核电站用电缆的主要特点

核电站用电缆的主要特点

作者：张科峰

来源：《职业·中旬》2010年第10期

近年来自然资源逐步减少、枯竭, 而整个世界生产、生活用电量的需求急剧上升, 对比水电、火电、油电及天然气、煤气等传统发电方式, 核电作为安全、清洁、经济、可靠的电资源开始受到更多重视并获得大力发展的机会。

一、核电事业的发展

核电具有再生能力强、发电能量大的特点, 因此成为许多发达国家的重点投资项目。据核能研究所提供的数据显示:每兆瓦核电可供应740户家庭用电一年。

世界各国争相发展核电事业, 目前, 全球共有核电站441个, 其中美国104个, 法国59个, 日本54个, 俄罗斯31个, 英国23个, 韩国20个, 德国18个, 加拿大17个, 乌克兰15个, 印度14个。国际上核电装机平均水平为16%,特别法、美、俄、日等国核电事业发展较早, 核电装机容量已经能占全国装机总容量的30%以上, 我国还有非常大的差距, 目前只建成四个核电站[浙江秦山(共三期), 广东岭澳、大亚湾, 江苏田湾];在建或拟建项目很多:广东台山核电站、阳江核电站, 深圳岭东核电站, 浙江台州三门核电站、湖南华容县的小墨山核电站、辽宁红沿河核电站、湖北大畈核电站及山东海阳核电站等等。中国的核电事业发展才算是刚刚起步的阶段。

国务院刚刚审议通过的《核电中长期发展规划》预计, 到2020年, 我国的核电装机容量将从现在的870万千瓦达到4000万千瓦。核电在全国发电总装机容量中的比例要占到4%,占总发电量的6%。4000万千瓦的容量意味着还需要新开工建设30台左右的百万千瓦级核电机组, 核电建设将在这15年的时间里翻一番, 考虑核电站建设周期为5年, 也就是说每年要开工建设3台百万千瓦级核电机组。目前, 我国的核电站主导堆型为压水堆为主的热堆(第二代), 按现有核电站堆型估算:每建设百万千瓦装机容量需要电缆约2600公里, 价值大约1.2～1.5亿元。按我国核电发展最新规划估算, 预计2004～2015年期间将需电缆总量78000公里以上。

二、核电站电缆

核电站电缆主要应用于核反应堆厂房、核辅助厂房和汽轮机厂房, 电缆敷设方式一般采用管道或线槽敷设, 要求电缆具有可靠的使用寿命、热稳定性、防潮性、化学稳定性和抗辐射性能。为保证系统设计的高可靠性, 避免设备损坏导致严重后果, 通常采用重复的多路独立线路系统和装置, 通常电力电缆采用两套独立线路系统, 控制电缆采用三套独立线路系统。 核电站用1E 级电缆按核电站电气系统设备的安全类别分为三类:K1、K2、K3。

1E级是指核电站电气设备的安全分级中的安全级。该级别电气设备能执行或支持反应性控制、余热排除和放射性物质包容三项基本安全功能以及防止和缓解事故, 也即是指完成反应

堆紧急停堆, 安全壳隔离、堆芯应急冷却、反应堆余热导出、反应堆安全壳的热导出; 防止放射性物质向周围环境排放等功能的电气系统设备的安全级。

K1类电缆是指安装在核反应堆安全壳以内, 在正常环境条件下和在安全停堆地震荷载下以及在事故期间或事故之后仍能执行其规定功能的电缆。

K2类电缆是指安装在核反应堆安全壳以内, 在正常环境条件下和在安全停堆地震荷载下仍能执行其规定功能的电缆。

K3类电缆是指安装在核反应堆安全壳以外, 在正常环境条件下和在安全停堆地震荷载下仍能执行其规定功能的电缆。

目前核电站需求量最大的电缆类别是1E 级K3类核级电缆——主要是指安装、敷设在核电站安全壳外, 在正常条件和地震荷载下能满足执行或支持反应性控制、余热排除和放射性物质包容三项基本安全功能以及能防止和缓解事故、具有低烟、无卤、低毒、耐腐蚀、抗地震、电气性能优异以及使用寿命超过40年等特点的电缆。

从用途上看, 可分为1E 级K3类0.6/1kV及以下核级电力电缆、1E 级K3类0.6/1kV及以下核级控制电缆、1E 级K3类300/500V核级仪表电缆、1E 级K3类300/500V核级补偿电缆、1E 级K3类核级同轴电缆以及1E 级K3类核级通信电缆6大类别, 适用于敷设于核电安全壳外的满足1E 级安全要求的供电系统、自动化控制系统、计算机监控、集散系统、自动化仪表检测系统、温度控制、监控系统、图像监控系统以及声力电话、对讲电话等通讯系统的使用。

三、核电站设计建造规范

目前, 世界核电站设计建造主要有美国和法国两大规范体系:ASME标准和RCC 规则。我国核电站设计主要受俄、法、美三方面的影响, 而各国核电站实际工况条件不一致, 对电缆的技术要求也不完全统一, 因此, 我国各个核电设计部门对电缆技术要求并不完全统一, 甚至相关设计院在某些技术条款上还有很大分歧, 从而导致对核电缆的技术要求反映到各个电缆厂的企业标准上也不尽相同。

四、核电缆的特殊性能

以下简述一下核电缆应具备的一些特殊性能、要求。

第一, 核电缆都具有低烟、无卤、低毒、阻燃等性能特点, 采用的所有组成材料均要求也相应能满足低烟、无卤、低毒、阻燃等性能指标的要求; 并且一般还有耐辐照的性能要求, 要求能通过一定条件规定的热老化、耐辐照试验, 因此, 一定要采用耐辐照的电缆材料制造电缆。 第二, 核级电缆的规范要求20℃绝缘电阻常数不小于3670MΩ/m,同时又要求单根绝缘的垂直燃烧的性能指标满足GB/T18380.1-2001《电缆在火焰条件下的燃烧试验第1部分:单根绝缘