De kabels van kerncentrales worden voornamelijk gebruikt in kernreactorgebouwen, nucleaire bijgebouwen en stoomturbine-gebouwen. Over het algemeen worden pijpleidingen of kabelgoten gebruikt om de kabels te leggen, die een betrouwbare levensduur, thermische stabiliteit, vochtbestendigheid, chemische stabiliteit en stralingsbestendigheid moeten hebben.
Om de hoge betrouwbaarheid van het systeemontwerp te garanderen en de ernstige economische gevolgen van schade aan apparatuur te vermijden, worden meestal herhaalde meerkanaals onafhankelijke lijnsystemen en apparaten gebruikt. Gewoonlijk worden twee sets onafhankelijke lijnsystemen gebruikt voor stroomkabels en drie sets onafhankelijke lijnsystemen voor besturingskabels.
Veel voorkomende soorten kabels voor kerncentrales zijn: 6 / 10kV en 0,6 / 1kV stroomkabels, 0,6 / 1kV stuurkabels, 300 / 500V instrumentkabels en 300 / 500V compensatiekabels.
De volgende tabel is de specificatietabel van een binnenlands bedrijf:
Tabel 11E-klasse modelnaam kabel van kerncentrale
Modelnaam
1E klasse K3 voedingskabel voor YJYK3 koperen kern crosslinked polyethyleen geïsoleerde halogeenvrij lage rook polyolefine omhulde kerncentrale
YJY23K3 koperen geleider verknoopt polyethyleen geïsoleerde stalen tape gepantserde halogeenvrije rookarme polyolefine omhulde kerncentrale klasse 1E K3 stroomkabels
Koperkern vernet polyethyleen geïsoleerd halogeenvrij rookarm vlamvertragend thermohardend omhulsel kerncentrale 1E klasse K1 voedingskabels
YJYJ23K1 Koperen kern vernet polyethyleen geïsoleerde stalen tape gepantserde halogeenvrije rookarme vlamvertragende thermohardende tafel ommantelde kerncentrale klasse 1E K1 voedingskabels
KYJYK3 koperen kern vernette polyethyleen geïsoleerde halogeenvrije rookarme polyolefine ommantelde kerncentrale 1E Klasse K3 stuursignaalkabels
KYJY23K3 koperen geleider verknoopt polyethyleen geïsoleerde stalen tape gepantserde halogeenvrije rookarme polyolefine ommantelde kerncentrale klasse 1E K3 stuursignaalkabels
Koperen kern, vernet polyethyleen geïsoleerd, halogeenvrij, rookarm, vlamvertragend, thermohardende kerncentrale met mantel, K1 stuursignaalkabels van klasse 1E
Koperen kern vernet polyethyleen geïsoleerde stalen tape gepantserde halogeenvrije, rookarme, vlamvertragende thermohardende mantel kerncentrale klasse 1E K1 stuursignaalkabel
Klasse 1E-kabels die in kerncentrales worden gebruikt, zijn onderverdeeld in drie categorieën volgens de veiligheidscategorieën van elektrische systeemapparatuur van kerncentrales: K1, K2 en K3.
Veiligheidscategorieën K1, K2 en K3 worden als volgt gedefinieerd:
Klasse K1 elektrische actuator.
Geïnstalleerd in het omhulsel van een kernreactor en in staat om zijn voorgeschreven functies uit te voeren onder normale omgevingsomstandigheden en onder SL2-belastingen (veilige uitschakeling door aardbeving) en tijdens of na een ongeval.
K2 klasse elektrische actuator.
Geïnstalleerd in het omhulsel van een kernreactor en in staat om de voorgeschreven functies uit te voeren onder normale omgevingsomstandigheden en onder SL2-belastingen (veilige uitschakeling door aardbeving).
Klasse K3 elektrische actuatoren.
Geïnstalleerd buiten de insluiting van een kernreactor, vervult het zijn voorgeschreven functies onder normale omgevingsomstandigheden en onder SL2-belastingen (Safe Shutdown Earthquake).
De werkomgeving van de drie soorten kabels is zeer verschillend, waaronder de K1-klasse de zwaarste werkomgeving en de strengste prestatie-eisen aan de kabels heeft. Alleen door simulatie van de Coolant Loss accident-test (LOCA) kunnen de kabels in gebruik worden genomen.
Afhankelijk van de feitelijke werkomgeving van de kabel, zullen zowel de binnenkant als de buitenkant van ContainmentVessel zwaar worden getest wanneer LOCA plaatsvindt in een kerncentrale.
Sommige mensen denken dat de kabel die in het kernreactorgebouw is geïnstalleerd, een LOCA-test moet worden gesimuleerd;
Ten tweede kan alleen door klasse 1E K1-kabels te produceren worden bewezen dat de kabelfabrikant volledig in staat is om kabels van nucleaire kwaliteit te produceren. Het is het beste om het structurele ontwerp en de prestatie-indicatoren van de kabels te bepalen in overeenstemming met de specifieke omstandigheden van de twee bedrijfsomgevingen van het reactorgebouw en het nucleaire bijgebouw.
1. Test de inhoud
(1) typetest van basisprestaties van kabel;
(2) Kabels moeten de verticale verbrandingstest van gebundelde kabels, gespecificeerd in EEE383, kunnen doorstaan;
(3) Rookconcentratietest;
(4) Gasafgiftetest van afgewerkt kabelmantelmateriaal tijdens verbranding;
(5) Elektrische verouderingstest van stroomkabels;
(6) Hittebestendigheidstest op lange termijn voor isolatie- en mantelmaterialen;
(7) Simulatietest voor thermische veroudering gelijk aan 50 jaar werking;
(8) simulatietest voor equivalente stralingsveroudering gedurende 50 jaar;
(9) Gesimuleerde seismische test;
(10) Equivalente LOCA-stralingsblootstellingstest van 50 jaar, LOCA-simulatietest (hoge temperatuur, hoge druk waterdamp);
(11) Prestatie-inspectietest.
Onder hen zijn (1) ~ (3) typetests, (7) ~ (10) zijn omgevingssimulatietests en (8) en (10) worden beide uitgevoerd na de 7e test.
De prestatie-inspectietests omvatten spanningstest, verbrandingstest, meting van de treksterkte van isolatie en mantel, rek bij breuk, enz.
De specifieke omstandigheden van de werkomgeving worden bepaald.
2. Testmethode
A. Elektrische verouderingstest voor stroomkabels om 5000 uur
De stroomkabels moeten de elektrische verouderingstest gedurende 5000 uur doorstaan, die wordt uitgevoerd in overeenstemming met lEC60502.
De testomstandigheden zijn als volgt:
(1) Lengte van kabelmonster: niet minder dan 30 m;
(2) Toegepaste spanning: spanning aangelegd tussen fasen (is de nominale voedingsfrequentiespanning tussen de kabelgeleiders);
(3) Pas de stroom toe: de stroom moet door de kabel gaan om de geleidertemperatuur 95 ~ 100 ℃ te laten bereiken;
(4) Duur van een cyclus: 8 uur verwarmen, daarna 16 uur koelen;
(5) De testduur mag niet korter zijn dan 5.000 uur (namelijk 209 temperatuurcycli).
Testresultaten: De kabel mag tijdens de test niet worden gebroken.
De testspanning en testtijd worden bepaald op basis van de kabelisolatielevensduurindex (N) met een bepaalde veiligheidsmarge. De vergelijking voor de levensduur van de elektrische veroudering is: Unt=C [(1), U is de spanning die op de kabel wordt toegepast; n is de levensindex; T is de elektrische storingstijd; C is een constante (gerelateerd aan structuur, etc.)].
Als de levensindex van het gebruikte verknoopte polyethyleen N ≥9 is, moet de levensduur van de kabel van de kerncentrale 50 jaar zijn. Vergelijking (1) kan worden gebruikt om het verband tussen spanning en tijd te berekenen.
Als de werkspanning U=10 kV, is de vereiste werktijd t=348000 uur (50 jaar);
Als de testspanning 20 kV is, moet de testtijd 5000 uur zijn.
Door de bovenstaande parameters in vergelijking (1) te vervangen, kan worden verkregen dat:
De oplossing kan worden verkregen als n=6,45, minder dan 9, wat aangeeft dat de testmethode een veiligheidsmarge heeft.
B. Evaluatietest voor hittebestendigheid op lange termijn van isolatie- en mantelmaterialen
Volgens de IEC60216-standaard en IEEE383-74-standaard is Arrhenius&# 39 het aanbevolen wiskundige model voor het versnellen van de veroudering van niet-metalen materialen; empirische formule: In=ab / T (2), verwijst naar de levensduur van het product In temperatuur T (h);
T is de bedrijfstemperatuur (K);
A en B zijn onbepaalde coëfficiënten.
Formule (2) wordt al tientallen jaren toegepast en het is in veel gevallen bewezen dat het effectief is.
De onbepaalde coëfficiënten A en B kunnen worden berekend op basis van de ingestelde werktemperatuur, en gebruik vervolgens formule (2) om de levensduur te berekenen. Als de waarde van groter is dan de verwachte waarde, wordt aan de eisen voor de ontwerplevensduur voldaan.
(1) Bepaling van testtemperatuur en -tijd.
De conventionele verouderingstest is 135 ℃ en 168 uur, dus 135 ℃ kan worden bepaald als de minimale testtemperatuur.
Testprotocollen verwijzen naar IEC60216" om de testprocedures voor thermische veroudering te bepalen en!
Algemene procedure voor het evalueren van testresultaten" en IEEE383-standaard.
Het temperatuurverschil van de levensevaluatietest van elk niveau is 15 ℃, er zijn vier testtemperatuurpunten, de maximale testtemperatuur is 180 ℃.
Het experiment duurde ongeveer 5000 uur.
(2) Selectie van parameters voor levensbeëindiging.
Bij het thermische verouderingsproces van isolatiematerialen zijn er twee karakteristieke parameters, namelijk treksterkte en rek bij breuk. In deze test is de mate van afname van rek bij breuk sneller dan die van treksterkte, dus wordt de rek bij breuk genomen als de levensevaluatieparameter.
Volgens de berekening van de buigradius van het leggen van kabels, mag de werkelijke verlenging van de isolatie niet meer bedragen dan 10%.
De oorspronkelijke breukrek van het gemeten monster was 160%. Ervan uitgaande dat de retentiegraad van rek bij breuk 50% was als het eindpunt van de levensduur, was de rek bij breuk nog steeds 80%, wat voldoende veiligheidsfactor voor de kabel in bedrijf opleverde.
(3) Gegevensverwerking en levensduurberekening.
Volgens IEC60216-1 en verwante wiskundige principes werd de Arrhenius-curve eerst getekend met de tekenmethode volgens het veronderstelde einde van de levensduur.
Tegelijkertijd worden onbepaalde coëfficiënten A en B berekend om de relatie tussen temperatuur en levensduur van het testmateriaal te bepalen. Wanneer de berekende levensduur niet minder is dan 50 jaar bij 90 ℃, wordt het materiaal geacht een gekwalificeerde levensduur van 50 jaar te hebben.
C. Simulatietest van thermische veroudering gelijk aan 50 jaar werking
Volgens de norm IEEE383-74 werd de simulatietest voor thermische veroudering van voltooide kabelmonsters uitgevoerd door de kabel bij een bepaalde temperatuur en tijd in een luchtcirculatieoven te plaatsen met behulp van de gegevens die zijn ontwikkeld door de Arrhenius-technologie.
De thermische eigenschappen van isolatie- en omhullingsmaterialen zijn gebaseerd op de resultaten van de beoordeling van de thermische levensduur.
De Arrhenius-curve en de relatie tussen temperatuur en levensduur van de gevestigde materialen met een levensduur van 50 jaar werden gebruikt als basis voor het bepalen van de simulatietestgegevens van kabelveroudering van eindproducten.
De Arrhenius-curve en de relatie tussen temperatuur en levensduur zijn vastgesteld, waarvan wordt aangenomen dat dit het punt is vóór het einde van de levensduur wanneer de rek van het materiaal' bij breukretentie 50% is. De simulatietest voor thermische veroudering voor afgewerkte kabelmonsters gelijk aan 50 jaar moet worden uitgevoerd bij 90 ° C.
In de Arrhenius-curve worden een nieuwe curve en de relatie tussen temperatuur en tijd vastgesteld volgens vergelijking (2) en de bekende helling om de temperatuur en tijd van de simulatietest te selecteren.
D. Simulatietest voor equivalente stralingsveroudering gedurende 50 jaar
De afgewerkte kabelmonsters voor stralingstests moeten simulatietests voor thermische veroudering ondergaan die gelijk zijn aan 50 jaar werking.
De equivalente simulatietest voor stralingsveroudering die gedurende 50 jaar wordt uitgevoerd, neemt C60 als de radioactieve bron en de stralingssnelheid is niet meer dan 1,0 × 104Gy / u en de stralingsdosis is 2,5 × 105Gy, wat voldoet aan de prestatie-eisen voor stralingsweerstand van de kabel onder de normale stralingsdosis omgevingsomstandigheden in de nucleaire hulpinstallatie en de reactorfabriek.
E. Gesimuleerde seismische tests
Het kabelmonster wordt gedurende ten minste één slag rond de testcilinder met een diameter van 20D (D is de buitendiameter van de kabel) gewikkeld, waarna het proces wordt herhaald in de tegenovergestelde richting gedurende één cyclus, in totaal twee cycli.
Na de wikkelcyclus werd het om de cilinder gewikkelde monster in een oven geplaatst die gedurende 24 uur op de nominale bedrijfstemperatuur van de kabel was verwarmd. Na afkoeling werd de gespecificeerde prestatie-inspectietest uitgevoerd.
F. het equivalent
Stralingsblootstellingstests gedurende 50 jaar WERKING van LOCA, gesimuleerde LOCA-tests (blootstelling onder hoge temperatuur en hoge druk waterdamp)
LOCA (Lossofcoolantaccident) is ook bekend als een waterverliesongeval in lichtwaterreactoren.
Ongevallen met koelvloeistofverlies komen soms voor in kokendwaterreactor (BWR) of drukwaterreactor (PWR) systemen als gevolg van leidinglekkage of andere oorzaken.
In dit geval worden de kabels, zowel binnen als buiten het insluitvat, blootgesteld aan verschillende graden van hitte en druk, chemische sprays en historisch hoge doses gammastraling.
Alleen kabels die via deze gesimuleerde LOCA-toestand zijn getest, kunnen veilig in kerncentrales worden gebruikt.
Daarom moet de CABling in het reactorgebouw, zowel binnen als buiten het containment, op LOCA worden getest.
G. Prestatie-inspectietest
De prestatie-inspectietests omvatten drukproeven, verbrandingstests, tests van isolatieweerstand, treksterkte van isolatie en omhulsel, en tests van rek bij breuk. De tests van isolatieweerstand, treksterkte en rek bij breuk zijn alleen ter referentie.
Weersta een spanningstest: buig het monster met een buigdiameter 40 keer die van de kabeldiameter in het monster en pas vervolgens de spanning toe met een gradiënt van 3,15 kV / min gedurende 5 minuten. De kabel mag niet kapot gaan.