專利名稱：一種核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜及制備方法，屬于電纜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產(chǎn)生大量的電能，每千瓦時電能的成本比火電站要低20％以上。由于石油、天然氣和煤的成本不斷攀升，目前，世界各國都在打核電的主意。按照我國電力發(fā)展規(guī)劃，2020年核電裝機容量占裝機容量由目前的2.5％提高到4％水平。然而，核電站建設(shè)在許多關(guān)鍵技術(shù)還受制于發(fā)達國家，核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜作為核電站建設(shè)關(guān)鍵產(chǎn)品國內(nèi)無法引進生產(chǎn)技術(shù)。
從用途來說，核電用電纜品種與一般火力發(fā)電廠基本相同，但其材料組成和試驗項目則有較大的差異。核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜由于運行時會長期受γ射線輻射、LOCA環(huán)境老化等惡劣條件的影響故需要解決材料及生產(chǎn)工藝等關(guān)鍵問題，IE級是指完成反應(yīng)堆緊急停堆；安全殼隔離，堆芯應(yīng)爭冷卻、反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出的電氣安全級，K1類電纜敷設(shè)在安全殼內(nèi)，能滿足核電站核島內(nèi)用輻射K1類電力電纜的特性是1、一般特性指標(biāo)符合GB/T12706標(biāo)準(zhǔn)要求。
2、核級電纜特殊性能指標(biāo)(1)熱壽命電纜使用壽命60年(試驗方法符合IEEE101標(biāo)準(zhǔn)要求)。
(2)輻照劑量、模擬LOCA-HELB性能、電性能符合IEEE 383標(biāo)準(zhǔn)要求。
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。
基于以上認(rèn)識，本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種適用于核電站IE級K1類電力電纜及制備方法，以滿足日益增加的核能發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種核電站核島內(nèi)用輻射電力電纜及制備方法。
核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜研發(fā)的主要難點在于電纜耐輻射性、阻燃性于一體，要解決該項難點，采用常規(guī)的聚烯烴材料是行不通的，設(shè)計合理的電纜結(jié)構(gòu)，采用特種的阻燃性耐輻射材料，使電纜成品性能滿足核電站核島內(nèi)用IE級K1用電纜IEEE383標(biāo)準(zhǔn)要求，核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜區(qū)別于其它阻燃性電纜的最大特點是應(yīng)該具有很強的耐輻射性和耐酸堿溶劑和阻燃于一體的性能，不是單純地只考慮某一項性能指標(biāo)，這就大大地提高了產(chǎn)品研發(fā)的難度。我們首先從新材料研制著手，在原有的阻燃性交聯(lián)聚烯烴材料中添加抗輻照劑，通過輻照加工工藝，使新材料具有很好的阻燃耐輻射性，同時材料交聯(lián)后，具有很好的耐熱穩(wěn)定性和抗拉強度，這種新材料可分為絕緣和護套兩種牌號，稱為無鹵低煙阻燃耐輻射輻照交聯(lián)熱固性聚烯烴絕緣料和無鹵低煙阻燃耐輻射輻照交聯(lián)熱固性聚烯烴護套料，可分別應(yīng)用于電纜的絕緣層和護套層。
電纜絕緣層設(shè)計采用雙層絕緣結(jié)構(gòu)，內(nèi)絕緣層采用高電氣性能和物理性能的交聯(lián)聚乙烯，保證電纜的電性能，外絕緣層使用無鹵低煙阻燃耐輻射輻照交聯(lián)熱固性聚烯烴絕緣料可以提高絕緣層的阻燃性能和耐輻射性能，使電纜滿足單根垂直燃燒試驗的要求，同時可提高絕緣線芯的使用壽命。
電纜的護套層采用無鹵低煙阻燃耐輻射輻照交聯(lián)熱固性聚烯烴護套料，使電纜具有很強的耐輻射性能，同時具有較好的耐環(huán)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雖然可以滿足A類要求，但在進行輻照試驗后很容易開裂，不能滿足耐環(huán)境試驗要求，所以只有找到全新的無鹵低煙阻燃耐輻射輻照交聯(lián)熱固性聚烯烴護套料，并采用輻照加工工藝，使材料有效交聯(lián)加固，使電纜能有效地經(jīng)受核電站長期的核輻射能力。
本發(fā)明提供的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜的結(jié)構(gòu)可以是單芯電纜、二芯電纜、三芯電纜、四芯電纜或五芯電纜，所述的電纜是依次由電纜導(dǎo)體芯、內(nèi)絕緣層、外絕緣層和外護層和包帶構(gòu)成，其中，外護層和包帶之間則填充物充填，電纜芯的截面為扇形時，則無填充物充填。
所述的導(dǎo)體芯采用GB/T3956規(guī)定的第2種緊壓絞合圓形導(dǎo)體，可以鍍錫或不鍍錫兩種，導(dǎo)體芯的緊壓度達到90％以上，圓整度達到98％以上，導(dǎo)體表面光潔，無毛刺，劃痕。
所述的內(nèi)絕緣層采用高電氣性能和機械物理性能的無鹵低煙交聯(lián)絕緣料，保證電纜的電氣絕緣性能。
所述的外絕緣層采用無鹵低煙阻燃耐輻射聚烯烴絕緣料，保證絕緣線芯的阻燃性能和耐輻射性。
所述的填充料采用無堿玻璃絲繩填充料，保證產(chǎn)品的高阻燃性和圓整性。
所述的包帶采用高阻燃包帶，起到扎緊和阻燃性能。
所述的外護套采用無鹵低煙阻燃耐輻射輻照交聯(lián)熱固性聚烯烴護套料，使電纜具有很強的耐輻射性能，同時具有較好的耐環(huán)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雖然可以滿足A類要求，但在進行輻照試驗后很容易開裂，不能滿足耐環(huán)境試驗要求，所以只有找到全新的無鹵低煙阻燃耐輻射輻照交聯(lián)熱固性聚烯烴護套料，并采用輻照加工工藝，使材料有效交聯(lián)加固，使電纜能有效地經(jīng)受核電站長期的核輻射能力。
阻燃耐輻射熱固性材料通過電子加速器輻照交聯(lián)工藝，控制輻照劑量，利用馬來酸酐作為接枝體，改善料交聯(lián)方式，使材料在載荷下最大伸長率在90％以下，遠高于≤175％標(biāo)準(zhǔn)要求，優(yōu)于溫水交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)方式結(jié)果，在電子束高能量作用下，使阻燃劑與抗輻照劑主份有效兼容，特別是抗輻照劑、阻燃劑對材料負面性能影響得到克服，使材料的耐熱性、耐輻射性、機械強度、耐應(yīng)力開裂、阻燃、耐熱變形、耐腐蝕等性能大幅度提高，電氣絕緣性能也得到改善。
本發(fā)明提供的電纜具有以下優(yōu)點1、電纜具有較好的耐輻射性能，電纜承受整個服役期應(yīng)受到的輻照加上LOCA時的輻照量，能隨承受規(guī)定的耐壓試驗，電纜完全滿足核電站核島內(nèi)K1類電纜要求。
2、電纜使用壽命長，不低于60年，高于國際上通用的40年標(biāo)準(zhǔn)要求。
3、所有電纜尤其是中壓電力電纜均符合成束燃燒試驗阻燃A類的要求，電纜絕緣線芯符合單根阻燃試驗要求。
4、電纜具有較好的抗震性能和彎曲性能。
5、扇形結(jié)構(gòu)，節(jié)省外護層材料，從而進一步降低成本。


圖1為本發(fā)明提供的截面為圓形的三芯電纜剖面結(jié)構(gòu)2為本發(fā)明提供的截面為扇形的三芯電纜剖面結(jié)構(gòu)中1、電纜導(dǎo)體芯；2、內(nèi)絕緣層；3、外絕緣層；4、填充料；5、包帶層；6、外護套具體實施方式
下面通過具體三芯電力電纜的結(jié)構(gòu)描述，進一步闡明本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
實施例1本發(fā)明提供的核電站核島內(nèi)用耐輻射三芯電力電纜的剖面如附圖1所示，所述的電纜芯為圓形，它依次由電纜導(dǎo)體芯1、內(nèi)絕緣層2、外絕緣層3、填充料4、包帶5和外護套6構(gòu)成。內(nèi)絕緣層3包覆由無氧銅絲組成的電纜導(dǎo)體芯1，在內(nèi)絕緣層外面有外絕緣層3包覆，外絕緣層3的外面由高阻燃包帶圍住，在外絕緣層之間填充有無堿玻璃絲繩填充料，以保證電纜的圓整性和高阻燃性，最后在包帶外面包覆有外護套，外護套是采用無鹵低煙阻燃耐輻射交聯(lián)熱固性聚烯烴材料制作的，它是通過電子加速器輻射交聯(lián)工藝，利用馬來酸酐作為接枝，使材料在載負下最大伸長在90％以下。
實施例2扇形截面的三芯電纜，它由電纜導(dǎo)體1、內(nèi)絕緣層2、外絕緣層3、包帶5和外護套6組成，其結(jié)構(gòu)由實施例1描述的相同，不同的僅是外絕緣層3和包帶5之間不用填料。包帶5直接包在外絕緣層外面。
權(quán)利要求
1.一種核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜，其特征在于電纜芯截面為圓形時電纜芯(1)的外面是由內(nèi)絕緣層(2)包覆；內(nèi)絕緣層(2)外面由外絕緣層(3)包覆，在外絕緣層(3)和包帶(5)之間填由填充料；在包帶(5)外面有保護套(6)。
2.一種核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜，其特征在于電纜芯截面為扇形時，電纜芯(1)的外面是由內(nèi)絕緣層(2)包覆，內(nèi)絕緣層(2)外面由外絕緣層(3)包覆，包帶(5)直接包在外絕緣層外面，包帶(5)外面有保護套(6)。
3.按權(quán)利1或2所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜，其特征在于電纜芯為單芯、二芯、三芯、四芯或五芯中任意一種。
4.制備如權(quán)利要求1、2或3所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜的方法，包括導(dǎo)體芯制作，內(nèi)、外絕緣層包覆，以及填料層和包帶，其特征在于外護套采用無鹵低阻耐輻射輻照及熱固材料是通過電子加速器交聯(lián)工藝，利用馬來酸酐作為接枝體，使阻燃劑與抗輻照劑主份兼容。
5.按權(quán)利要求4所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜的制作方法，其特征在于導(dǎo)體芯采用GB/T3956規(guī)定的第2種緊壓絞合圓形導(dǎo)體。
6.按權(quán)利要求5所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜制作方法，其特征在于導(dǎo)體芯的緊壓度達90％以上，圓整度98％以上。
7.按權(quán)利要求5所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜制作方法，其特征在于導(dǎo)體表面鍍錫或不鍍錫。
8.按權(quán)利要求4所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜制作方法，其特征在于內(nèi)絕緣層為無鹵低煙交聯(lián)料。
9.按權(quán)利要求4所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜制作方法，其特征在于外絕緣層(3)為無鹵低煙阻燃耐輻射的交聯(lián)聚烯烴料。
10.按權(quán)利要求4所述的核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜制作方法，其特征在于填充料為無堿玻璃纖維絲繩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核電站核島內(nèi)用耐輻射電力電纜及制備方法，其特征在于電纜芯截面為圓形時電纜芯的外面是由內(nèi)絕緣層包覆；內(nèi)絕緣層外面由外絕緣層包覆，在外絕緣層和包帶之間填由填充料；在包帶外面有保護套；當(dāng)電纜芯的截面為扇形時，包帶直接包在外絕緣層外面，而省去填料。本發(fā)明的外護套采用的阻燃耐輻射熱固性材料通過電子加速器輻射交聯(lián)工藝，利用馬來酸酐作為接枝，使材料在載負下最大伸長率在90％以下，優(yōu)于化學(xué)等交聯(lián)方式。本發(fā)明的優(yōu)點是具有較好的耐輻射性能以及較好的抗震和彎曲性能。
文檔編號H01B13/00GK101083157SQ20061002704
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者計初喜, 魯邦秀, 張松, 于景豐, 李斌, 陸惠平 申請人:上海亞龍工業(yè)(集團)有限公司