核電站電纜選擇要點技術分析

郭偉杰

摘 ? 要：隨著各種高新科技的發展，能源短缺已經成為全球化的棘手難題，核電站因此在各國逐漸興起，而使用的電纜會影響到核電站的運行和停堆。因此，相比普通電路使用的電纜，在其選擇上要考慮到更多的安全性能和核電站的環境因素，在工作壽命、耐輻射能力、耐潮能力、阻燃能力、低煙性能和無鹵性能上都有極高的要求，文章就核電站電纜選擇要點技術進行整理和深入分析。

關鍵詞：核電站;電纜;使用性能

對于核電站的設計和運行來說，電纜的選用是其中極其重要的一環，但由于行業內沒有相關的選擇規范，因此，經常出現電纜在運行過程出現損壞的嚴重問題，影響到核電站的安全運行。除核電站核島之外，電纜在常規島和泵房等附屬核電站設施中廣泛鋪設，在缺乏相關監控的不利條件下，過載、短路和外部環境因素導致的過熱都會降低電纜的絕緣電阻，進而導致電纜燃燒引發爆炸，因此，如何根據核電站的運行環境選擇合適的電纜成為一個十分重要的課題。

1 ? ?核電站電纜相關介紹

1.1 ?核電站電纜使用原料介紹

核電站電纜料不僅指的是電纜護套使用的材料，還包括外部絕緣層使用的材料，如圖1所示。目前，在核電站中廣泛使用的有塑料和橡膠等，但電纜料種類的選擇并不是隨機的，電纜種類對電纜料的選擇有著極為重要的影響。按照電纜在運行時的功能所屬，可大致分為電力、控制、通信、儀表、防火和測量6類。而根據安全級別進行分類，核電站使用的1E級別電纜可細分為K1，K2和K3這3個安全等級，由于和K2級別電纜相關的核級設備較少，根據高副低代原則，目前在運行的核電站使用的電纜可劃分為K1和K3兩個大類，另外，還有一些無法分級的非核級電纜，此3類電纜構成了核電站電力輸送的主要通道[1]。

1.2 ?核電站電纜故障原因

電纜出現故障的原因可以劃分為內因和外因兩大類。

1.2.1 ?內因

內因即電纜本身的故障問題，由于電纜的選材和安裝至今仍沒有一個統一的規范，因此，很容易出現電纜拐彎處半徑過小、電纜支架承載過重等不規范現象，此類問題如果在后續運行中沒有被檢察人員排查出來，就會出現絕緣套筒破損、絕緣層被電弧擊穿等更為嚴重的問題。此外，核電站長年累月的運行勢必會帶來電纜老化的問題，工作人員若不能及時對電纜進行定期檢測、更換，電纜的絕緣層會逐漸出現強度降低和電學性能下降的問題，進而引發大面積火災和爆炸。

1.2.2 ?外因

外因即外部的環境因素。電纜在正常使用的過程中如果與核電站的熱力管道靠得過近，長此以往，熱力管道的高溫會持續對電纜的絕緣層進行破壞，最終引發火災。此外，工作人員的操作不當也會導致電纜損壞，例如電焊、氣割、打磨和油漆作業，這些工作在開展之前若沒有對作業區域的電纜進行保護處理，一旦操作過程中產生的火星濺射到電纜的表層，造成的后果難以想象。

2 ? ?核電站電纜的材料選擇

核電站對電纜材料有以下幾點基本要求：低煙、無鹵和阻燃。根據規定，核電站的導體需要采用圓形銅導體，根據不同使用情況選擇絞合緊壓型或者絞合型[2]。

在絕緣層上，核電站殼外的電纜有一定防輻照性能上的要求，而殼內的電纜除考慮到防輻照性能外，還有其他性能的要求。目前，我國核電站采用的電纜絕緣和護套材料都能滿足低煙、無鹵和低毒的基本要求，除此之外，這種電纜采用的熱塑性或熱固性阻燃材料，也能滿足核電站特殊工作區域的要求，一旦電纜在運行時出現意外狀況，燃燒出現的煙霧不僅不會有毒性和腐蝕性，煙霧量也會比一般的電纜小很多，阻燃成分更會有效阻止火勢在電纜各部分之間的蔓延，為后續的搶救和滅火爭取了相當多的寶貴時間，同時，也能最大限度地減少核電站的損失。

護套材料上，當前核電站電纜護套主要使用熱固性和熱塑性兩種材料，而熱固性材料則是其中性能較為優秀的一種，但是，在大截面電纜中將熱固性材料當作護套，很容易出現電纜輻照不均、彎曲困難等問題，久而久之便會影響電纜的正常運行，而且絕緣交流技術的發展雖然已日漸成熟，但相配套的護套交聯技術還未廣泛投入使用中。因此，熱固性電纜護套還是無法成為核電站電纜護套的首選，而EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚彈性體）材料則為核電站提供了一個全新的選擇，這種新型材料除了有優秀的無鹵和抗輻照性能外，在耐化學性上更是有著出類拔萃的優勢，是目前核電站電纜鋪設的首選。

3 ? ?結語

隨著核電站技術的不斷成熟和電纜制造工藝的不斷精進，越來越多的新型電纜材料給核電站提供了更多的安全選擇，但是，相關性能的試驗和試驗參數依然不足，這就導致電纜在投入使用后依然存在不穩定的安全隱患，需要工作人員的密切注意。因此，這就對電纜的設計者、生產廠家和相關檢修人員提出了嚴格要求，只有保證電纜從選材到投入使用中的每個環節都做到嚴格把關，才能從根本上保證電纜運行的安全性，提升核電站的能源利用效率和經濟效益。

[參考文獻]

[1]王志堅，陳懷宇.核電站電纜設計選型與應用中的若干技術問題研究[J].智能建筑電氣技術，2017（2）：15-16.

[2]唐沸濤，朱飛飛，嚴振杰.AP1000核電站1E級電纜技術特性分析[J].設備管理與維修，2017（4）：13-15.