核电站专用电缆的分类和有关的试验要求

核电站专用电缆的分类和有关的试验要求一.核电站电缆的分类核电站电缆主要应用于核反应堆厂房、核辅助厂房、汽轮机厂房，电缆敷设方式一般采用管道或线槽，要求电缆具有可靠的使用寿命、热稳定性、防潮性、化学稳定性和抗辐射性。为保证系统设计的高可靠性，避免设备损坏导致的严重经济后果，通常采用重复的多路独立线路系统和装置，通常动力电缆采用两套独立线路系统，控制电缆采用三套独立线路系统。核电站用1E级电缆按核电站电气系统设备的安全类别分为三类：K1、K2、K3。安全类别K1、K2、K3类有如下定义：K1类电动执行机构。安装在核反应堆安全壳以内，在正常环境条件下和在SL2（安全停堆地震）载荷以下及在事故期间或事故之后仍能执行其规定的功能。K2类电动执行机构。安装在核反应堆安全壳以内，在正常环境条件下和在SL2（安全停堆地震）载荷下仍能执行其规定的功能。K3类电动执行机构。安装在核反应堆安全壳以外，在正常环境条件下和在SL2（安全停堆地震）载荷下仍能执行其规定的功能。三类电缆的运行环境差别很大，其中K1类的运行环境最恶劣，对电缆的性能要求也最为苛刻，必须通过模拟冷却剂跑失事故（LOCA）试验才可以投入运行。根据电缆的实际运行环境，核电站发生LOCA时，安全壳（ContainmentVessel）内外的电缆都将会受到严峻考验。有人认为，安装在核反应堆厂房内的电缆都应进行模拟LOCA试验；其次，只有能够生产1E级K1类电缆，才能够证明该电缆厂家完全具备了生产核级电缆的能力，电缆的结构设计和性能指标的制定最好根据反应堆厂房和核辅助厂房两个运行环境的具体条件进行确定。核电站电缆常用品种有：6/10kV和0.6/1kV电力电缆，0.6/1kV控制电缆，300/500V仪表电缆，300/500V补偿导线共5种。下表是国内某公司的规格表：表11E级核电站电缆的型号名称型号名称YJYK3铜芯交联聚乙烯绝缘无卤低烟聚烯烃护套核电站用1E级K3类电力电缆YJY23K3铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装无卤低烟聚烯烃护套核电站用1E级K3类电力电缆YJYJK1铜芯交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃热固型护套核电站用1E级K1类电力电缆YJYJ23K1铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装无卤低烟阻燃热固型护套核电站用1E级K1类电力电缆KYJYK3铜芯交联聚乙烯绝缘无卤低烟聚烯烃护套核电站用1E级K3类控制信号电缆KYJY23K3铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装无卤低烟聚烯烃护套核电站用1E级K3类控制信号电缆KYJYJK1铜芯交联聚乙烯绝缘无卤低烟阻燃热固型护套核电站用1E级K1类控制信号电缆KYJYJ23K1铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装无卤低烟阻燃热固型护套核电站用1E级K1类控制信号电缆二.电缆有关实验标准和要求.1、试验内容（1）电缆基本性能的型式试验；（2）电缆应能通过IEEE383规定的成束电缆垂直燃烧试验；（3）烟浓度试验；（4）成品电缆护套材料燃烧时释放气体的试验；（5）电力电缆电老化试验；（6）绝缘和护套材料的长期耐热性评定试验；（7）等效50年运行的热老化模拟试验；（8）等效50年运行的放射线照射老化模拟试验；（9）模拟抗震试验；（10）等效50年运行LOCA时的放射线照射试验、模拟LOCA试验（高温、高压的水蒸汽）；（11）性能检查试验。其中，(1)~(3)为型式试验，(7)~(10)为环境模拟试验，(8)和(10)两项试验都是经过第7项试验后进行的。性能检查试验包括电压试验、燃烧试验、绝缘和护套的抗拉强度、断裂伸长率的测量等。对运行环境的具体条件进行确定。2、试验方法a.电力电缆5000h电老化试验电力电缆应通过5000h的电老化试验，试验按lEC60502规定进行测试。试验条件为:（1）电缆试样的长度：不小于30m；（2）施加电压：相与相之间施加电压2（μ为电缆导体间的额定工频电压）；（3）施加电流：电流通过电缆，要使导体温度达到95~100℃；（4）一个循环的持续时间：8h加热，然后16h冷却；（5）试验持续时间不少于5000h（即209个温度循环)。试验结果：试验期间电缆应不击穿。试验电压和试验时间是依据电缆绝缘的寿命指数n来确定的，并留有一定的安全裕度，电老化寿命方程式为：Unt=C[(1)式中，U为电缆上施加的电压；n为寿命指数；t为电击穿时间；C为常数(与结构等有关)]。若采用的交联聚乙烯的寿命指数n≥9，核电站要求电缆使用寿命为50年，可利用式(1)来推算电压与时间的关系。例如：工作电压U=10kV，则要求工作时间t=348000h(50年)；试验电压=20kV，则要求试验时间=5000h。将上述参数代入式（1）可得：求解可得n=6.45，小于9，说明该试验方法有安全裕度。