廊坊核级电缆 耐环境性

天津德芃科技集团有限公司

核级电缆，种类、数量繁多。据估算，一座百万千瓦级的核电机组，所需各类电缆，型号有100余种，总长近200万米，价值约1亿元左右。如果按用途划分，有电力电缆，控制电缆，测量电缆，通信电缆，防火电缆(硅绝缘电缆)等五大类。它们不仅应具有普通电缆的一般特性，还要具有低烟、无卤、阻燃等特性，并要具有特定的耐环境性(如耐辐射性、耐LOCA性)。

核电站电缆指核电站电缆绝缘及护套所用原料，包括塑料、橡胶等多种品种。电缆种类是由电缆的种类所决定的。
核电站电缆有两种分类方法：一种按功能分，包括测量电缆、通信电缆、仪表电缆、防火电缆(硅绝缘电缆)等；另一种是按安全级别分，核电站用电缆的安全级别属于IE级，同时应具有4O年以上的使用寿命，IE级核电站电缆又分为K1、K2和K3,3个安全等级。核电站电缆产品的发展过程实质上是材料的更新换代，电缆的种类其原料的选择
国内核电站
核电站电缆主要采用聚乙烯作主料。如采用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物制备的核电站IE级电缆材料，该电缆具有较好的机械及加工性能、耐高温、燃烧时不易滴落等优点。利用乙烯～乙酸乙烯酯共聚物40～85%，乙丙胶和硅橡胶15%～60%，研制成一种硅烷交联聚烯烃电缆，该技术不但使用温度范围可达-70～125℃，而且耐低温性能也得到较大改善．可以承受最低-70℃的低温，耐热等级也由9O℃提高到125℃，在电缆承载能力或负载相同情况下，延长了使用寿命，电缆可用于1OkV及以下电缆作绝缘护套，特别适用于移动式电缆或柔软连接系统。王乐以乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、有机硅(ZD)、氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、有机硅粉为原料，EVA与LLDPE按比例混合作为基体树脂，ATH与MH按比例混合作为复合阻燃剂，并用钛酸酯偶联剂进行表面处理，得到的多相复合体系无卤阻燃电缆护套料具有优异的力学性能和阻燃性。
此外，计初喜明研究了一种全新的聚醚酰亚胺工程塑料，该塑料可广泛应用于航海、军事、铁路、隧道等各领域的电缆，它所具有的无卤、无毒、阻燃、耐腐蚀、优良的耐辐射性能，更适用核电站环境，是一种理想的IE级KI类电缆的绝缘和护套。深圳市泰士特线缆已对该材料进行了生产，进一步说明该材料易加工、性能好。
耐辐照是核电站电缆的一项重要指标。上海电缆研究所的孙建生等采用了3种核电站电缆进行了辐照老化试验，得出材料的断裂伸长率、抗张强度、硬度、体积电阻率等与辐照剂量的变化关系，并且还研究了不同辐照类型射线
对材料老化的影响，为正确选择核电站电缆提供了依据。上海交通大学金天雄等也研究了Υ辐照对交联聚乙烯绝缘电缆水树行为的影响，研究发现，在0~3000kGy的Υ辐照剂量范围内，随着辐照剂量的增加，交联聚乙烯绝缘的凝胶含量增加，羰基指数值增加，超过1500kGy的辐照剂量时，凝胶含量增加和羰基指数保持基本不变或再次降低，随着辐照剂量增加到2000kGy，水树枝长度增加，水树数量(水树密度)也增加。另外，与热老化相比，交联聚乙烯绝缘在Υ辐照作用后生长的水树形状差异性较大。
另外，专家们在对核电站用绝缘和阻燃电缆进行研究的同时，解决了现有核电站电缆制造工艺复杂、成本较高，且耐长期热老化、拉伸强度较差等问题。吴道虎以氯磺化聚乙烯作主体骨架材料，并用一定量的乙丙橡胶，过氧化物作硫化剂，HVA-2和TMTP作助硫化剂，氢氧化铝作阻燃剂，硬脂酸锌作表面处理剂，对煅烧陶土和LEE白滑粉表面进行处理，研制的电缆护套料可满足核电站的使用要求和IEC502的性能要求。王巧娥等采用三元乙丙橡胶、苯基硅橡胶、表面处理过的氢氧化镁阻燃剂和其它配合剂，通过正交试验研究各组分对绝缘材料性能的影响，确定了耐辐照无卤低烟阻燃绝缘材料的配方，该绝缘材料具有高阻燃性能、抗辐照性能，同时具有良好的力学性能和电绝缘性能。李月霞采用低烟无卤阻燃聚烯烃，以氢氧化铝、氢氧化镁和硼酸锌作阻燃剂，通过异向高速组合式双阶双螺杆造粒系统，然后经共混无机阻燃体系进行熔融挤出造粒，制备出的低烟无卤阻燃电缆，具有在着火后不延燃、低烟无卤、无毒、无腐蚀等特性，特别适合于核电站、地下铁道、隧道、高层建筑以及广播电视台等场合。 [1]
交联聚乙烯
交联聚乙烯(Cross—linkedpolyethylene，XLPE)是将线型结构聚乙烯用适当方法处理后，生成网状或体型结构的高聚物，具有优良的耐热性(软化点为200%)、电绝缘性、耐低温性和耐化学性，良好的耐辐射性，用作电缆的绝缘材料。 [1]
EVA弹性体


乙烯一乙酸乙烯酯(Ethylene-vinylacetatecopolymer，EVA)是乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。它具有优良的抗辐照、耐化学品等性能，用作电缆的护套，同样须加入较多的阻燃剂使其具有阻燃性。 [1]
硅橡胶


硅橡胶或硅复合物是主链具有硅和氧饱和结构的橡胶，具有极高的化学稳定性，优良的耐热老化性、耐臭氧性、抗辐照性、耐高压水蒸气性，优异的电绝缘性，适宜作绝缘材料。通常，核级电缆用乙丙橡胶(EPR)作绝缘(也有采用双层绝缘的，如内层EPR、外层EVA)，用交联EVA橡胶作护套。原因在于橡胶类材料在高温高压试验中不易产生永久变形，可保证电缆的正常结构，比塑料类材料更安全。而用于安全壳内的核级电缆的绝缘和护套主要是热塑阻燃无卤素或交联阻燃无卤素材料，如用XLPE作绝缘，低烟无卤阻燃聚烯烃作护套，同时也有用EPR作绝缘，交联EVA作护套。
运行经验表明,中、低压电力电缆故障大部分为电缆中间接头和终端头故障,而中间接头和终端头故障则大部分是因密封,潮气侵入而造成绝缘强度下降,而中、低压电力电缆网多采用树枝状供电方式,电缆终端头数量较多,因此把好电缆终端头和中间接头堵漏密封关是保证电缆安全可靠运行的重要措施之一。
混，然后依据生产核电站电缆的种类和原料的不同而有所区别。 [1]
挤出法制备
热塑性电缆的生产方法主要是挤出法。挤出设备可用于混合，也可用于造粒。挤出工艺主要包括挤出温度及螺杆转速的设置。随配方体系的不同，电缆对应的挤出温度也有所不同。同一种电缆在不同挤出设备上挤出温度也不同，主要随挤出机螺杆结构不同而相异。另外，挤出机机头的选择也对电缆有很大影响。例如，阻燃聚烯烃电缆与非阻燃聚烯烃电缆的不同之处在于前者含有阻燃剂填充，其中低烟元卤阻燃电缆填充量甚至高达150phr以上，这就导致了其在熔融状态下强度、拉伸比、熔体粘度与非阻燃聚烯烃电缆存在较大差异，从而要求挤出时模具的选配也有所不同。一般来说，阻燃聚烯烃电缆均适用于挤压式(多用绝缘挤出)、半挤管式及挤管式模具(多用护套挤出)。使用挤压式时，因聚烯烃电缆熔体粘度大使得机头压力增加，挤出制品压得较密实，导致离模时会有所膨胀，故可选用模套内径尺寸比成品尺寸小5%左右;使用半挤管式及挤管式模具时，必须考虑到电缆的拉伸比。 [1]