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        核電站電纜選擇要點技術分析

        2019-10-21 08:33:58郭偉杰
        科學大眾 2019年4期

        郭偉杰

        摘 ? 要:隨著各種高新科技的發(fā)展,能源短缺已經成為全球化的棘手難題,核電站因此在各國逐漸興起,而使用的電纜會影響到核電站的運行和停堆。因此,相比普通電路使用的電纜,在其選擇上要考慮到更多的安全性能和核電站的環(huán)境因素,在工作壽命、耐輻射能力、耐潮能力、阻燃能力、低煙性能和無鹵性能上都有極高的要求,文章就核電站電纜選擇要點技術進行整理和深入分析。

        關鍵詞:核電站;電纜;使用性能

        對于核電站的設計和運行來說,電纜的選用是其中極其重要的一環(huán),但由于行業(yè)內沒有相關的選擇規(guī)范,因此,經常出現(xiàn)電纜在運行過程出現(xiàn)損壞的嚴重問題,影響到核電站的安全運行。除核電站核島之外,電纜在常規(guī)島和泵房等附屬核電站設施中廣泛鋪設,在缺乏相關監(jiān)控的不利條件下,過載、短路和外部環(huán)境因素導致的過熱都會降低電纜的絕緣電阻,進而導致電纜燃燒引發(fā)爆炸,因此,如何根據(jù)核電站的運行環(huán)境選擇合適的電纜成為一個十分重要的課題。

        1 ? ?核電站電纜相關介紹

        1.1 ?核電站電纜使用原料介紹

        核電站電纜料不僅指的是電纜護套使用的材料,還包括外部絕緣層使用的材料,如圖1所示。目前,在核電站中廣泛使用的有塑料和橡膠等,但電纜料種類的選擇并不是隨機的,電纜種類對電纜料的選擇有著極為重要的影響。按照電纜在運行時的功能所屬,可大致分為電力、控制、通信、儀表、防火和測量6類。而根據(jù)安全級別進行分類,核電站使用的1E級別電纜可細分為K1,K2和K3這3個安全等級,由于和K2級別電纜相關的核級設備較少,根據(jù)高副低代原則,目前在運行的核電站使用的電纜可劃分為K1和K3兩個大類,另外,還有一些無法分級的非核級電纜,此3類電纜構成了核電站電力輸送的主要通道[1]。

        1.2 ?核電站電纜故障原因

        電纜出現(xiàn)故障的原因可以劃分為內因和外因兩大類。

        1.2.1 ?內因

        內因即電纜本身的故障問題,由于電纜的選材和安裝至今仍沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范,因此,很容易出現(xiàn)電纜拐彎處半徑過小、電纜支架承載過重等不規(guī)范現(xiàn)象,此類問題如果在后續(xù)運行中沒有被檢察人員排查出來,就會出現(xiàn)絕緣套筒破損、絕緣層被電弧擊穿等更為嚴重的問題。此外,核電站長年累月的運行勢必會帶來電纜老化的問題,工作人員若不能及時對電纜進行定期檢測、更換,電纜的絕緣層會逐漸出現(xiàn)強度降低和電學性能下降的問題,進而引發(fā)大面積火災和爆炸。

        1.2.2 ?外因

        外因即外部的環(huán)境因素。電纜在正常使用的過程中如果與核電站的熱力管道靠得過近,長此以往,熱力管道的高溫會持續(xù)對電纜的絕緣層進行破壞,最終引發(fā)火災。此外,工作人員的操作不當也會導致電纜損壞,例如電焊、氣割、打磨和油漆作業(yè),這些工作在開展之前若沒有對作業(yè)區(qū)域的電纜進行保護處理,一旦操作過程中產生的火星濺射到電纜的表層,造成的后果難以想象。

        2 ? ?核電站電纜的材料選擇

        核電站對電纜材料有以下幾點基本要求:低煙、無鹵和阻燃。根據(jù)規(guī)定,核電站的導體需要采用圓形銅導體,根據(jù)不同使用情況選擇絞合緊壓型或者絞合型[2]。

        在絕緣層上,核電站殼外的電纜有一定防輻照性能上的要求,而殼內的電纜除考慮到防輻照性能外,還有其他性能的要求。目前,我國核電站采用的電纜絕緣和護套材料都能滿足低煙、無鹵和低毒的基本要求,除此之外,這種電纜采用的熱塑性或熱固性阻燃材料,也能滿足核電站特殊工作區(qū)域的要求,一旦電纜在運行時出現(xiàn)意外狀況,燃燒出現(xiàn)的煙霧不僅不會有毒性和腐蝕性,煙霧量也會比一般的電纜小很多,阻燃成分更會有效阻止火勢在電纜各部分之間的蔓延,為后續(xù)的搶救和滅火爭取了相當多的寶貴時間,同時,也能最大限度地減少核電站的損失。

        護套材料上,當前核電站電纜護套主要使用熱固性和熱塑性兩種材料,而熱固性材料則是其中性能較為優(yōu)秀的一種,但是,在大截面電纜中將熱固性材料當作護套,很容易出現(xiàn)電纜輻照不均、彎曲困難等問題,久而久之便會影響電纜的正常運行,而且絕緣交流技術的發(fā)展雖然已日漸成熟,但相配套的護套交聯(lián)技術還未廣泛投入使用中。因此,熱固性電纜護套還是無法成為核電站電纜護套的首選,而EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚彈性體)材料則為核電站提供了一個全新的選擇,這種新型材料除了有優(yōu)秀的無鹵和抗輻照性能外,在耐化學性上更是有著出類拔萃的優(yōu)勢,是目前核電站電纜鋪設的首選。

        3 ? ?結語

        隨著核電站技術的不斷成熟和電纜制造工藝的不斷精進,越來越多的新型電纜材料給核電站提供了更多的安全選擇,但是,相關性能的試驗和試驗參數(shù)依然不足,這就導致電纜在投入使用后依然存在不穩(wěn)定的安全隱患,需要工作人員的密切注意。因此,這就對電纜的設計者、生產廠家和相關檢修人員提出了嚴格要求,只有保證電纜從選材到投入使用中的每個環(huán)節(jié)都做到嚴格把關,才能從根本上保證電纜運行的安全性,提升核電站的能源利用效率和經濟效益。

        [參考文獻]

        [1]王志堅,陳懷宇.核電站電纜設計選型與應用中的若干技術問題研究[J].智能建筑電氣技術,2017(2):15-16.

        [2]唐沸濤,朱飛飛,嚴振杰.AP1000核電站1E級電纜技術特性分析[J].設備管理與維修,2017(4):13-15.

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