核电站用电缆技术性能核电站用电缆技术性能及其开发进展及其开发进展

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1. 核电的发展前景

2. 核电站用电缆的分类☆ 反应堆外 ( 常规岛 ) 用核电站用电缆 (1E 级 K2 、 K3 类 )

中压电力电缆 低压电力电缆 控制电缆 仪表电缆 补偿导线

☆ 反应堆内 ( 核岛 ) 具有耐辐射、抗地震和 LOCA 特性的核电站用电缆 (1E 级 K1 类 )

低压电力电缆 控制电缆 仪表电缆 补偿导线3. 1E 级 K2 、 K3 类核电站用电缆的技术要求 常规性能要求 ★ 结构尺寸（绝缘厚度、护套厚度、电缆外径） ★ 电气性能 -- 导体电阻 符合 GB/T3956 -- 耐电压 符合 GB/T12706 -- 绝缘电阻常数 20℃ 时 ≥ 3000MΩ·km 60℃ 时 ≥ 300 MΩ·km 90℃ 时 ≥ 3 MΩ·km

★ 绝缘机械物理性能 老化前拉伸 抗张强度 ≥ 9.0N/mm2

断裂伸长率 ≥ 150% 空气箱老化后（ 135 ℃ ， 168h ） 抗张强度变化率 不超出 ±25% 断裂伸长率变化率 不超出 ±25% 成品电缆老化后（ 100 ℃ ， 168h ） 抗张强度变化率 不超出 ±25% 断裂伸长率变化率 不超出 ±25% 热延伸 热收缩 绝缘吸水 绝缘线芯单根燃烧试验要符合 GB/T18380.1 的要求。

★ 护套机械物理性能 老化前拉伸 抗张强度 ≥ 9.0N/mm2

断裂伸长率 ≥ 170% 空气箱老化后（热固型 110 ℃/ 热塑型 100℃ ， 168h ） 抗张强度变化率 不超出 ±25% 断裂伸长率变化率 不超出 ±25% 成品电缆老化后（ 100 ℃ ， 168h ） 抗张强度变化率 不超出 ±25% 断裂伸长率变化率 不超出 ±25% 热延伸（适合于热塑型） 低温冲击（一般场合 -15℃ ，特殊地区如北方 -40℃ ）

特殊性能要求 ★ 绝缘材料的热寿命评定 依据 IEC60216 的方法评定第一代和第二代核电站用电缆的

寿命要求是 40 年，第三代核电站寿命要求是 60 年。 ★ 成品电缆抗震性能要求 ★ 成品电缆低烟无卤阻燃性能要求 --0.6/1kV 及以下电压等级的电缆绝缘线芯阻燃要符合单根垂直

燃烧试验要求。 -- 成品电缆成束阻燃试验要符合 GB/T18380.3A 类的要求。 -- 成品电缆燃烧透光率要符合 IEC61034 的要求。 -- 取之于成品的绝缘、护套和填充物的 pH 值、电导率要符合 IE

C60754 的要求。

★成品电缆等效 40年（ 60 年）老化模拟试验 1) 成品电缆热老化模拟试验 试验条件：温度 150℃、时间 1728h （取决于绝缘材料的寿命曲

线） 2) 成品电缆辐射老化模拟试验 试验条件：辐射源 Co60 辐射剂量率 0.73kGy/h 辐射累积剂量 251kGy 3 ）弯曲试验（ 20倍电缆直径为弯曲直径，弯曲成圈后） —弯曲后成品电缆浸水电压试验（ AC 2835V ， 5min ） 4 ）老化后成品电缆垂直托架燃烧试验 试验条件：试样根数 5根 试样供火时间 20min —烧焦或失效部分的长度（不大于 1.5 米）

4. 1E 级 K1类核电站用电缆的技术要求 K1 类电缆除了具有 K2、 K3类电缆所有性能要求的基础

上还要具备 LOCA/HELB 性能要求。 何谓 LOCA: Loss of Cooling Accident ( 冷却剂损失事

故 ) 何谓 HELB: High Energy Line Break( 高能管破裂事

故 ) 所谓模拟 LOCA/HELB 试验 :实际是指电缆试样在模拟高

温高压蒸汽和喷射化学药剂条件下的试验 . 核电环境试验的“同时法” :把各种因素如辐射、热和

高温高压蒸汽集中在一起进行试验的方法 . 核电环境试验的“逐次法” :把各种因素如辐射、热和

高温高压蒸汽分开依次单独进行试验的方法 .

LOCA/HELB 试验要求 ★ 核岛内用电线电缆的环境试验条件： 1 ）相当于正常运行 40 年（ 60 年）的热老化试验；（依据绝缘

材料的寿命曲线） 2 ）相当于正常使用 40年（ 60 年）的射线累积辐照试验以及事

故条件下的大剂量射线辐照试验；（不同堆型有不同的要求） 3 ）模拟事故条件下的 LOCA/HELB 试验。（不同堆型或不同国家

要求也不同，要根据所谓的试验形态图进行试验） 在 LOCA/HELB 试验过程中 ,样品在试验容器中在一定时间内要

经过高温高压试验 , 典型的蒸汽温度压力与时间的关系形态 (即所谓的试验形态图 ) 如下 :

LOCA/HELB 试验形态图中试验参数 ( 温度、压力和时间 ) 各个国家都不一样 , 主要国家的参数如下 :

参数描述 美国压水反应堆

法国压水反应堆

日本压水反应堆

AP1000

到达第一个峰值度的时间 40s 立刻 0.5h /

第一个峰值的温度 / 压力 256 ℃0.47/Mpa

156℃0.56Mpa

190℃0.41Mpa

138 /1min.℃

第一个峰值持续时间 80s 12min 180s /

第一次降压时间 5h 自然降温 5h 左右 /

到达第二个峰值度的时间 40s 立刻 0.5h /

第二个峰值的温度 / 压力 256℃0.47Mpa

156℃0.56Mpa

190℃0.41Mpa

/

第二个峰值持续时间 80s 自然降温 5h 左右 /

总的试验时间 30d 10d 15d 24h

。

★ 核岛内用电线电缆环境试验后的试验： 在 LOCA/HELB 试验期间样品上要始终施加额定工作电压和一

定的负荷电流。

LOCA/HELB 结束后要进行绝缘电阻测量、耐电压测量，有时还要进行绝缘和护套的拉伸试验和阻燃特性试验。

5.目前该产品国内技术进展 ★ k2 、 k3 类电缆已经完全可以替代进口产品 采用双层绝缘结构解决了既要满足绝缘电阻的要求，又要满足单

根燃烧试验的要求。 护套性能的提高：以往最为担心的是护套开裂问题，通过最近几

年的努力，外护套机械性能有了很大的改进，不仅断裂伸长率有了很大的提高，而且阻燃性能、低烟无卤特性、抗开裂性能也得到了保证。

★ k1 类电缆正在开发 目前国内核电站用 k1 类电缆还是主要依赖进口，但国产已有小批

的样品通过了 k1 类电缆的试验要求，当前在核电大发展的机遇下，有部分国内企业和在中国的外资企业正在研制 k1 类电缆。

国家电线电缆质量监督检验中心能够提供符合 k1 类电缆的试验要求的检测服务。

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