核电站用电缆技术性能及其开发进展

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 的方法评定第一代和第二代核电站用电缆的寿命要 依据 求是40年 第三代核电站寿命要求是60年 求是 年，第三代核电站寿命要求是 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 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。 燃烧试验要求。 --成品电缆成束阻燃试验要符合 成品电缆成束阻燃试验要符合GB/T18380.3A类的要求。 类的要求。 成品电缆成束阻燃试验要符合 类的要求 --成品电缆燃烧透光率要符合 成品电缆燃烧透光率要符合IEC61034的要求。 的要求。 成品电缆燃烧透光率要符合 的要求 --取之于成品的绝缘、护套和填充物的 值、电导率要符合 取之于成品的绝缘、 取之于成品的绝缘 护套和填充物的pH值 IEC60754的要求。 的要求。 的要求
★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（ 168h） 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（ 168h） 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。 GB/T18380.1的要求 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 热塑型100℃ 168h） 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（ 168h） 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） 热延伸（适合于热塑型） 低温冲击（一般场合特殊地区如北方低温冲击（一般场合-15℃ ，特殊地区如北方-40℃ ）
成品电缆等效40 40年 60年 ★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 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） 150℃、 1728h（ 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 2)成品电缆辐射老化模拟试验 试验条件：辐射源Co60 试验条件：辐射源Co60 辐射剂量率0.73kGy/h 辐射剂量率0.73kGy/h 辐射累积剂量251kGy 辐射累积剂量251kGy 弯曲试验（20倍电缆直径为弯曲直径 弯曲成圈后） 倍电缆直径为弯曲直径， 3）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（AC 2835V，5min） 弯曲后成品电缆浸水电压试验（ 2835V，5min） 弯曲后成品电缆浸水电压试验 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 试验条件：试样根数5根 试样供火时间20min 试样供火时间20min —烧焦或失效部分的长度（不大于1.5米） 烧焦或失效部分的长度（ 1.5米 烧焦或失效部分的长度 不大于1.5
☆反应堆内 核岛 具有耐辐射、抗地震和 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 核岛)具有耐辐射 特性的核电站用电缆
(1E级K1类) 级 类
低压电力电缆 控制电缆 仪表电缆 补偿导线
1E级K2、 K3类核电站用电缆的技术要求 3. 1E级K2、 K3类核电站用电缆的技术要求
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 试验形态图中试验参数(温度 压力和时间)各个国家都不一 试验形态图中试验参数 温度、 主要国家的参数如下: 样,主要国家的参数如下 主要国家的参数如下
参数描述 美国压水反 应堆 40s
256℃ 0.47/Mpa
法国压水反 应堆 立刻
核电站用电缆技术性能 及其开发进展
国家电线电缆质量监督检验中心 上海电缆研究所
1.核电的发展前景 核电的发展前景 2.核电站用电缆的分类 核电站用电缆的分类
☆
反应堆外(常规岛 用核电站用电缆 反应堆外 常规岛)用核电站用电缆 常规岛 用核电站用电缆(1E级K2、 K3类) 级 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
12min
自然降温
立刻
156℃ 0.56Mpa
180s 5h左右 0.5h
190℃ 0.41Mpa
/ / / / / 24h
80s 30d
自然降温
5h左右 15d
总的试验时间
10d
。
核岛内用电线电缆环境试验后的试验： ★ 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 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。 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 结束后要进行绝缘电阻测量、耐电压测量， 结束后要进行绝缘电阻测量 要进行绝缘和护套的拉伸试验和阻燃特性试验。 要进行绝缘和护套的拉伸试验和阻燃特性试验。
★ k1类电缆正在开发 类电缆正在开发
目前国内核电站用k1类电缆还是主要依赖进口， 目前国内核电站用 类电缆还是主要依赖进口，但国产已有小批 类电缆还是主要依赖进口 的样品通过了k1类电缆的试验要求 当前在核电大发展的机遇下， 类电缆的试验要求， 的样品通过了 类电缆的试验要求，当前在核电大发展的机遇下， 有部分国内企业和在中国的外资企业正在研制k1类电缆 类电缆。 有部分国内企业和在中国的外资企业正在研制 类电缆。 国家电线电缆质量监督检验中心能够提供符合k1类电缆的试验要 国家电线电缆质量监督检验中心能够提供符合 类电缆的试验要 求的检测服务。 求的检测服务。
谢谢大家！ 谢谢大家！
LOCA/HELB试验要求 LOCA/HELB试验要求
核岛内用电线电缆的环境试验条件： ★ 核岛内用电线电缆的环境试验条件： 相当于正常运行40 40年 60年 的热老化试验；（ ；（依据绝缘材 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） 料的寿命曲线） 相当于正常使用40 40年 60年 2）相当于正常使用40年（60年）的γ射线累积辐照试验以及事故 条件下的大剂量γ射线辐照试验；（不同堆型有不同的要求） ；（不同堆型有不同的要求 条件下的大剂量γ射线辐照试验；（不同堆型有不同的要求） 模拟事故条件下的LOCA/HELB试验。（ LOCA/HELB试验。（不同堆型或不同国家要 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） 求也不同，要根据所谓的试验形态图进行试验） LOCA/HELB试验过程中 试验过程中, 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( 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: 试验形态图)如下:
常规性能要求 结构尺寸（绝缘厚度、护套厚度、电缆外径） ★结构尺寸（绝缘厚度、护套厚度、电缆外径） 电气性能-符合GB/T3956 ★电气性能-- 导体电阻 符合GB/T3956 符合GB/T12706 -- 耐电压 符合GB/T12706 20℃ -- 绝缘电阻常数 20℃时 ≥3000M ·km 60℃ 60℃时 ≥300 M ·km 90℃ M ·km 90℃时 ≥3
1E级K1类核电站用电缆的技术要求 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 类电缆除了具有K2 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。 LOCA/HELB性能要求 上还要具备LOCA/HELB性能要求。 何谓LOCA: (冷却剂损失 何谓LOCA: Loss of Cooling Accident (冷却剂损失 事故) 事故) 何谓HELB: Break(高能管破裂事故 高能管破裂事故) 何谓HELB: High Energy Line Break(高能管破裂事故) 所谓模拟LOCA/HELB试验: LOCA/HELB试验 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. 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、 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. 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、 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. 高温高压蒸汽分开依次单独进行试验的方法.
5.目前该产品国内技术进展 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 类电缆已经完全可以替代进口Βιβλιοθήκη Baidu品
采用双层绝缘结构解决了既要满足绝缘电阻的要求， 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。 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， 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， 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、 很大的提高，而且阻燃性能、低烟无卤特性、抗开裂性能也得到了 保证。 保证。
156℃ 0.56Mpa
日本压水反 应堆 0.5h
190℃ 0.41Mpa
AP1000
到达第一个峰值度的时间 第一个峰值的温度/压力 / 第一个峰值持续时间 第一次降压时间 到达第二个峰值度的时间 第二个峰值的温度/压力 第二个峰值持续时间
/
138℃/1min.
80s 5h 40s
256℃ 0.47Mpa