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核级电缆的种类和性能分析

发布:2017-09-11 11:16:08作者:点击: ( 892 )

核级电缆,种类、数量繁多。据估算,一座百万千瓦级的核电机组,所需各类电缆,型号有100余种,总长近200万米,价值约1亿元左右。如果按用途划分,有电力电缆,控制电缆,测量电缆,通信电缆,防火电缆(硅绝缘电缆)等五大类。它们不仅应具有普通电缆的一般特性,还要具有低烟、无卤、阻燃等特性,并要具有特定的耐环境性(如耐辐射性、耐LOCA性)。目前国内尽管有专门研发和生产核级电缆的电缆企业,但是真正能够生产出优秀的核级电缆的企业还在少数。

核级电缆特殊性能的要求,使得核级电缆与一般工业用电缆相比,最大的不同在于核电站用电缆材料的性能要求低烟无卤阻燃性普通的低压阻燃电缆一般以PVC等含氯聚合物作绝缘和护套。

核级电缆的绝缘和护套材料,必须采用低烟、无毒、无腐蚀性的的无卤阻燃电缆料,如热塑阻燃无卤素或交联阻燃无卤素材料,才能满足特殊的核安全要求。无卤电缆在发生火灾时,燃烧释放的烟雾量很低,不带毒性及腐蚀性,其阻燃成分可有效发挥阻燃作用,不会使电缆成为火焰蔓延的通道。

无卤电缆采用不含卤素的聚合物作为基料,在燃烧时不会产生酸性气体,因而其毒性及腐蚀性大大低于普通PVC电缆。

阻燃性无卤阻燃电缆的阻燃机理

在不含卤素的聚合物中加人大量的氢氧化铝或氢氧化镁等填充剂,它们在电缆燃烧时释放结晶水,吸收大量热量,从而抑制聚合物温度上升,延缓热分解,降低燃烧速度。另外,脱水分解产生的水蒸汽,能稀释可燃性气体,产生阻燃效果。聚合物的阻燃性,通常用氧指数法来评定,它表示试样在氧气和氮气的混合物中燃烧时所需要的最低含氧量,指数越大,表示可燃性越小,阻燃性越好。一般氧指数(OI)至少为28才具有不燃特性。

耐火特性

当人们要求电缆线路在发生火灾时能继续发挥作用,并且当电缆由于使用上的需要架设在高危区域的线路上时,电缆必须具备耐火性能。一旦遇上火警,此种耐火电缆仍能在一定时间内继续安全运行,为人员及设备的抢救提供电能。核电缆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。特殊耐火性能要求为:在对电缆撞击条件下进行1000% ,5min燃烧试验,火焰熄灭后继续撞击5min,同时用规定压力的高压水冲电缆,要求在整个试验过程中电缆能保持继续通电。

美国1974年制订IEEE383电缆标准后,年发生核电厂电缆着火延燃事故,促使人们重视难燃性试验标准的严格性问题。对于核岛用电缆成品,达到无卤/低烟/阻燃,即要求电缆成品能通过IEC332-3成束燃烧试验,燃烧烟浓度达到IEC1034-2的技术要求,燃烧腐蚀性气体达到IEC754-2规定的推荐值的要求,绝缘线芯通过IPCEAS-19-81规定的单根垂直燃烧试验。

耐环境性

核级电缆用材料必须具有核电站固有工作环境所要求的耐环境性,即耐热性、耐辐照性、耐LOCA性。

耐热性

由于核级电缆常在高温环境下工作,因此需要它们具有长期耐热使用性能,要选用耐热性满足要求的聚合物,并可让电缆具有四十年以上的使用寿命。

耐辐照性

缓和环境,严酷环境核级电缆受到大量射线时,会使绝缘和护套材料变脆,机械性能变差。因此,作为核电站电缆用的绝缘和护套材料,必须具有优良的耐辐照性。

各种不同的高聚物,其耐辐照性能不同。人们通常在高聚物里添加抗辐照剂,改进其耐辐照性能。有关电缆的耐L0CA性,不同核电站的要求也不相同。

综上所述,核级电缆除要具有普通电缆所具有的性能之外,还要具有无卤、低烟、阻燃的特性,并满足根据其在敷设区域的正常和事故环境下完成安全功能所必需的性能要求,也就是须满足耐地震、耐正常和事故工况的--射线照射、耐LOCA/HELB事故工况的环境、工作温度下具有电站设计寿期内的使用寿命等需求。

另外,核级电缆的使用寿命,原来的设计指标是40年以上,下一代核电站要求达到60年,因此,原来的设计是否能满足使用要求,尚有待于进一步的实验验证。如何延长电缆的使用寿命,已成为重要的研究课题。

低烟无卤阻燃核电缆,是一种性能水平高、制造难度大的特种电缆,即使是进口产品,在应用过程中也暴露出了不少问题,有的甚至是很严重的问题。如何处理解决好这些问题是不能回避的。是否可以考虑采用低烟低卤阻燃材料来生产核电站的特种电缆,这是电缆行业工作者可以探讨的一个想法。这样做,可以降低电缆材料的配方设计难度,可以使生产工艺较易实现,产品质量会更可靠,在实际应用上也会更安全。

核级电缆是性能水平高、制造技术难度大的电缆品种,目前生产技术上并未完全成熟,有待于更深入的探讨研究。


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