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核級電纜的種類(lèi)和性能分析

時(shí)間:2017-09-22 11:09:32 來(lái)源:青纜科技 點(diǎn)擊:

  核級電纜,種類(lèi)、數量繁多。據估算,一座百萬(wàn)千瓦級的核電機組,所需各類(lèi)電纜,型號有100余種,總長(cháng)近200萬(wàn)米,價(jià)值約1億元左右。如果按用途劃分,有電力電纜,控制電纜,測量電纜,通信電纜,防火電纜(硅絕緣電纜)等五大類(lèi)。它們不僅應具有普通電纜的一般特性,還要具有低煙、無(wú)鹵、阻燃等特性,并要具有特定的耐環(huán)境性(如耐輻射性、耐LOCA性)。目前國內盡管有專(zhuān)門(mén)研發(fā)和生產(chǎn)核級電纜的電纜企業(yè),但是真正能夠生產(chǎn)出優(yōu)秀的核級電纜的企業(yè)還在少數。核級電纜特殊性能的要求,使得核級電纜與一般工業(yè)用電纜相比,最大的不同在于核電站用電纜材料的性能要求低煙無(wú)鹵阻燃性普通的低壓阻燃電纜一般以PVC等含氯聚合物作絕緣和護套。

  核級電纜的絕緣和護套材料,必須采用低煙、無(wú)毒、無(wú)腐蝕性的的無(wú)鹵阻燃電纜料,如熱塑阻燃無(wú)鹵素或交聯(lián)阻燃無(wú)鹵素材料,才能滿(mǎn)足特殊的核安全要求。無(wú)鹵電纜在發(fā)生火災時(shí),燃燒釋放的煙霧量很低,不帶毒性及腐蝕性,其阻燃成分可有效發(fā)揮阻燃作用,不會(huì )使電纜成為火焰蔓延的通道。

  無(wú)鹵電纜采用不含鹵素的聚合物作為基料,在燃燒時(shí)不會(huì )產(chǎn)生酸性氣體,因而其毒性及腐蝕性大大低于普通PVC電纜。

  阻燃性無(wú)鹵阻燃電纜的阻燃機理

  在不含鹵素的聚合物中加人大量的氫氧化鋁或氫氧化鎂等填充劑,它們在電纜燃燒時(shí)釋放結晶水,吸收大量熱量,從而抑制聚合物溫度上升,延緩熱分解,降低燃燒速度。另外,脫水分解產(chǎn)生的水蒸汽,能稀釋可燃性氣體,產(chǎn)生阻燃效果。聚合物的阻燃性,通常用氧指數法來(lái)評定,它表示試樣在氧氣和氮氣的混合物中燃燒時(shí)所需要的最低含氧量,指數越大,表示可燃性越小,阻燃性越好。一般氧指數(OI)至少為28才具有不燃特性。

  耐火特性

  當人們要求電纜線(xiàn)路在發(fā)生火災時(shí)能繼續發(fā)揮作用,并且當電纜由于使用上的需要架設在高危區域的線(xiàn)路上時(shí),電纜必須具備耐火性能。一旦遇上火警,此種耐火電纜仍能在一定時(shí)間內繼續安全運行,為人員及設備的搶救提供電能。核電纜的耐火性能按使用要求不同,分一般耐火性能要求和特殊耐火性能要求。特殊耐火性能要求為:在對電纜撞擊條件下進(jìn)行1000% ,5min燃燒試驗,火焰熄滅后繼續撞擊5min,同時(shí)用規定壓力的高壓水沖電纜,要求在整個(gè)試驗過(guò)程中電纜能保持繼續通電。

  美國1974年制訂IEEE383電纜標準后,年發(fā)生核電廠(chǎng)電纜著(zhù)火延燃事故,促使人們重視難燃性試驗標準的嚴格性問(wèn)題。對于核島用電纜成品,達到無(wú)鹵/低煙/阻燃,即要求電纜成品能通過(guò)IEC332-3成束燃燒試驗,燃燒煙濃度達到IEC1034-2的技術(shù)要求,燃燒腐蝕性氣體達到IEC754-2規定的推薦值的要求,絕緣線(xiàn)芯通過(guò)IPCEAS-19-81規定的單根垂直燃燒試驗。

  耐環(huán)境性

  核級電纜用材料必須具有核電站固有工作環(huán)境所要求的耐環(huán)境性,即耐熱性、耐輻照性、耐LOCA性。

  耐熱性

  由于核級電纜常在高溫環(huán)境下工作,因此需要它們具有長(cháng)期耐熱使用性能,要選用耐熱性滿(mǎn)足要求的聚合物,并可讓電纜具有四十年以上的使用壽命。

  耐輻照性

  緩和環(huán)境,嚴酷環(huán)境核級電纜受到大量射線(xiàn)時(shí),會(huì )使絕緣和護套材料變脆,機械性能變差。因此,作為核電站電纜用的絕緣和護套材料,必須具有優(yōu)良的耐輻照性。

  各種不同的高聚物,其耐輻照性能不同。人們通常在高聚物里添加抗輻照劑,改進(jìn)其耐輻照性能。有關(guān)電纜的耐L0CA性,不同核電站的要求也不相同。

  綜上所述,核級電纜除要具有普通電纜所具有的性能之外,還要具有無(wú)鹵、低煙、阻燃的特性,并滿(mǎn)足根據其在敷設區域的正常和事故環(huán)境下完成安全功能所必需的性能要求,也就是須滿(mǎn)足耐地震、耐正常和事故工況的--射線(xiàn)照射、耐LOCA/HELB事故工況的環(huán)境、工作溫度下具有電站設計壽期內的使用壽命等需求。

  另外,核級電纜的使用壽命,原來(lái)的設計指標是40年以上,下一代核電站要求達到60年,因此,原來(lái)的設計是否能滿(mǎn)足使用要求,尚有待于進(jìn)一步的實(shí)驗驗證。如何延長(cháng)電纜的使用壽命,已成為重要的研究課題。

  低煙無(wú)鹵阻燃核電纜,是一種性能水平高、制造難度大的特種電纜,即使是進(jìn)口產(chǎn)品,在應用過(guò)程中也暴露出了不少問(wèn)題,有的甚至是很?chē)乐氐膯?wèn)題。如何處理解決好這些問(wèn)題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來(lái)生產(chǎn)核電站的特種電纜,這是電纜行業(yè)工作者可以探討的一個(gè)想法。這樣做,可以降低電纜材料的配方設計難度,可以使生產(chǎn)工藝較易實(shí)現,產(chǎn)品質(zhì)量會(huì )更可靠,在實(shí)際應用上也會(huì )更安全。

  核級電纜是性能水平高、制造技術(shù)難度大的電纜品種,目前生產(chǎn)技術(shù)上并未完全成熟,有待于更深入的探討研究。


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