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(wàn)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(wàn)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(wú)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(guó)內(nèi)盡管有專門(mén)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(wú)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(wú)dú、無(wú)腐蝕性的的無(wú)鹵阻燃電纜料，如熱塑阻燃無(wú)鹵素或交聯(lián)阻燃無(wú)鹵素材料，才能滿足特殊的核ān全要求。無(wú)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(wú)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(wú)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(lái)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(guò)程中電纜能保持繼續(xù)通電。

美國(guó)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(wèn)題。對(duì)于核島用電纜成品，達(dá)到無(wú)鹵/低煙/阻燃，即要求電纜成品能通過(guò)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(guò)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(wú)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(lái)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(lái)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(wú)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(guò)程中也暴露出了不少問(wèn)題，有的甚至是很嚴(yán)重的問(wèn)題。如何處理解決好這些問(wèn)題是不能回避的。是否可以考慮采用低煙低鹵阻燃材料來(lái)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(lái)，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(wú)需特殊的擠出設(shè)備，交聯(lián)過(guò)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(lái)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(lái)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(kāi)分析：

　　*，XLPE絕緣熱延伸異常的問(wèn)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(guò)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(wú)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(lái)說(shuō)，這樣做可能存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)?/span>XLPE的交聯(lián)過(guò)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(guò)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(guó)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(wú)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(guò)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(lái)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(wèn)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?，有可能是因?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(guò)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(wèn)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(jiàn)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(kāi)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。