于：所述线芯设有四个，四个线芯之间的中部间隙处设有无卤低烟填充条。

4.根据权利要求1所述的耐辐射双层绝缘式核电站用电缆，其特征在于：所述外护套采用90℃无卤低烟阻燃聚烯烃护材料或125℃无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃材料。

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