专利名称：核电站1e级k1类控制电缆及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种核电站IE级Kl类控制电缆及制作方法，属于电缆技 术领域。
背景技术：
近年来我国核电工业发展迅速，到2020年核电在总发电量中的比重将 从目前1.8%上升到4%，保守估计，核电站用1E级电缆每年平均将达40亿 元，核电站用电缆市场前景广阔。核电站用电缆品种与一般火力发电厂基本相同，但其材料组成、结构和 试验项目则有较大的差异。核电站IE级Kl类电力电缆安装在安全壳内， 在地震荷载下和在正常事故情况下和/或在事故后能执行其规定功能的电缆。 该类电缆要求通过设计基准事件试验，累积辐照剂量应至少达到850kGy(千 格雷)。该类电缆由于运行时会长期受Y射线辐射、LOCA环境老化等恶劣 条件的影响故需要解决材料及生产工艺等关键问题。本发明提出新一代核电 站IE级Kl类控制电缆及制作方法。发明内容本发明目的在于提供一种核电站IE级Kl类控制电缆及制作方法。 核电站1E级K1类控制电缆主要特征在于电缆耐辐射性、耐恶劣环境、 无卤低烟高阻燃性于一体，要解决这些难点，采用常规的聚烯烃材料是不行 通的。通过大量试验研究，设计合理的电缆结构，采用特种的聚醚酰亚胺材 料，用于电缆的绝缘及护套加工，使电缆成品性能完全满足核电站IE级KI
类电缆要求。综上所述，核电站1E级Kl类控制电缆研发的主要难点在于电缆耐辐 射性、耐恶劣环境、无卤低烟高阻燃性于一体，不是单纯地只考虑某一项性 能指标，这就大大地提高了产品研发的难度。首先本发明选用特种的聚醚酰 亚胺作为绝缘层材料，该材料具有以下优良性能(1) 优良的电气性能和机械性能，完全满足低压电缆的要求；(2) 优良的耐辐射性能，耐辐射剂量为4000kGy，远高于核电站1E级 Kl类电缆所需的850kGy;(3) 良好的阻燃性能，氧指数达48，远高于普通高阻燃材料的35;(4) 具有很好的低烟密度，环保性能完全满足欧盟环保指令要求；(5) 具有良好的耐化学性能，能耐矿物油、酸碱、臭氧等化学物质；(6) 具有耐高温性能，工作温度达13(TC 15(TC。 本发明提供的1E级Kl类控制电缆的特征在于(1) 导体采用GB/T3956规定的第1类或第2类导体结构，可以镀锡或 不镀锡两种，导体表面光洁，无毛刺，划痕。(2) 绝缘层采用聚醚酰亚胺绝缘料，保证绝缘线芯具有良好的耐辐射、 环保高阻燃和电气绝缘性能。(3) 填充料采用无碱玻璃丝绳填充料，保证产品的高阻燃性和圆整性。(4) 包带采用高阻燃包带，起到扎紧和阻燃性能。(5) 外护套采用聚醚酰亚胺护套料，使电缆具有很强的耐辐射性能， 同时具有较好的耐环境腐蚀性能及阻燃性能。普通的阻燃聚烯烃护套料虽然 阻燃性能可以满足A类要求，但在进行辐照试验后很容易开裂，不能满足耐 环境试验要求，所以只有找到全新的聚醚酰亚胺护套料，使电缆能有效地经 受核电站长期的核辐射能力。所选定的聚醚酰亚胺材料具有先天的适合核电站环境使用功能，因此， 在材料选定的基础上，模索出该材料的加工工艺。经过多次试验加工挤出， 得出合理的挤出加工工艺，具体工艺流程如图2所示，工艺参数如下(1) 、在高温挤塑机加工，长径比170=25 30。(2) 、压塑比2.1 2.7 : 1。(3) 、材料在使用前需干燥6小时，干燥温度为U(TC。(4) 、导体需预热预热温度控制在65°(: 95°(:。(5) 、各区段温度控制范围一区二区三区法兰机头280 290°C280 290°C290 300°C295 315°C300 320。C本发明提供的IE级Kl类控制电缆具有的优点是(1) 聚醚酰亚胺绝缘层和材料具有高温挤出特点，加工前需加热干燥6 小时，保证材料的加工性能，同时，还要控制好加工温度，温度控制在280 "C 320'C合理范围，使材料的电气绝缘性能、耐热性、耐辐射性、机械强 度、耐应力开裂、阻燃、耐化学腐蚀等性能能充分体现。其一般特性指标 符合GB9330标准要求。(2) 核电站1级K1控制电缆特殊性能指标热寿命电缆使用寿命50年以上。辐照剂量、模拟LOCA-HELB性能累积辐照剂量不低于850kGy。(3) 电缆符合GB/T18380.3成束燃烧试验阻燃A类的要求，电缆绝缘 线芯符合GB/T18380.1单根垂直燃烧试验要求。(4) 电缆具有较好的抗震性能和弯曲性能。(5) 所述的1E级K1类控制电缆内芯可以是2芯至61芯，分别为2、 3、 4、 5、 7、 8、 10、 12、 14、 16、 17、 24、 27、 30、 37、 44、 48、 52和61中的任意一种，电缆导体线芯的截面为圆形。依内芯数量不同而不同， 一般 随内芯数量增多，绝缘层厚度减少，否则绝缘性难以保证。绝缘层和外护套 层的厚度均应符合GB9330标准的规定，太厚太薄均不希望的。
图1为本发明提供的IE级Kl类控制电缆的结构示意图 图中l-导体2-绝缘层3-填充料4-包带层5-外护套层 图2为本发明提供的1E级1类控制电缆工艺流程具体实施方式
如图1所示以10芯K1类控制电缆为例。所述的控制电缆是由导体1、 绝缘层2、填充料3、包带层4和外护套层5构成，其中1、 每芯的导体采用GB/T3956规定的第1类或第2类导体结构，可以镀 锡或不镀锡两种，导体表面光洁，无毛刺，划痕；2、 每芯导体外面的绝缘层采用聚醚酰亚胺绝缘料，保证绝缘线芯具有 良好的耐辐射、环保高阻燃和电气绝缘性能。3、 成缆时填充采用无碱玻璃丝绳作为填充料，保证产品的高阻燃性和 圆整性。包带采用高阻燃包带，起到扎紧和阻燃性能，将构成电缆的带有绝 缘层的导体包在其中；4、 外护套层也采用聚醚酰亚胺护套料，使电缆具有很强的耐辐射性能， 同时具有较好的耐环境腐蚀性能及阻燃性能，使电缆能有效地经受核电站长 期的核辐射能力。
权利要求
1、核电站1E级K1类控制电缆，由导体(1)、绝缘层(2)、填充料(3)、包带(4)和外护套层(5)构成，其特征在于(1)绝缘层材料为聚醚酰亚胺；(2)外护套层材料为聚醚酰亚胺；(3)内芯为2芯至61芯，分别为2、3、4、5、7、8、10、12、14、16、17、24、27、30、37、44、48、52和61中的任意一种。
2、 按权利要求1所述的核电站1E级Kl类控制电缆，其特征在于绝缘 层和外护套层的厚度均应符合GB9330标准的规定。
3、 按权利要求1所述的核电站1E级Kl类控制电缆，其特征在于导体 (1)采用GB/T3956规定的第1类或第2类的导体结构。
4、 按权利要求1或3所述的核电站1E级K1类控制电缆，其特征在于所述的导体镀锡或不镀锡。
5、 制作如权利要求1-4所述的核电站1E级Kl类控制电缆的方法，包 括拉丝、绞合、绝缘、火花、成缆、外护套，其特征在于具体工艺参数是(a) 导体预热温度为65-95。C;(b) 采用长径比L/D = 25-30的高温挤塑机加工，挤塑温度控制在 280-320。C间；(c) 挤塑前作为绝缘层和外护套层衬材料的聚酰亚胺需经ll(TC加热干燥。
6、 按权利要求5所述的核电站1E级Kl类控制电缆的制作方法，其特 征在于挤塑时的压塑比为2.1-2.7 : 1。
7、 按权利要求5所述的核电站1E级K1类控制电缆的制作方法，其特 征在于挤塑时每个区的温度为 一区280 290。C; 二区280 290。C;三区 2卯 300。C;法兰为295 315°C;机头为300 320°C。
全文摘要
本发明涉及一种核电站1E级K1类控制电缆及制作方法，其特征在于(1)绝缘层材料为聚醚酰亚胺；(2)外护套层材料为聚醚酰亚胺；(3)内芯为2芯至61芯，分别为2、3、4、5、7、8、10、12、14、16、17、24、27、30、37、44、48、52和61中的任意一种。所述电缆采用导体预热，高温挤塑机加工挤塑温度为280-320℃间，挤塑前作为绝缘层和外护套层的聚酰亚胺需经110℃加热干燥。提供的控制电缆使用寿命50年以上，累积辐射剂量不低于850KGY。
文档编号H01B7/00GK101154480SQ200710045869
公开日2008年4月2日 申请日期2007年9月12日 优先权日2007年9月12日
发明者计初喜, 鲁邦秀 申请人:上海亚龙工业(集团)有限公司