專利名稱：：第三代核電站用耐輻射信號電纜及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種第三代核電站用耐輻射信號電纜及制作方法，屬于電纜
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近年來我國核電工業(yè)發(fā)展迅速，到2020年核電在總發(fā)電量中的比重將從目前1.8%上升到4%，保守估計，核電站用IE級電纜每年平均將達40億元，核電站用電纜市場前景廣闊。核電站用電纜品種與一般火力發(fā)電廠基本相同，但其材料組成和試驗項目則有較大的差異。核電站用耐輻射電纜安裝在安全殼內(nèi)，在地震荷載下和在正常事故情況下和/或在事故后能執(zhí)行其規(guī)定功能的電纜。該類電纜要求通過設計基準事件試驗，累積輻照劑量應至少達到850kGy(千格雷)。該類電纜由于運行時會長期受Y射線輻射、LOCA環(huán)境老化等惡劣條件的影響故需要解決材料及生產(chǎn)工藝等關(guān)鍵問題。我公司技術(shù)人員通過對新材料的研究和應用，專門設計出第三代核電站用耐輻射信號電纜。第三代核電站用耐輻射信號電纜研發(fā)的主要難點在于電纜耐輻射性、耐惡劣環(huán)境、無鹵低煙高阻燃性于一體，要解決這些難點，采用常規(guī)的聚烯烴材料是行不通的。為此，本發(fā)明的發(fā)明人通過大量試驗研究，設計合理的電纜結(jié)構(gòu)，采用特種的聚醚酰亞胺材料和工藝用于電纜的絕緣及護套加工，使電纜成品性能完全滿足第三代核電站用耐輻射信號電纜要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種第三代核電站用耐輻射信號電纜及制作方法。正如前面所述，第三代核電站用耐輻射信號電纜研發(fā)的主要難點在于電纜集耐輻射性、耐惡劣環(huán)境、無卣低煙高阻燃性于一體，不是單純地只考慮某一項性能指標，這就大大地提高了產(chǎn)品研發(fā)的難度。本發(fā)明首先從新材料研制著手，選用特種的聚醚酰亞胺材料和工藝，通過對該材料進行試驗發(fā)現(xiàn)，該材料具有以下優(yōu)良性能(1)、優(yōu)良的電氣性能和機械性能，完全滿足低壓電纜的要求；(2)、優(yōu)良的耐輻射性能，耐輻射劑量為4000kGy，遠高于核電站1E級Kl類電纜所需的850kGy;(3)、良好的阻燃性能，氧指數(shù)達48，遠高于普通高阻燃材料的35;(4)、具有很好的低煙密度，環(huán)保性能完全滿足歐盟環(huán)保指令要求；(5)、具有良好的耐化學性能，能耐礦物油、酸堿、臭氧等化學物質(zhì)；(6)、具有耐高溫性能，工作溫度達130°C150°C。該材料具有先天的適合核電站環(huán)境使用，因此，本發(fā)明的重點是研究該材料的加工工藝。經(jīng)過多次試驗加工擠出，本發(fā)明提出了合理的擠出加工工藝。如圖1所示，本發(fā)明所提供的第三代核電站用的輻射信號電纜依次由導體、絕緣層、成纜元件、填充層、包帶、屏蔽層和外護套構(gòu)成。本發(fā)明提供的第三代核電站用耐輻射信號電纜的成纜元件為對絞組、三線組或四線組，電纜導體線芯的截面為圓形。其中(l)導體:導體采用GB/T3956規(guī)定的第1類或第2類導體結(jié)構(gòu)，表面可以鍍錫或不鍍錫兩種，導體表面光潔，無毛剌，劃痕。(2)絕緣層采用聚醚酰亞胺絕緣料，絕緣厚度符合TB/T2476標準的規(guī)定，保證絕緣線芯具有良好的耐輻射、環(huán)保高阻燃和電氣絕緣性能。(3)成纜元件根據(jù)不同絞合元件需求，采用不同顏色或數(shù)字的絕緣線芯生產(chǎn)成對絞組、三線組和四線組多種形式。(4)填充層填充層采用無堿玻璃絲繩，保證產(chǎn)品的高阻燃性和圓整性。包帶采用非吸濕性包帶，起到扎緊性能。(5)屏蔽層屏蔽可以分為銅絲編織屏蔽、銅帶、鋁塑復合帶多種結(jié)構(gòu)形式，銅絲編織屏蔽層的編織密度應不少于85%，銅帶繞包屏蔽采用厚度不小于0.05mm的銅帶重疊繞包，鋁塑帶繞包屏蔽采用厚度不小于0.05mm的單面鋁塑復合帶重疊繞包，在屏蔽層內(nèi)側(cè)縱向放置一根截面不小于0.5mm2的銅絲作引流線。(6)外護套外護套采用聚醚酰亞胺護套料，護套厚度符合TB/T2476標準的規(guī)定，使電纜具有很強的耐輻射性能，同時具有較好的耐環(huán)境腐蝕性能及阻燃性能。使電纜能有效地經(jīng)受核電站長期的核輻射能力。本發(fā)明提供的電纜在高溫擠塑機加工成電纜，其特征在于(1)、在高溫擠塑機加工，長徑比L/D=2530。(2)、壓縮比2.12.7:1。(3)、絕緣層和外護套用的聚醚酰亞胺材料在使用前需干燥6小時，干燥溫度為ll(TC。(4)、導體需預熱預熱溫度控制在65°C95°C。(5)、各區(qū)段溫度控制范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>由此可見本發(fā)明使用聚醚酰亞胺新材料加工工藝依，該材料具有高溫擠出的特點，在加工前需加熱干燥6小時，保證材料的加工性能，同時，還要控制好加工溫度，擠塑機的溫度控制在280°C32(TC合理范圍，使材料的電氣絕緣性能、耐熱性、耐輻射性、機械強度、耐應力開裂、阻燃、耐化學腐蝕等性能能充分體現(xiàn)。本發(fā)明提供的第三代核電站用耐輻射信號電纜特性為1.除一般特性指標符合TB/T2476標準要求之外，其特殊性能指標為(1)熱壽命電纜使用壽命50年以上。(2)輻照劑量、模擬LOCA-HELB性能累積輻照劑量不低于850kGy。2.所提供的電纜符合GB/T18380.3成束燃燒試驗阻燃A類的要求，電纜絕緣線芯符合GB/T18380.1單根垂直燃燒試驗要求。3.所提供的電纜具有較好的抗震性能和彎曲性能。圖1本發(fā)明提供的第三代核電站用耐輻射信號電纜的成纜元件，a)對絞組；b)三線組；c)四線組。圖2本發(fā)明提供的第三代核電站用耐輻射信號電纜結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本發(fā)明提供的電纜的工藝流程。圖中，1導體；2絕緣層；3成纜元件；4填充層；5包帶；6屏蔽層；7外護套。具體實施例方式下面通過具體實施例以進一步闡明本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進步。實施例1以成纜元件為對絞組說明之。所述的第三代核電站耐輻射信號電纜是由導體1、絕緣層2、對絞組3、填充層4、包帶5、屏蔽層6以及外護套7構(gòu)成的。其中導體采用GB/T3956規(guī)定的銅導體結(jié)構(gòu)，可以鍍錫或不鍍錫兩種，導體表面光潔，無毛剌，劃痕；絕緣層采用聚醚酰亞胺絕緣料，保證絕緣線芯具有良好的耐輻射、環(huán)保高阻燃和電氣絕緣性能；成纜元件應是絞合后的對絞組；填充層采用無堿玻璃絲繩為填充料，保證產(chǎn)品的高阻燃性和圓整性。包帶采用非吸濕性包帶。屏蔽層可以分為銅絲編織屏蔽、銅帶、鋁塑復合帶多種結(jié)構(gòu)形式，銅絲編織屏蔽的編織密度應不少于85%，銅帶繞包屏蔽采用厚度不低于0.05mm的銅帶重疊繞包，鋁塑帶繞包屏蔽采用厚度不低于0.05mm的單面鋁塑復合帶重疊繞包。外護套采用聚醚酰亞胺護套料，使電纜具有很強的耐輻射性能，同時具有較好的耐環(huán)境腐蝕性能及阻燃性能。普通的阻燃聚烯烴護套料雖然阻燃性能可以滿足A類要求，但在進行輻照試驗后很容易開裂，不能滿足耐環(huán)境試驗要求，所以只有找到全新的聚醚酰亞胺護套料，使電纜能有效地經(jīng)受核電站長期的核輻射能力。本實施例所述的第三代核電站耐輻射信號電纜采用高溫擠壓機加工，長徑比為2728，壓縮比2.5:1，使用的聚醚酰亞胺絕緣層和護套料在使用前干燥6小時，干燥溫度為ll(TC，且在擠壓前需預熱，預熱溫度為8085t:，然后控制各區(qū)的溫度，高溫擠壓而成。實施例2成纜元件為三線組，其余同實施例1。5實施例3成纜元件，四芯電纜直接絞合成四線組，其余同實施例1。權(quán)利要求第三代核電站用耐輻射電信號電纜，其特征在于所述的電纜依次由導體(1)、絕緣層(2)、成纜元件(3)、填充層(4)、包帶(5)、屏蔽層(6)和外護套(7)構(gòu)成；其中，①導體采用GB/T3956規(guī)定的第1類或第2類導體結(jié)構(gòu)；②絕緣層厚度復合TB/T2476標準的規(guī)定；③屏蔽層為銅絲編織、銅帶繞包或鋁塑復合帶；④外護套厚度符合TB/T2476標準的規(guī)定；⑤成纜元件為對絞組、三線組或四線組。2.按權(quán)利要求1所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜，其特征在于導體表面鍍錫或不鍍錫。3.按權(quán)利要求1所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜，其特征在于導體線芯的截面為圓形。4.按權(quán)利要求1所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜，其特征在于四線組是由四線電纜直接絞合而成。5.按權(quán)利要求1所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜，其特征在于銅絲屏蔽層的編織密度應不小于85%;銅帶繞包屏蔽采用不小于0.05mm的銅帶重疊繞包；鋁帶繞包屏蔽用厚度不小于O.05mm的單面鋁型復合帶繞包，且在屏蔽層內(nèi)側(cè)縱向放置一根截面不小于0.5mm2的銅絲作引流線。6.按權(quán)利要求1所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜，其特征在于絕緣層和外護套的材料為聚醚酰亞胺；填充為無堿玻璃絲繩。7.制備如權(quán)利要求16中任一項所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜的方法，采用高溫擠塑加工工藝，其特征在于(1)長徑比L/D=2530;(2)壓縮比2.12.7:1;(3)絕緣層和外護套用的聚醚酰亞胺材料在使用前，干燥6小時；(4)導體需預熱，預熱溫度為6595°C;(5)擠塑機的溫度控制在280320°C8.按權(quán)利要求7所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜的制作方法，其特征在于擠塑機的溫度控制是一區(qū)280290。C，二區(qū)280290。C，三區(qū)290300。C，法蘭295315。C，機頭300320°C。9.按權(quán)利要求7所述的第三代核電站用耐輻射電信號電纜的制作方法，其特征在于使用前聚醚酰亞胺干燥溫度為110°C。全文摘要本發(fā)明涉及一種第三代核電站用耐輻射信號電纜及制作方法，其特征在于所述的電纜依次由導體1、絕緣層2、成纜元件3、填充層4、包帶5、屏蔽層6和外護套7構(gòu)成；其中，①導體采用GB/T3956規(guī)定的第1類或第2類導體結(jié)構(gòu)；②絕緣層厚度復合TB/T2476標準的規(guī)定；③屏蔽層為銅絲編織、銅帶繞包或鋁塑復合帶；④外護套厚度符合TB/T2476標準的規(guī)定；⑤成纜元件為對絞組、三線組或四線組。制作方法特點使用聚醚酰亞胺材料和特殊的工藝，制作的電纜使用熱壽命50年以上，累積輻照劑量不低于850KGy。文檔編號H01B13/14GK101770834SQ20081020509公開日2010年7月7日申請日期2008年12月30日優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日發(fā)明者于景豐,計初喜,趙懷順,魯邦秀申請人:上海亞龍工業(yè)股份有限公司