核电站K3类中压电力电缆监造实践

吴春红　王巧云　戴永拓　佘荣　董铂　汪盛昌　曹玉呈　徐勇

摘要： 1E 级 K3 级核电站类中压电力电缆，由电缆芯和外芯组成。电缆芯是分为两部分的复合芯，它有导体、导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层，外 保护层由无卤阻燃橡胶护套材料经橡胶和硫磺挤压而成。该应用模型的有益效果如下：具有耐火、耐腐蚀、耐辐射、抗老化等性能。并且在第三代核电站 领域使用时非常安全可靠，使用寿命长。

关键词： 1E 级 K3 类电缆;实践

引言

核电站用电线的参数、质量水平、生产工艺和使用规则都远高于常规 电线。我国核电站建设受法国、美国和俄罗斯的影响， 电缆要求没有完全 整合。在国内有一些生产 1E 级 K3 类电缆的经验， 但是一些电缆厂在生产 电缆生产中遇到了一些问题。本文针对压水堆核电站 1E 级 K3 级核电站的 相关问题进行了特别讨论。

1.1E 级 K3 类电缆的环境条件及敷设条件

关于 1E 级反应堆紧急关闭的定义; 内容关闭、紧急基本冷却、响应温 度传感器、响应内容移除;电气系统设备的安全，以防止放射性物质从环 境等中排放。K3 标准是一个非内容电气系统， 可以在正常条件下和地震载 荷下执行其功能。关于将 K11E 类电缆安装在保护袋中，操作要求较高， 但需要注意的是，K1 电缆不包括电抗器中使用的电缆。

各个地区的核电站建设的自然环境有所不同， 以下是一些常见的例子。

1.1 电缆在安装期间和投入运行之前的环境条件

高温-10～+40℃，大气压 0.096～0。106MPa：相对于 100%的湿度， 有水喷，盐分空气，高尘。在上述自然条件下，电缆的特性和结构不会受 到无法修复的损坏。当然，不能忽视电缆必须长时间承受阳光直射而不损 坏外脊（例如，表面开裂）的事实， 但检查的颜色可能会发生变化。我国 大量进口电缆在运往中国前，在现场储存和安装过程中，外袋出现较大裂 纹。造成这种情况的原因分析为三方面：一是外壳材料质量差;第二是不 正确的外壳去除过程;第三，低于设计定义中规定的最低温度。在电线测 试期间可能不会发现这种情况，并且需要进行某些冷热冲击测试以进行确 认和测试。

1.2 反应堆安全壳外的使用环境条件

温度 10±55℃， 大气压 0.096～0.16MPa， 电缆温升受辐射和散热影响， 最高温度比当前温度高 15K; 100%密切相关的水分;喷水;有盐分空气;  有灰尘;最大风速为 10m/s;截止频率设备的振动频率为 0～75µm， 10，000Hz 的频率为 0.2g，幅度小于恒定偏置的截止频率。当频率高于截止频率时，意味着振动总是更快。事实上，这种振动对电缆的影响很小，反应堆容器 外的操作条件比自然区域条件要强一些。在这种情况下，无论是否使用电缆，其使用寿命都应比核电站设计的寿命更长。

1.3 电缆的敷设条件

电缆安装在内部或外部。如果把它放在外面，应该避免适当的阳光， 但不能完全避免阳光。架空线分为三种类型：

a）电缆用夹子固定在墙上，

b）电缆放置在坚固或互锁的电缆桥架上;

c）将电缆固定在直托盘上。

在不通风的管道中铺设电线或埋在混凝土建筑物中的管道时。在此期间，需要对电缆进行拉伸，对其提出以下要求：

a）电缆必须能承受 10 米电缆重量产生的重力;

b）地面的摩擦力;

c） 半径弯曲至少为电缆外径的 12 倍（低功率电缆的 16 倍） 时的内部 弯曲压力。

根据经验，电缆在正常运行时可能满足上述拉力要求。

2.1E 级 K3 类电缆的一般性能指标

2.1 导体

除补偿外，其他电缆的导体为铜线或带铜铁丝，导体的结构和特性符  合 GB3953（圆线铜线）、GB4910（圆镀锡铜线）、GB3957（铜、铝导电芯）、 GB3956（电气布线和铜铝导电铜电缆） 兼容标准提供。用于补偿电缆芯的  混合电缆必须符合 GB/T4990 的要求。

2.2 绝缘

分类材料有交联聚乙烯、由聚烯烃组成的阻燃剂、阻燃热塑性聚烯烃、 乙丙橡胶和阻燃乙丙橡胶等。以下是各种材料的基本结构、物理和化学性  质。

（1）老化前抗张强度（To）和断裂伸长率（Eo）

核电站建设规则的原文没有准确反映上述要求。根据生产经验，断裂

（2）空气老化后的抗张强度变化率（ΔT）和断裂伸长率变化率（ΔE）

伸长率应为 120%与阻燃热塑性聚烯烃连接的火焰燃料。

（3）各种阻燃绝缘料燃烧时逸出气体分析应符合：

最大 HCl 含量为 5 毫克/克;最小 pH 值为 4.3;最大电导率为 10μS/mm。    1

2.3 中压电力电缆用屏蔽

导体屏蔽和绝缘屏蔽料与一般电力电缆的大致指标相同，见表 1

以上指标均在材料模压试片上讲行试验。

2.4 护套

护套包含使用无卤、低烟阻燃剂的材料，可以根据需要进行热塑性或 粘合，参见表 2。

*电源线的基本要求和老化后的指标在括号中表示。

2.4 其他性能

从成品上切下的其他嵌件和护套样品，如热延伸、高压、降温、抗断 裂、低温弯曲、低温硬度、低温暴露、附加成品测试（例如成品的热测试 类别），它们中的大多数与常规电缆相似，因此此处未显示。

2.5 关于低压电缆的绝缘结构问题

工作温度、短路温度、热源测试、抗刚度、温度特性和电缆外径都受 到限制， 因此在安装设计时应充分考虑。规定是电缆可以是单层或双分裂， 按照目前针对不同业务制定的业务标准，单层难以完全满足指标，但是双 层可以满足条件，但过程非常复杂，电缆应承受 250°C4 秒，所以双层绝 缘的内层应为无填充的交联聚乙烯， 外层可为交联聚乙烯或热塑性阻燃聚 烯烃。内、外层绝缘层的厚度不能相差太大，粘合紧密，不分层。如果内  层的尺寸太小，则不能认为是密封层，实际上是隔离层。为此，隔离层的  厚度不应视为安装的最大尺寸。

3.结语

我国核电站生产的速度大约是一年投资一次， 1E 级和 K3 级的总需求量不是很高。如果电缆行业在短期内造成热点，它不会实现行业发展，而 是会为更低的价格和更低的质量创造竞争。企业应强调核电站中使用的优 质电缆的重要性， 不应忽视 K3 类电缆的辐射， 除非它们被包含在内。 目前， 我的 1E 类和 K3 类电缆可以独立使用， 价格比同类进口产品略低。我国尚 无 LOCA 试验条件，在 1E 级 K1 类电缆的末端没有进行一个完整的 LOCA 测试，这有待于今后的发展。

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