核級(jí)電纜的種類和性能分析

核級(jí)電纜，種類、數(shù)量繁多。據(jù)估算，一座百萬千瓦級(jí)的核電機(jī)組，所需各類電纜，型號(hào)有100余種，總長(zhǎng)近200萬米，價(jià)值約1億元左右。如果按用途劃分，有電力電纜，控制電纜，測(cè)量電纜，通信電纜，防火電纜(硅絕緣電纜)等五大類。它們不僅應(yīng)具有普通電纜的一般特性，還要具有低煙、無鹵、阻燃等特性，并要具有特定的耐環(huán)境性(如耐輻射性、耐LOCA性)。目前國內(nèi)盡管有專門研發(fā)和生產(chǎn)核級(jí)電纜的電纜企業(yè)，但是真正能夠生產(chǎn)出yōu秀的核級(jí)電纜的企業(yè)還在少數(shù)。

核級(jí)電纜特殊性能的要求，使得核級(jí)電纜與一般工業(yè)用電纜相比，zuì大的不同在于核電站用電纜材料的性能要求低煙無鹵阻燃性普通的低壓阻燃電纜一般以PVC等含氯聚合物作絕緣和護(hù)套。

核級(jí)電纜的絕緣和護(hù)套材料，必須采用低煙、無dú、無腐蝕性的的無鹵阻燃電纜料，如熱塑阻燃無鹵素或交聯(lián)阻燃無鹵素材料，才能滿足特殊的核ān全要求。無鹵電纜在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，燃燒釋放的煙霧量很低，不帶毒性及腐蝕性，其阻燃成分可有效發(fā)揮阻燃作用，不會(huì)使電纜成為火焰蔓延的通道。

無鹵電纜采用不含鹵素的聚合物作為基料，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生酸性氣體，因而其毒性及腐蝕性大大低于普通PVC電纜。

阻燃性無鹵阻燃電纜的阻燃機(jī)理

在不含鹵素的聚合物中加人大量的*或*等填充劑，它們?cè)陔娎|燃燒時(shí)釋放結(jié)晶水，吸收大量熱量，從而抑制聚合物溫度上升，延緩熱分解，降低燃燒速度。另外，脫水分解產(chǎn)生的水蒸汽，能稀釋可燃性氣體，產(chǎn)生阻燃效果。聚合物的阻燃性，通常用氧指數(shù)法來評(píng)定，它表示試樣在氧氣和氮?dú)獾幕旌衔镏腥紵龝r(shí)所需要的zuì低含氧量，指數(shù)越大，表示可燃性越小，阻燃性越好。一般氧指數(shù)(OI)至少為28才具有不燃特性。

耐火特性

當(dāng)人們要求電纜線路在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能繼續(xù)發(fā)揮作用，并且當(dāng)電纜由于使用上的需要架設(shè)在高危區(qū)域的線路上時(shí)，電纜必須具備耐火性能。一旦遇上火警，此種耐火電纜仍能在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)ān全運(yùn)行，為人員及設(shè)備的搶救提供電能。核電纜的耐火性能按使用要求不同，分一般耐火性能要求和特殊耐火性能要求。特殊耐火性能要求為：在對(duì)電纜撞擊條件下進(jìn)行1000% ，5min燃燒試驗(yàn)，火焰熄滅后繼續(xù)撞擊5min，同時(shí)用規(guī)定壓力的高壓水沖電纜，要求在整個(gè)試驗(yàn)過程中電纜能保持繼續(xù)通電。

美國1974年制訂IEEE383電纜標(biāo)準(zhǔn)后，年發(fā)生核電廠電纜著火延燃事故，促使人們重視難燃性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性問題。對(duì)于核島用電纜成品，達(dá)到無鹵/低煙/阻燃，即要求電纜成品能通過IEC332-3成束燃燒試驗(yàn)，燃燒煙濃度達(dá)到IEC1034-2的技術(shù)要求，燃燒腐蝕性氣體達(dá)到IEC754-2規(guī)定的*值的要求，絕緣線芯通過IPCEAS-19-81規(guī)定的單根垂直燃燒試驗(yàn)。礦用控制電纜MKVV KGCF46 MKVV32電纜

耐環(huán)境性

核級(jí)電纜用材料必須具有核電站固有工作環(huán)境所要求的耐環(huán)境性，即耐熱性、耐輻照性、耐LOCA性。

耐熱性

由于核級(jí)電纜常在高溫環(huán)境下工作，因此需要它們具有*耐熱使用性能，要選用耐熱性滿足要求的聚合物，并可讓電纜具有四十年以上的使用壽命。

耐輻照性

緩和環(huán)境，嚴(yán)酷環(huán)境核級(jí)電纜受到大量射線時(shí)，會(huì)使絕緣和護(hù)套材料變脆，機(jī)械性能變差。因此，作為核電站電纜用的絕緣和護(hù)套材料，必須具有優(yōu)良的耐輻照性。

各種不同的高聚物，其耐輻照性能不同。人們通常在高聚物里添加抗輻照劑，改進(jìn)其耐輻照性能。有關(guān)電纜的耐L0CA性，不同核電站的要求也不相同。

綜上所述，核級(jí)電纜除要具有普通電纜所具有的性能之外，還要具有無鹵、低煙、阻燃的特性，并滿足根據(jù)其在敷設(shè)區(qū)域的正常和事故環(huán)境下完成ān全功能所必需的性能要求，也就是須滿足耐地震、耐正常和事故工況的--射線照射、耐LOCA/HELB事故工況的環(huán)境、工作溫度下具有電站設(shè)計(jì)壽期內(nèi)的使用壽命等需求。

另外，核級(jí)電纜的使用壽命，原來的設(shè)計(jì)指標(biāo)是40年以上，下一代核電站要求達(dá)到60年，因此，原來的設(shè)計(jì)是否能滿足使用要求，尚有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。如何延長(zhǎng)電纜的使用壽命，已成為重要的研究課題。

低煙無鹵阻燃核電纜，是一種性能水平高、制造難度大的特種電纜，即使是進(jìn)口產(chǎn)品，在應(yīng)用過程中也暴露出了不少問題，有的甚至是很嚴(yán)重的問題。如何處理解決好這些問題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來生產(chǎn)核電站的特種電纜，這是電纜行業(yè)工作者可以探討的一個(gè)想法。這樣做，可以降低電纜材料的配方設(shè)計(jì)難度，可以使生產(chǎn)工藝較易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)更可靠，在實(shí)際應(yīng)用上也會(huì)更ān全。

核級(jí)電纜是性能水平高、制造技術(shù)難度大的電纜品種，目前生產(chǎn)技術(shù)上并未*成熟，有待于更深入的探討研究。

交聯(lián)電纜檢驗(yàn)應(yīng)考慮特殊因素

近年來，硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料（以下簡(jiǎn)稱XLPE），因其具有所需制造設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成熟、操作方便、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為低壓交聯(lián)電纜絕緣的主導(dǎo)材料。

　　目前常用的XLPE，一種是二步法XLPE，電纜廠在生產(chǎn)絕緣線芯時(shí)把接枝了硅烷的聚乙烯（PE）和催化劑母料按一定比例混合，在普通擠出機(jī)中擠制，然后在熱水或蒸汽中完成交聯(lián)；另一種一步法XLPE是由電纜料生產(chǎn)廠家，將所有原料按配比經(jīng)特殊方法混合在一起，電纜廠直接在擠出機(jī)中一步同時(shí)完成接枝和擠制絕緣線芯，然后在自然條件下完成交聯(lián)。這兩種XLPE的共同點(diǎn)是，無需特殊的擠出設(shè)備，交聯(lián)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，只要原材料及工藝條件符合要求，就能使其成為不溶不熔的熱固性塑料。與熱塑性PE相比，其耐熱變形和高溫下力學(xué)性能、環(huán)境應(yīng)力龜裂、耐老化性能、耐化學(xué)性能等均有提高或改進(jìn)，而電氣性能仍保持基本不變，并使電纜的*工作溫度由原來的70°C提高到90°C，從而提高了電纜的短時(shí)耐受電流的能力。綜上所述，XLPE低壓電纜已成為近年來電纜生產(chǎn)廠家的主要產(chǎn)品。

　　作為第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)承檢的該類電纜也在逐年增加，如何準(zhǔn)確提供該類產(chǎn)品熱延伸及老化性能等測(cè)試結(jié)果，檢驗(yàn)人員面臨著一些特殊情況，下面就此展開分析：

　　*，XLPE絕緣熱延伸異常的問題。筆者在檢測(cè)時(shí)常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，XLPE電纜絕緣在200℃熱延伸試驗(yàn)中負(fù)荷下伸長(zhǎng)率大大超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，或者試樣放入烘箱內(nèi)在很短時(shí)間內(nèi)熔斷，假如馬上用原樣復(fù)測(cè)，結(jié)果的再現(xiàn)性很好，若按照常規(guī)，只要試驗(yàn)方法無誤，取樣正確，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果*可以下判定結(jié)論，但是對(duì)于XLPE來說，這樣做可能存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)?/span>XLPE的交聯(lián)過程是一個(gè)與溫度、濕度、時(shí)間、絕緣厚度等因素相關(guān)的緩慢的化學(xué)變化的過程，尤其是自然交聯(lián)的XLPE絕緣料，更是受到以上因素的影響，完成交聯(lián)的時(shí)間會(huì)有較大差異，*可能在規(guī)定的試驗(yàn)周期內(nèi)，尚未完成自然交聯(lián)。一旦隨時(shí)間推移完成了自然交聯(lián)，其性能有可能符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。對(duì)于此類情況，筆者認(rèn)為，在反映試樣當(dāng)前情況的前提下，不能急于判定，而是應(yīng)該為試樣提供一個(gè)促進(jìn)交聯(lián)的條件--在90°C±2°C的熱水中浸泡4～5小時(shí)后再作熱延伸試驗(yàn)。實(shí)踐證明，此時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，可以作為判定依據(jù)。值得一提的是，個(gè)別廠家片面追求商業(yè)利潤(rùn)，利用PE和XLPE外形特征相近的特點(diǎn)，將PE冒充XLPE，而PE是無論提供怎樣的促進(jìn)交聯(lián)的條件都不會(huì)產(chǎn)生交聯(lián)變化的，它在性能上根本達(dá)不到XLPE的要求，這與石頭不能孵出小雞是一個(gè)道理。這就要求檢驗(yàn)人員應(yīng)具有識(shí)別真假、優(yōu)劣XLPE的能力。其實(shí)通過觀察和工作積累，我們可以根據(jù)試樣放入烘箱后的熔斷時(shí)間、熔斷點(diǎn)來區(qū)分被檢試樣究竟屬于欠交聯(lián)、劣質(zhì)XLPE，還是用了PE？但是作為第三方檢驗(yàn)人員來說，是不能光憑經(jīng)驗(yàn)下結(jié)論的，必須根據(jù)真實(shí)的數(shù)據(jù)來判定。

礦用控制電纜MKVV KGCF46 MKVV32電纜　　第二，XLPE熱老化試驗(yàn)變化率超標(biāo)的問題。檢測(cè)時(shí)，如果拿到試樣，立即制樣，按常規(guī)放入烘箱老化，往往會(huì)出現(xiàn)老化后抗張強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率變化率超標(biāo)的現(xiàn)象，對(duì)這種結(jié)果下判定必須慎重。這種現(xiàn)象不*因?yàn)槔匣阅懿涣家穑锌赡苁且驗(yàn)?/span>XLPE尚未*交聯(lián)（從XLPE電纜料熱延伸隨溫水中放置的時(shí)間曲線可以看出，當(dāng)熱延伸合格時(shí)，并不代表該試樣*交聯(lián)），而放入老化箱后，XLPE仍在完成其交聯(lián)過程，這就導(dǎo)致抗張強(qiáng)度增加，斷裂伸長(zhǎng)率下降，zuì終變化率超標(biāo)。由于完成老化時(shí)間較長(zhǎng)，一旦試驗(yàn)結(jié)束后再發(fā)現(xiàn)問題就比較麻煩，因此,有必要讓試樣*交聯(lián)后再進(jìn)行老化試驗(yàn)。

　　綜上所述，可見判定XLPE熱延伸、熱老化性能應(yīng)該考慮特殊因素。從事第三方檢驗(yàn)的人員，既不能草率為試驗(yàn)結(jié)果下定論，因?yàn)檫@樣做存在著把合格的產(chǎn)品誤判為不合格的風(fēng)險(xiǎn)；也不能因?yàn)橄陆Y(jié)論有難度而避開這兩項(xiàng)試驗(yàn)不做，這樣有可能讓不合格產(chǎn)品或jiǎ冒偽劣產(chǎn)品漏檢。因此，進(jìn)行上述兩項(xiàng)試驗(yàn)前，排除試樣尚未交聯(lián)或*交聯(lián)的可能是有必要的。我們提倡用科學(xué)、合理的試驗(yàn)手段，提供公正、可靠的測(cè)試結(jié)果。