核电站用1E级电缆附件研制

核电站用1E级电缆附件研制

安阳

广东吉青电缆实业有限公司，广东揭阳515500

摘要：核电设备国产化已经成为我国核电发展的重要途径，核级电缆附件作为核电设备的关键部件，国产化已经迫在眉睫。本文主要论述了核电站用1E级K1/K2/K3类电力电缆、仪表和控制电缆附件的研制；为核级电缆附件的生产制造提供参考。

关键词：核电站用1E级；K1/K2/K3类电缆附件；研制

1前言

核电作为安全、可靠、经济、清洁的能源，核电能量密度高、燃料消耗少、一次补足核能棒料可长时间运行，也是多个国家的支柱能源之一。从上世纪70年代初至今，经过几代人的努力，中国核电逐渐发展壮大，并践行了引进、消化、吸收和创新的自主化过程。眼下，伴随全球核电技术革新进程的加快，我国正抢抓时机，进行着从二代改进型技术到三代技术的优化升级，为实现核电的安全高效发展打下坚实基础。全球目前有440座核电站，其中中国有14座（占3.2%）；而中国能源消费占全球20%，我国核能在整个能源比例1%，国际为5.5%。目前中国已建和在建的核电机组共41个（14个已经建成，共1189万千瓦），正在建设的机组是27个（装机容量2800多万千瓦），已经审批完的项目就超过了4000万千瓦。国家能源局要求，充分利用我国目前的核电装备制造业体系，支持关键设备、零部件和材料的国产化工作，压力容器、蒸汽发生器、主泵、数字化仪控系统、堆内构件、控制棒驱动机构以及常规岛等关键设备，泵、阀等零部件，690U型管、核级电缆、焊材等关键材料的国产化比例不能低于85%。其中核电站用1E级电缆附件作为核级电缆与终端设备连接的关键部件，目前核电站建设中主要依赖进口美国Raychem核级电缆附件；由于价格高昂、供货周期长制约着核电建设成本和周期；国产化核级电缆附件的研制势在必行。

2核电站用1E级电缆附件研制

2.1核电站用1E级电缆附件分类

核电站用1E级电缆附件按安全等级分类：K1、K2、K3，其定义如下：

K1类：安装在安全壳内的设备在地震荷载和正常、事故和/或事故后环境条件下仍能执行其规定的功能。

K2类：安装在安全壳内，或者安全壳外对辐射有要求的场合的设备在正常环境条件下和地震载荷下能执行其规定的功能。

K3类：安装安全壳外的设备在正常环境和地震载荷下以及设备某些项目规定的事故工况下能完成其指定的功能。

核电站用1E级电缆附件按运行电压等级分类：额定电压为8.7/15(17.5)kV和6/10（12）kV中压电力电缆附件、额定电压为0.6/1(1.2)kV低压电力电缆附件以及额定电压为300/500V仪表控制电缆用电缆附件。

2.2运行环境

在电缆附件允许长期工作温度为90℃条件下，具备有40年及以上使用寿命；短路时电缆导体的最高温度不超过250℃，持续时间不超过5秒。反应堆厂房内环境温度：（0~50）℃，最大相对湿度：85%，大气压力：（0.086~0.106）Mpa；反应堆辅助厂房正常工况下γ射线辐照累积剂量4.0×106rads(K3类)；反应堆厂房内正常工况下γ射线辐照累积剂量2.5×107rads(K2类)；事故工况下γ射线辐照累积剂量6.0×107rads，同时具备有耐LOCA事故能力(K1类)。

2.3结构设计

由于核电站用1E级电缆附件运行环境的特殊性，附件形式只有户内终端；同时终端在具备有IEC60502-4:2010、GB/T12706.4-2008以及JB/T7829-2006的基本要求外，还要具备有40年以上的使用寿命、耐湿热环境的密封性能、耐核辐射性能，且在事故条件下能够正常运行。不同种类的电缆附件结构特性如下：

1）中压电力电缆附件：额定电压为8.7/15(17.5)kV和6/10（12）kV电缆终端，结构包括分支手套（内表面涂覆热熔胶）、应力控制管、绝缘管（两端内表面涂覆热熔胶）、密封管（内表面涂覆热熔胶）、相色管、应力控制胶、密封胶、填充胶、非磁性恒力弹簧、接地线以及接线端子；结构简图见图1。

2）低压电力电缆附件：额定电压为0.6/1(1.2)kV电缆终端，结构包括分支手套（内表面涂覆热熔胶）、绝缘管（内表面涂覆热熔胶）、相色管、密封胶、填充胶、非磁性恒力弹簧、接地线以及接线端子；结构简图见图2。

3）仪表控制电缆用电缆附件：额定电压为300/500V电缆终端，结构包括分支手套（内表面涂覆热熔胶）、双壁管、密封胶、填充胶、非磁性恒力弹簧、接地线以及接线端子；结构简图见图3。

以上所有材料具备在90℃正常运行条件下，具备有40年及以上使用寿命，且具备低烟无卤阻燃性能；必须在普通热缩材料的基础上，按照一定的比例添加阻燃剂、抗氧剂、抗辐照剂、润滑剂、交联剂、活性剂等添加剂；使其满足核级电缆附件技术要求，且具备有良好的加工性能，其主要指标要求如下：

3结束语

核电站用1E电缆附件对热缩材料的性能要求远远高于普通电缆附件，生产制造工艺要求极为严格；由于运行环境的特殊性，只能用热缩型电缆附件，对安装施工的要求也非常高。本文的撰写希望能够给开发1E级电缆附件的生产厂家提供参考。

根据《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》“到2020年，核电装机容量达到5800万千瓦，在建容量达到3000万千瓦以上”的规划，核电将面临1.1~1.6亿千瓦的硬性提升空间；随之核级电缆附件的市场也不容忽视（单台百万千瓦级机组核级电缆附件用量价值约600万左右），核级电缆附件国产化是必然趋势；由于技术标准的缺乏，关于核级电缆附件标准的制定也是重中之重。

参考文献：

[1]IEC60502-4:2010Powercableswithextrudedinsulationandtheiraccessoriesforratedvoltagesfrom1kV(Um=1,2kV)upto30kV(Um=36kV)–Part4:Testrequirementsonaccessoriesforcableswithratedvoltagesfrom6kVUm=7,2kV)upto30kV(Um=36kV)[S]

[2]JB/T7829-2006额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）电力电缆热收缩式终端[S]

[3]PC8-EE37-TA核岛厂房电缆终端和接头规范书（恰希玛核电厂工程3、4号机组）[S]