核电站用电缆技术性能及其开发进展

核电站用电缆技术性能

及其开发进展

1.核电的发展前景2.核电站用电缆的分类☆

反应堆外(常规岛)用核电站用电缆(1E级K2、

K3类)

中压电力电缆低压电力电缆控制电缆仪表电缆补偿导线☆反应堆内(核岛)具有耐辐射、抗地震和LOCA特性的核电站用电缆(1E级K1类)

低压电力电缆控制电缆仪表电缆补偿导线3.1E级K2、

K3类核电站用电缆的技术要求

常规性能要求

★结构尺寸（绝缘厚度、护套厚度、电缆外径）

★电气性能--导体电阻符合GB/T3956--耐电压符合GB/T12706--绝缘电阻常数20℃时≥3000MΩ·km

60℃时≥300MΩ·km90℃时≥3MΩ·km

★绝缘机械物理性能老化前拉伸抗张强度≥9.0N/mm2

断裂伸长率≥150%

空气箱老化后（135℃，168h）抗张强度变化率不超出±25%

断裂伸长率变化率不超出±25%

成品电缆老化后（100℃，168h）抗张强度变化率不超出±25%

断裂伸长率变化率不超出±25%

热延伸热收缩绝缘吸水绝缘线芯单根燃烧试验要符合GB/T18380.1的要求。★护套机械物理性能老化前拉伸抗张强度≥9.0N/mm2

断裂伸长率≥170%

空气箱老化后（热固型110℃/热塑型100℃，168h）抗张强度变化率不超出±25%

断裂伸长率变化率不超出±25%

成品电缆老化后（100℃，168h）抗张强度变化率不超出±25%

断裂伸长率变化率不超出±25%

热延伸（适合于热塑型）低温冲击（一般场合-15℃，特殊地区如北方-40℃）特殊性能要求★绝缘材料的热寿命评定依据IEC60216的方法评定第一代和第二代核电站用电缆的寿命要求是40年，第三代核电站寿命要求是60年。

★成品电缆抗震性能要求

★成品电缆低烟无卤阻燃性能要求

--0.6/1kV及以下电压等级的电缆绝缘线芯阻燃要符合单根垂直燃烧试验要求。

--成品电缆成束阻燃试验要符合GB/T18380.3A类的要求。

--成品电缆燃烧透光率要符合IEC61034的要求。

--取之于成品的绝缘、护套和填充物的pH值、电导率要符合IEC60754的要求。★成品电缆等效40年（60年）老化模拟试验

1)成品电缆热老化模拟试验试验条件：温度150℃、时间1728h（取决于绝缘材料的寿命曲线）

2)成品电缆辐射老化模拟试验试验条件：辐射源Co60

辐射剂量率0.73kGy/h

辐射累积剂量251kGy3）弯曲试验（20倍电缆直径为弯曲直径，弯曲成圈后）

—弯曲后成品电缆浸水电压试验（AC2835V，5min）

4）老化后成品电缆垂直托架燃烧试验试验条件：试样根数5根试样供火时间20min

—烧焦或失效部分的长度（不大于1.5米）4.1E级K1类核电站用电缆的技术要求

K1类电缆除了具有K2、K3类电缆所有性能要求的基础上还要具备LOCA/HELB性能要求。

何谓LOCA:LossofCoolingAccident(冷却剂损失事故)

何谓HELB:HighEnergyLineBreak(高能管破裂事故)

所谓模拟LOCA/HELB试验:实际是指电缆试样在模拟高温高压蒸汽和喷射化学药剂条件下的试验.

核电环境试验的“同时法”:把各种因素如辐射、热和高温高压蒸汽集中在一起进行试验的方法.

核电环境试验的“逐次法”:把各种因素如辐射、热和高温高压蒸汽分开依次单独进行试验的方法.LOCA/HELB试验要求

★核岛内用电线电缆的环境试验条件：

1）相当于正常运行40年（60年）的热老化试验；（依据绝缘材料的寿命曲线）

2）相当于正常使用40年（60年）的射线累积辐照试验以及事故条件下的大剂量射线辐照试验；（不同堆型有不同的要求）

3）模拟事故条件下的LOCA/HELB试验。（不同堆型或不同国家要求也不同，要根据所谓的试验形态图进行试验）

在LOCA/HELB试验过程中,样品在试验容器中在一定时间内要经过高温高压试验,典型的蒸汽温度压力与时间的关系形态(即所谓的试验形态图)如下:

LOCA/HELB试验形态图中试验参数(温度、压力和时间)各个国家都不一样,主要国家的参数如下:

参数描述美国压水反应堆法国压水反应堆日本压水反应堆AP1000到达第一个峰值度的时间40s立刻0.5h/第一个峰值的温度/压力256℃0.47/Mpa156℃0.56Mpa190℃0.41Mpa138℃/1min.

第一个峰值持续时间80s12min180s/第一次降压时间5h自然降温5h左右/到达第二个峰值度的时间40s立刻0.5h/第二个峰值的温度/压力256℃0.47Mpa156℃0.56Mpa190℃0.41Mpa/第二个峰值持续时间80s自然降温5h左右/总的试验时间30d10d15d24h。★

核岛内用电线电缆环境试验后的试验：

在LOCA/HELB试验期间样品上要始终施加额定工作电压和一定的负荷电流。

LOCA/HELB结束后要进行绝缘电阻测量、耐电压测量，有时还要进行绝缘和护套的拉伸试验和阻燃特性试验。5.目前该产品国内技术进展

★k2、k3类电缆已经完全可以替代进口产品采用双层绝缘结构解决了既要满足绝缘电阻的要求，又要满足单根燃烧试验的要求。护套性能的提高：以往最为担心的是护套开裂问题，通过最近几年的努力，外护套机械性能有了很大的改进，不仅断裂伸长率有了很大的提高，而且阻燃性能、低烟无卤特性