羅澤勇

摘 要：我國核電站的電纜系統(tǒng)主要分布于電氣廠房電纜夾層、核反應堆廠房、核輔助廠房、汽輪機廠房、機械廊道、電氣廊道等，大多數(shù)電纜都集中在核輔助廠房主控制室內(nèi)的控制配線架和電氣廠房的電氣配電盤和DCS盤柜的配線架上，用于電力傳輸、控制、計算機、儀表、測量等。文章主要研究與分析我國核電站電纜的分類、標準及生產(chǎn)面臨的問題，并根據(jù)實際情況提出核電站電纜的建設性意見。

關鍵詞：核電站；電纜；分類；標準；試驗

引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家核電發(fā)展的方針已經(jīng)由“適度發(fā)展核電”調(diào)整為“積極發(fā)展核電”。根據(jù)我國近期官方發(fā)布信息，中國核電中長期發(fā)展規(guī)劃到2020年核電裝機在運總?cè)萘繉⑦_到5800萬千瓦，在建總?cè)萘考s3000萬千瓦。到2030年裝機總?cè)萘繉_到1.3億千瓦左右。這意味著每年將有更多的核電機組會投入建設，而一座百萬千瓦級核電機組（兩臺機組）的核電站通常有3000多公里的電纜產(chǎn)量，價值一億多元，這說明，未來很長時間，電纜行業(yè)是一個飛速發(fā)展的好契機。

1 我國核電站電纜分類

按照我國電纜在核電站中使用對核電站安全級別來分，可分為非核級和核級。非核級電纜一般指常規(guī)性電纜或無級類（NC類）電纜。核級電纜是指1E級電纜，即是指完成安全殼隔離、堆芯應急冷卻、反應堆余熱導出，可以防止放射性物質(zhì)向周圍環(huán)境排放等功能的電纜。

根據(jù)反應堆廠房和核輔助廠房兩個運行環(huán)境的具體條件，確定電纜的結(jié)構(gòu)設計和制定性能指標。按電纜運行及使用環(huán)境分類，1E級回路用電纜細分為：可以安裝在安全殼以內(nèi)的K1類電纜。即在核電站正常運行、事故工況或事故后工況的相應環(huán)境條件下以及在地震載荷下均能執(zhí)行其功能的電纜；可以安裝在安全殼以內(nèi)的K2類電纜。即在正常運行工況的相應條件下以及在地震載荷下均能執(zhí)行其功能的電纜?？梢园惭b在安全殼以外的K3類電纜。即在正常運行工況的相應環(huán)境條件下以及在地震載荷下能保證執(zhí)行其功能的電纜。

按核電站1E級電纜用途分類，包括10kV及以下低壓電纜、電力電纜；額定電壓0.6至1kV的控制電纜；額定電壓0.3至0.5V及以下的電線、計算機電纜、通信電纜、儀表電纜、補償電纜等。

在實際工程應用中，核電站電纜各類及數(shù)量繁多，電纜選擇、使用時可以以高代低，但不可以以低代高，必須遵循核電站系統(tǒng)安全功能要求。

2 核電站電纜標準

國際上核電站用電纜相關標準及規(guī)范有：法國的《核島電氣設備設計和建造規(guī)則（RCC-E規(guī)范）》和美國的《核電站用1E級電纜和現(xiàn)場連接的質(zhì)量鑒定（IEEE383-2003）》，《核電站-安全系統(tǒng)的電氣設備-質(zhì)量鑒定（IEC60780）》等。但是目前我國核電站電纜尚未制定統(tǒng)一的行業(yè)和國家標準，基本上是由各生產(chǎn)企業(yè)、行業(yè)按各自制定的企業(yè)行業(yè)標準進行生產(chǎn)和交貨，但實際情況并不能達到核電廠生產(chǎn)運行要求。因此通常在國際上核電站電纜規(guī)范要求是在常規(guī)電廠用電纜的基礎上賦予了安全要求而形成。

我國各電纜廠的企業(yè)標準不全相同，核電設計單位對電纜技術要求也不完全統(tǒng)一，從產(chǎn)品的安全性、可靠性和強制性的觀點來考慮，1E級電纜標準可由多方面聯(lián)合起草制定。核電站電纜生產(chǎn)全面國產(chǎn)化是必然趨勢，但對1E級電纜，必須想考慮從全面和綜合的觀點來設計和制造優(yōu)質(zhì)低價的電纜。

有關核電站設計部門，要求提高1E級K3類電纜性能指標，以滿足核電站更長時間的可靠運行。核電設計部門還提出電纜耐輻射劑量、一次傳輸參數(shù)以及耐油等性能等要求，這些要求也有待電纜制造廠考慮，當然不能理解為一個型號的產(chǎn)品具有萬能的適應要求，而是采取不同型號產(chǎn)品來規(guī)定適用場合。

面對我國進入大規(guī)模的核電站建設和核電站用電纜國產(chǎn)化進程的要求，加強電纜生產(chǎn)制造廠、建設單位、核電設計院和研究所的廣泛協(xié)作，聯(lián)合制訂定核電站電纜標準要求，已成為迫在眉睫和尤為重要的課題。核電站電纜標準的制定和統(tǒng)一，將有利于對電纜材料、結(jié)構(gòu)、工藝和試驗深入探討、驗證以及開展更多的研究工作，甚至有利于完善我國自主的核電站電纜標準的制訂。

3 我國核電站電纜生產(chǎn)面臨的問題

（1）核電站電纜使用的時效性。核級電纜運行壽命一般要求為40年及以上，現(xiàn)在又傾向提高到60年及以上。對于一種新材料在未取得實際40或60年運行經(jīng)驗前，可以使用加速老化試驗數(shù)據(jù)推算出材料運行壽命。我國對所有核級K3類電纜要求通過熱壽命評定試驗，其評定值在40年至60年之間。（2）核電站電纜的技術要求需通過B類成束燃燒試驗、絕緣和護套燃燒時酸性氣體逸出量及其水溶液pH值和電導率符合無鹵低煙的規(guī)定等。（3）護套開裂問題，至今也沒有可靠的檢驗方法。從以往的電纜護套開裂的調(diào)研和取樣試驗分析，開裂原因其一是原材料檢驗合格但性能水平不高；其二是護套經(jīng)過冷熱溫度周期變化后出現(xiàn)開裂，其材料不能滿足擠出工藝要求。

以下三種方法可以防止護套開裂：使用交聯(lián)型護套，但會增加原材料成本和加工成本。對護套有三種交聯(lián)方法，其一為只適用于小直徑電纜的輻照交聯(lián)；其二為工藝設備復雜，在通過蒸汽管道時，有可能會造成絕緣變形的化學交聯(lián)；其三為不會產(chǎn)生缺陷，但工藝加工時間較長的硅烷交聯(lián)。使用高性能熱塑型護套材料。材料需滿足阻燃要求，且其原始斷裂伸長率E≥250%，并能在低溫條件下保持一定的斷裂伸長率。使用優(yōu)質(zhì)阻燃無鹵熱塑型護套材料。目前國內(nèi)外這種材料已有較好的產(chǎn)品，不含有任何對環(huán)境有害的物質(zhì)，擠出護套表面平整，無焦粒子。

此外，采用合適的擠出工藝，同樣也能避免護套開裂。核級K1類電纜，需要做耐輻射試驗。參照美國的熱老化試驗時間，大約需滿足138℃ 300小時，相當于可滿足使用40年時間；完成老化試驗后，使用鈷源進行γ射線輻照試驗，參考美國對緩和環(huán)境電纜的吸收劑量要求，要達到7×105Gy，嚴酷環(huán)境須達到15×105Gy。

4 結(jié)束語

目前，隨著我國經(jīng)濟水平及科技水平的提高，電纜材料水平及工藝技術水平的均有所提高。我國即將進入核電站建設高速發(fā)展時期，核電站電纜的全面國產(chǎn)化是大勢所趨，電纜生產(chǎn)企業(yè)正面對一個具有巨大吸引力的核電站用電線電纜的市場，國內(nèi)外電線電纜企業(yè)都在關注核電站用電纜的研究和開發(fā)工作。全面開發(fā)核電站用電纜，系列開發(fā)IE級電纜并實現(xiàn)國產(chǎn)化是當前我國電纜行業(yè)的重要任務。

參考文獻

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[2]GB/T2951.1-1997.電纜絕緣和護套材料通用試驗方法[S].

[3]RCCE-E.核島電氣設計和建造規(guī)則[S].