核電站1e級k1類控制電纜及製作方法

2023-09-17 15:22:25 5

專利名稱：核電站1e級k1類控制電纜及製作方法
技術領域：
本發明涉及一種核電站IE級Kl類控制電纜及製作方法，屬於電纜技 術領域。
背景技術：
近年來我國核電工業發展迅速，到2020年核電在總發電量中的比重將 從目前1.8%上升到4%，保守估計，核電站用1E級電纜每年平均將達40億 元，核電站用電纜市場前景廣闊。核電站用電纜品種與一般火力發電廠基本相同，但其材料組成、結構和 試驗項目則有較大的差異。核電站IE級Kl類電力電纜安裝在安全殼內， 在地震荷載下和在正常事故情況下和/或在事故後能執行其規定功能的電纜。 該類電纜要求通過設計基準事件試驗，累積輻照劑量應至少達到850kGy(千 格雷)。該類電纜由於運行時會長期受Y射線輻射、LOCA環境老化等惡劣 條件的影響故需要解決材料及生產工藝等關鍵問題。本發明提出新一代核電 站IE級Kl類控制電纜及製作方法。發明內容本發明目的在於提供一種核電站IE級Kl類控制電纜及製作方法。 核電站1E級K1類控制電纜主要特徵在於電纜耐輻射性、耐惡劣環境、 無滷低煙高阻燃性於一體，要解決這些難點，採用常規的聚烯烴材料是不行 通的。通過大量試驗研究，設計合理的電纜結構，採用特種的聚醚醯亞胺材 料，用於電纜的絕緣及護套加工，使電纜成品性能完全滿足核電站IE級KI
類電纜要求。綜上所述，核電站1E級Kl類控制電纜研發的主要難點在於電纜耐輻 射性、耐惡劣環境、無滷低煙高阻燃性於一體，不是單純地只考慮某一項性 能指標，這就大大地提高了產品研發的難度。首先本發明選用特種的聚醚醯 亞胺作為絕緣層材料，該材料具有以下優良性能(1) 優良的電氣性能和機械性能，完全滿足低壓電纜的要求；(2) 優良的耐輻射性能，耐輻射劑量為4000kGy，遠高於核電站1E級 Kl類電纜所需的850kGy;(3) 良好的阻燃性能，氧指數達48，遠高於普通高阻燃材料的35;(4) 具有很好的低煙密度，環保性能完全滿足歐盟環保指令要求；(5) 具有良好的耐化學性能，能耐礦物油、酸鹼、臭氧等化學物質；(6) 具有耐高溫性能，工作溫度達13(TC 15(TC。 本發明提供的1E級Kl類控制電纜的特徵在於(1) 導體採用GB/T3956規定的第1類或第2類導體結構，可以鍍錫或 不鍍錫兩種，導體表面光潔，無毛刺，劃痕。(2) 絕緣層採用聚醚醯亞胺絕緣料，保證絕緣線芯具有良好的耐輻射、 環保高阻燃和電氣絕緣性能。(3) 填充料採用無鹼玻璃絲繩填充料，保證產品的高阻燃性和圓整性。(4) 包帶採用高阻燃包帶，起到紮緊和阻燃性能。(5) 外護套採用聚醚醯亞胺護套料，使電纜具有很強的耐輻射性能， 同時具有較好的耐環境腐蝕性能及阻燃性能。普通的阻燃聚烯烴護套料雖然 阻燃性能可以滿足A類要求，但在進行輻照試驗後很容易開裂，不能滿足耐 環境試驗要求，所以只有找到全新的聚醚醯亞胺護套料，使電纜能有效地經 受核電站長期的核輻射能力。所選定的聚醚醯亞胺材料具有先天的適合核電站環境使用功能，因此， 在材料選定的基礎上，模索出該材料的加工工藝。經過多次試驗加工擠出， 得出合理的擠出加工工藝，具體工藝流程如圖2所示，工藝參數如下(1) 、在高溫擠塑機加工，長徑比170=25 30。(2) 、壓塑比2.1 2.7 : 1。(3) 、材料在使用前需乾燥6小時，乾燥溫度為U(TC。(4) 、導體需預熱預熱溫度控制在65°(: 95°(:。(5) 、各區段溫度控制範圍一區二區三區法蘭機頭280 290°C280 290°C290 300°C295 315°C300 320。C本發明提供的IE級Kl類控制電纜具有的優點是(1) 聚醚醯亞胺絕緣層和材料具有高溫擠出特點，加工前需加熱乾燥6 小時，保證材料的加工性能，同時，還要控制好加工溫度，溫度控制在280 "C 320'C合理範圍，使材料的電氣絕緣性能、耐熱性、耐輻射性、機械強 度、耐應力開裂、阻燃、耐化學腐蝕等性能能充分體現。其一般特性指標 符合GB9330標準要求。(2) 核電站1級K1控制電纜特殊性能指標熱壽命電纜使用壽命50年以上。輻照劑量、模擬LOCA-HELB性能累積輻照劑量不低於850kGy。(3) 電纜符合GB/T18380.3成束燃燒試驗阻燃A類的要求，電纜絕緣 線芯符合GB/T18380.1單根垂直燃燒試驗要求。(4) 電纜具有較好的抗震性能和彎曲性能。(5) 所述的1E級K1類控制電纜內芯可以是2芯至61芯，分別為2、 3、 4、 5、 7、 8、 10、 12、 14、 16、 17、 24、 27、 30、 37、 44、 48、 52和61中的任意一種，電纜導體線芯的截面為圓形。依內芯數量不同而不同， 一般 隨內芯數量增多，絕緣層厚度減少，否則絕緣性難以保證。絕緣層和外護套 層的厚度均應符合GB9330標準的規定，太厚太薄均不希望的。


圖1為本發明提供的IE級Kl類控制電纜的結構示意圖 圖中l-導體2-絕緣層3-填充料4-包帶層5-外護套層 圖2為本發明提供的1E級1類控制電纜工藝流程具體實施方式
如圖1所示以10芯K1類控制電纜為例。所述的控制電纜是由導體1、 絕緣層2、填充料3、包帶層4和外護套層5構成，其中1、 每芯的導體採用GB/T3956規定的第1類或第2類導體結構，可以鍍 錫或不鍍錫兩種，導體表面光潔，無毛刺，劃痕；2、 每芯導體外面的絕緣層採用聚醚醯亞胺絕緣料，保證絕緣線芯具有 良好的耐輻射、環保高阻燃和電氣絕緣性能。3、 成纜時填充採用無鹼玻璃絲繩作為填充料，保證產品的高阻燃性和 圓整性。包帶採用高阻燃包帶，起到紮緊和阻燃性能，將構成電纜的帶有絕 緣層的導體包在其中；4、 外護套層也採用聚醚醯亞胺護套料，使電纜具有很強的耐輻射性能， 同時具有較好的耐環境腐蝕性能及阻燃性能，使電纜能有效地經受核電站長 期的核輻射能力。
權利要求
1、核電站1E級K1類控制電纜，由導體(1)、絕緣層(2)、填充料(3)、包帶(4)和外護套層(5)構成，其特徵在於(1)絕緣層材料為聚醚醯亞胺；(2)外護套層材料為聚醚醯亞胺；(3)內芯為2芯至61芯，分別為2、3、4、5、7、8、10、12、14、16、17、24、27、30、37、44、48、52和61中的任意一種。
2、 按權利要求1所述的核電站1E級Kl類控制電纜，其特徵在於絕緣 層和外護套層的厚度均應符合GB9330標準的規定。
3、 按權利要求1所述的核電站1E級Kl類控制電纜，其特徵在於導體 (1)採用GB/T3956規定的第1類或第2類的導體結構。
4、 按權利要求1或3所述的核電站1E級K1類控制電纜，其特徵在於所述的導體鍍錫或不鍍錫。
5、 製作如權利要求1-4所述的核電站1E級Kl類控制電纜的方法，包 括拉絲、絞合、絕緣、火花、成纜、外護套，其特徵在於具體工藝參數是(a) 導體預熱溫度為65-95。C;(b) 採用長徑比L/D = 25-30的高溫擠塑機加工，擠塑溫度控制在 280-320。C間；(c) 擠塑前作為絕緣層和外護套層襯材料的聚醯亞胺需經ll(TC加熱乾燥。
6、 按權利要求5所述的核電站1E級Kl類控制電纜的製作方法，其特 徵在於擠塑時的壓塑比為2.1-2.7 : 1。
7、 按權利要求5所述的核電站1E級K1類控制電纜的製作方法，其特 徵在於擠塑時每個區的溫度為 一區280 290。C; 二區280 290。C;三區 2卯 300。C;法蘭為295 315°C;機頭為300 320°C。
全文摘要
本發明涉及一種核電站1E級K1類控制電纜及製作方法，其特徵在於(1)絕緣層材料為聚醚醯亞胺；(2)外護套層材料為聚醚醯亞胺；(3)內芯為2芯至61芯，分別為2、3、4、5、7、8、10、12、14、16、17、24、27、30、37、44、48、52和61中的任意一種。所述電纜採用導體預熱，高溫擠塑機加工擠塑溫度為280-320℃間，擠塑前作為絕緣層和外護套層的聚醯亞胺需經110℃加熱乾燥。提供的控制電纜使用壽命50年以上，累積輻射劑量不低於850KGY。
文檔編號H01B7/00GK101154480SQ200710045869
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月12日 優先權日2007年9月12日
發明者計初喜, 魯邦秀 申請人:上海亞龍工業(集團)有限公司