核电站电缆选择要点技术分析

郭伟杰

摘   要：随着各种高新科技的发展，能源短缺已经成为全球化的棘手难题，核电站因此在各国逐渐兴起，而使用的電缆会影响到核电站的运行和停堆。因此，相比普通电路使用的电缆，在其选择上要考虑到更多的安全性能和核电站的环境因素，在工作寿命、耐辐射能力、耐潮能力、阻燃能力、低烟性能和无卤性能上都有极高的要求，文章就核电站电缆选择要点技术进行整理和深入分析。

关键词：核电站;电缆;使用性能

对于核电站的设计和运行来说，电缆的选用是其中极其重要的一环，但由于行业内没有相关的选择规范，因此，经常出现电缆在运行过程出现损坏的严重问题，影响到核电站的安全运行。除核电站核岛之外，电缆在常规岛和泵房等附属核电站设施中广泛铺设，在缺乏相关监控的不利条件下，过载、短路和外部环境因素导致的过热都会降低电缆的绝缘电阻，进而导致电缆燃烧引发爆炸，因此，如何根据核电站的运行环境选择合适的电缆成为一个十分重要的课题。

1    核电站电缆相关介绍

1.1  核电站电缆使用原料介绍

核电站电缆料不仅指的是电缆护套使用的材料，还包括外部绝缘层使用的材料，如图1所示。目前，在核电站中广泛使用的有塑料和橡胶等，但电缆料种类的选择并不是随机的，电缆种类对电缆料的选择有着极为重要的影响。按照电缆在运行时的功能所属，可大致分为电力、控制、通信、仪表、防火和测量6类。而根据安全级别进行分类，核电站使用的1E级别电缆可细分为K1，K2和K3这3个安全等级，由于和K2级别电缆相关的核级设备较少，根据高副低代原则，目前在运行的核电站使用的电缆可划分为K1和K3两个大类，另外，还有一些无法分级的非核级电缆，此3类电缆构成了核电站电力输送的主要通道[1]。

1.2  核电站电缆故障原因

电缆出现故障的原因可以划分为内因和外因两大类。

1.2.1  内因

内因即电缆本身的故障问题，由于电缆的选材和安装至今仍没有一个统一的规范，因此，很容易出现电缆拐弯处半径过小、电缆支架承载过重等不规范现象，此类问题如果在后续运行中没有被检察人员排查出来，就会出现绝缘套筒破损、绝缘层被电弧击穿等更为严重的问题。此外，核电站长年累月的运行势必会带来电缆老化的问题，工作人员若不能及时对电缆进行定期检测、更换，电缆的绝缘层会逐渐出现强度降低和电学性能下降的问题，进而引发大面积火灾和爆炸。

1.2.2  外因

外因即外部的环境因素。电缆在正常使用的过程中如果与核电站的热力管道靠得过近，长此以往，热力管道的高温会持续对电缆的绝缘层进行破坏，最终引发火灾。此外，工作人员的操作不当也会导致电缆损坏，例如电焊、气割、打磨和油漆作业，这些工作在开展之前若没有对作业区域的电缆进行保护处理，一旦操作过程中产生的火星溅射到电缆的表层，造成的后果难以想象。

2    核电站电缆的材料选择

核电站对电缆材料有以下几点基本要求：低烟、无卤和阻燃。根据规定，核电站的导体需要采用圆形铜导体，根据不同使用情况选择绞合紧压型或者绞合型[2]。

在绝缘层上，核电站壳外的电缆有一定防辐照性能上的要求，而壳内的电缆除考虑到防辐照性能外，还有其他性能的要求。目前，我国核电站采用的电缆绝缘和护套材料都能满足低烟、无卤和低毒的基本要求，除此之外，这种电缆采用的热塑性或热固性阻燃材料，也能满足核电站特殊工作区域的要求，一旦电缆在运行时出现意外状况，燃烧出现的烟雾不仅不会有毒性和腐蚀性，烟雾量也会比一般的电缆小很多，阻燃成分更会有效阻止火势在电缆各部分之间的蔓延，为后续的抢救和灭火争取了相当多的宝贵时间，同时，也能最大限度地减少核电站的损失。

护套材料上，当前核电站电缆护套主要使用热固性和热塑性两种材料，而热固性材料则是其中性能较为优秀的一种，但是，在大截面电缆中将热固性材料当作护套，很容易出现电缆辐照不均、弯曲困难等问题，久而久之便会影响电缆的正常运行，而且绝缘交流技术的发展虽然已日渐成熟，但相配套的护套交联技术还未广泛投入使用中。因此，热固性电缆护套还是无法成为核电站电缆护套的首选，而EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚弹性体）材料则为核电站提供了一个全新的选择，这种新型材料除了有优秀的无卤和抗辐照性能外，在耐化学性上更是有着出类拔萃的优势，是目前核电站电缆铺设的首选。

3    结语

随着核电站技术的不断成熟和电缆制造工艺的不断精进，越来越多的新型电缆材料给核电站提供了更多的安全选择，但是，相关性能的试验和试验参数依然不足，这就导致电缆在投入使用后依然存在不稳定的安全隐患，需要工作人员的密切注意。因此，这就对电缆的设计者、生产厂家和相关检修人员提出了严格要求，只有保证电缆从选材到投入使用中的每个环节都做到严格把关，才能从根本上保证电缆运行的安全性，提升核电站的能源利用效率和经济效益。

[参考文献]

[1]王志坚，陈怀宇.核电站电缆设计选型与应用中的若干技术问题研究[J].智能建筑电气技术，2017（2）：15-16.

[2]唐沸涛，朱飞飞，严振杰.AP1000核电站1E级电缆技术特性分析[J].设备管理与维修，2017（4）：13-15.