一种用于核电站反应堆的堆顶电缆转让专利
申请号 : CN200710036675.1
文献号 : CN101226790B
文献日 : 2010-04-14
发明人 : 包海蓉 , 闵中斌 , 王星 , 任勇 , 卜江涛 , 忻济民 , 孙建生 , 曲文波
申请人 : 上海电缆研究所
摘要 :
本发明涉及一种用于核电站反应堆的堆顶电缆。电缆选用聚酰亚胺作为绝缘层确保了电缆在180℃、累积辐照剂量2×105Gray的工况下的40年寿命。本发明电缆的绝缘层、复合防潮层设计，均采用了聚酰亚胺材料，克服了现有技术中无机材料作为绝缘材料等时的电缆硬度过大的缺陷。本发明电缆的导体采用第五类导体等的软结构导体，并采用多层复绞的方式，这样可以满足软电缆弯曲半径10D的要求。复合防潮层由挤出内衬层、聚酰亚胺薄膜绕包层组成，这样的结构既阻止了潮气的进入又保证了电缆耐高温耐高辐射的要求。本发明软电缆的结构更方便核电厂的安装及每年的开盖维修保养，并减少了保养成本。
权利要求 :
1.一种用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征在于，所述堆顶电缆由中心到外层顺序包括聚酰亚胺绝缘线芯(2)、复合防潮层、金属屏蔽(7)、套管，所述复合防潮层由内层到外层顺序包括挤出内衬层(4)、聚酰亚胺薄膜绕包层(5)，所述聚酰亚胺绝缘线芯(2)由软结构导体外覆盖聚酰亚胺薄膜构成。
2.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，玻璃丝填充(1)位于所述堆顶电缆中央，多根聚酰亚胺绝缘线芯(2)环绕排列在玻璃丝填充(1)的周围。
3.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，所述复合防潮层还包括玻璃丝编织层(6)，所述玻璃丝编织层(6)位于所述聚酰亚胺薄膜绕包层(5)的外侧。
4.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，在复合防潮层最内侧的挤出内衬层(4)和聚酰亚胺绝缘线芯(2)之间设置玻璃丝包带绕包层(3)。
5.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，所述套管为氟塑料套管(8)，所述氟塑料套管(8)与金属屏蔽(7)之间具有间隙。
6.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，所述套管为聚酰亚胺套管(11)，聚酰亚胺套管(11)紧密绕包在金属屏蔽(7)上。
7.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，所述聚酰亚胺绝缘线芯(2)中的软结构导体为第五类导体。
8.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，所述聚酰亚胺绝缘线芯(2)中的软结构导体采用铜丝和束线多层复绞构成。
9.如权利要求1所述的用于核电站反应堆的堆顶电缆，其特征是，所述金属屏蔽(7)为镀镍铜丝编织结构。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种电缆构造，尤其涉及一种用于核电站反应堆的堆顶电缆。
背景技术
我国是一个贫油少气的国家，随着国内经济的快速发展，能源瓶颈已日渐突出。因此积极发展核电是国家的战略方向。预计到2020年核电站发电量将达到4000万千瓦，约建成40座核电站。
核电站的设计复杂、要求精密，线缆是一个核电站的动脉血管，是相当重要的一个组成部分。堆顶电缆位于反应堆的顶部、驱动机构和堆顶的插件板之间，一类是位于驱动机构6芯接线盒和堆顶插件板之间的，用于向驱动机构磁轭线圈供电的电缆，称为堆顶棒控电缆(C类电缆)；另一类是位于棒位探测器9芯插座盒和堆顶插件板之间的，用于向棒位探测器初级线圈供电及次级线圈信号输出的电缆，称为堆顶棒位电缆(P类电缆)。棒控棒位系统通过升/降控制棒，来实现反应堆功率的快速调节；另外，在出现事故时，能迅速实现停堆，确保安全。该部位的使用环境比较恶劣，温度高、辐射剂量大。最早堆顶电缆使用的是以硅橡胶电缆为代表的挤出型塑料或橡胶作为绝缘和护套的电缆，由于该种电缆不能承受高温高辐射，因此在一段时间的使用后，电缆发生开裂，对核电站的安全运行形成隐患。后来改用矿物绝缘电缆，该电缆采用无机绝缘材料如氧化镁等，外护套为金属套管，非常坚硬不易弯曲，虽然该电缆具有良好的耐高温耐辐射性能，但安装和维修极不方便。在反应堆每年开盖进行检修和维护时，经常造成连接部位的损坏，使用铺设极不方便，增加了维护成本。因此迫切需要一种性能指标符合核电站反应堆的堆顶恶劣环境使用要求且相对柔软的电缆来替代现有技术的电缆。
核电站的设计复杂、要求精密，线缆是一个核电站的动脉血管，是相当重要的一个组成部分。堆顶电缆位于反应堆的顶部、驱动机构和堆顶的插件板之间，一类是位于驱动机构6芯接线盒和堆顶插件板之间的，用于向驱动机构磁轭线圈供电的电缆，称为堆顶棒控电缆(C类电缆)；另一类是位于棒位探测器9芯插座盒和堆顶插件板之间的，用于向棒位探测器初级线圈供电及次级线圈信号输出的电缆，称为堆顶棒位电缆(P类电缆)。棒控棒位系统通过升/降控制棒，来实现反应堆功率的快速调节；另外，在出现事故时，能迅速实现停堆，确保安全。该部位的使用环境比较恶劣，温度高、辐射剂量大。最早堆顶电缆使用的是以硅橡胶电缆为代表的挤出型塑料或橡胶作为绝缘和护套的电缆，由于该种电缆不能承受高温高辐射，因此在一段时间的使用后，电缆发生开裂，对核电站的安全运行形成隐患。后来改用矿物绝缘电缆，该电缆采用无机绝缘材料如氧化镁等，外护套为金属套管，非常坚硬不易弯曲，虽然该电缆具有良好的耐高温耐辐射性能，但安装和维修极不方便。在反应堆每年开盖进行检修和维护时，经常造成连接部位的损坏，使用铺设极不方便，增加了维护成本。因此迫切需要一种性能指标符合核电站反应堆的堆顶恶劣环境使用要求且相对柔软的电缆来替代现有技术的电缆。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适应核反应堆堆顶工作环境的电缆，包括棒控电缆和棒位电缆。该电缆性能指标要求能在180℃、累积辐照剂量2×105Gray的工况下使用40年；使用环境相对湿度为90％(正常工况)和100％(事故工况)；电缆弯曲半径10D，为软电缆。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：堆顶电缆由中心到外层顺序包括聚酰亚胺绝缘线芯、复合防潮层、金属屏蔽、套管，所述复合防潮层由中心到外层顺序包括挤出内衬层、聚酰亚胺薄膜绕包层，所述聚酰亚胺绝缘线芯由软结构导体外覆盖聚酰亚胺薄膜构成。
玻璃丝填充位于所述堆顶电缆中央，多根聚酰亚胺绝缘线芯环绕排列在玻璃丝填充的周围。复合防潮层还包括玻璃丝编织层，所述玻璃丝编织层位于所述聚酰亚胺薄膜绕包层的外侧。在复合防潮层最内侧的挤出内衬层和聚酰亚胺绝缘线芯之间设置玻璃丝包带绕包层。套管为氟塑料套管或聚酰亚胺套管。氟塑料套管与金属屏蔽之间存在间隙，而聚酰亚胺套管是紧密绕包在金属屏蔽上。
聚酰亚胺绝缘线芯中的软结构导体为第五类导体，该软结构导体采用铜丝和束线多层复绞构成。
金属屏蔽为镀镍铜丝编织结构。
本发明克服了现有技术中的不足。在有机材料中，能兼具耐高温和耐辐射性能的材料少之又少。聚酰亚胺的温度等级可以达到250℃，理论耐辐射剂量高达2×107Gray，且聚酰亚胺具有良好的电气性能。选用聚酰亚胺作为绝缘层确保了电缆在180℃、累积辐照剂量2×105Gray的工况下的40年寿命。本发明电缆的绝缘层、复合防潮层设计均采用了聚酰亚胺材料，克服了现有技术中无机材料作为绝缘材料等时的电缆硬度过大的缺陷。
本发明电缆的导体采用第五类导体等的软结构导体，并采用多层复绞的方式，这样可以满足软电缆弯曲半径10D的要求。由于使用环境相对湿度较大，必须对绝缘层形成防水的保护，因此必须在电缆中设计复合防潮层。复合防潮层由挤出内衬层、聚酰亚胺薄膜绕包层组成，这样的结构既阻止了潮气的进入又保证了电缆耐高温耐高辐射的要求。
本发明软电缆的结构更方便核电厂的安装及每年的开盖维修保养，并减少了保养成本。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：堆顶电缆由中心到外层顺序包括聚酰亚胺绝缘线芯、复合防潮层、金属屏蔽、套管，所述复合防潮层由中心到外层顺序包括挤出内衬层、聚酰亚胺薄膜绕包层，所述聚酰亚胺绝缘线芯由软结构导体外覆盖聚酰亚胺薄膜构成。
玻璃丝填充位于所述堆顶电缆中央，多根聚酰亚胺绝缘线芯环绕排列在玻璃丝填充的周围。复合防潮层还包括玻璃丝编织层，所述玻璃丝编织层位于所述聚酰亚胺薄膜绕包层的外侧。在复合防潮层最内侧的挤出内衬层和聚酰亚胺绝缘线芯之间设置玻璃丝包带绕包层。套管为氟塑料套管或聚酰亚胺套管。氟塑料套管与金属屏蔽之间存在间隙，而聚酰亚胺套管是紧密绕包在金属屏蔽上。
聚酰亚胺绝缘线芯中的软结构导体为第五类导体，该软结构导体采用铜丝和束线多层复绞构成。
金属屏蔽为镀镍铜丝编织结构。
本发明克服了现有技术中的不足。在有机材料中，能兼具耐高温和耐辐射性能的材料少之又少。聚酰亚胺的温度等级可以达到250℃，理论耐辐射剂量高达2×107Gray，且聚酰亚胺具有良好的电气性能。选用聚酰亚胺作为绝缘层确保了电缆在180℃、累积辐照剂量2×105Gray的工况下的40年寿命。本发明电缆的绝缘层、复合防潮层设计均采用了聚酰亚胺材料，克服了现有技术中无机材料作为绝缘材料等时的电缆硬度过大的缺陷。
本发明电缆的导体采用第五类导体等的软结构导体，并采用多层复绞的方式，这样可以满足软电缆弯曲半径10D的要求。由于使用环境相对湿度较大，必须对绝缘层形成防水的保护，因此必须在电缆中设计复合防潮层。复合防潮层由挤出内衬层、聚酰亚胺薄膜绕包层组成，这样的结构既阻止了潮气的进入又保证了电缆耐高温耐高辐射的要求。
本发明软电缆的结构更方便核电厂的安装及每年的开盖维修保养，并减少了保养成本。
附图说明
图1是本发明的实施例1结构图
图2是本发明的实施例2结构图
图2是本发明的实施例2结构图
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施例1如图1所示，本发明的电缆结构，由内至外分别由玻璃丝填充1、多根聚酰亚胺绝缘线芯2(以下简称PI绝缘线芯2)、玻璃丝包带绕包层3、挤出内衬层4、聚酰亚胺薄膜绕包层5(以下简称PI薄膜层5)、玻璃丝编织层6、金属屏蔽7、氟塑料套管8组成。
其中，挤出内衬层4、PI薄膜层5和玻璃丝编织层6组成复合防潮层。
玻璃丝填充1位于电缆中央，多根PI绝缘线芯2环绕排列在玻璃丝填充1的周围。
PI绝缘线芯2由软结构导体外覆盖聚酰亚胺薄膜构成。绝缘材料采用聚酰亚胺，采用绕包并烧结的方式构成绝缘层。聚酰亚胺薄膜采用绕包并烧结的方式构成绝缘层。
PI绝缘线芯2的软结构导体为第五类导体，采用多层复绞的方式构成，先由7根铜丝束合，然后再用19股束线绞合。
氟塑料套管8与金属屏蔽7之间具有间隙。
玻璃丝填充1为无硼无碱玻璃丝绳，玻璃丝包带绕包层3为无硼无碱玻璃丝包带。绝缘线芯成缆时由无硼无碱玻璃丝绳填充并由无硼无碱玻璃丝包带绕包。
金属屏蔽7采用镀镍铜丝编织构成，屏蔽密度不小于80％。
实施例2如图2所示，本发明的电缆结构，由内至外分别由玻璃丝填充1、多根PI绝缘线芯2、玻璃丝包带绕包层3、挤出内衬层4、PI薄膜层5、金属屏蔽7、聚酰亚胺套管11组成。聚酰亚胺套管11紧密绕包在金属屏蔽7上。其中，挤出内衬层4、PI薄膜层5组成复合防潮层。其他结构同实施例1。
实施例1如图1所示，本发明的电缆结构，由内至外分别由玻璃丝填充1、多根聚酰亚胺绝缘线芯2(以下简称PI绝缘线芯2)、玻璃丝包带绕包层3、挤出内衬层4、聚酰亚胺薄膜绕包层5(以下简称PI薄膜层5)、玻璃丝编织层6、金属屏蔽7、氟塑料套管8组成。
其中，挤出内衬层4、PI薄膜层5和玻璃丝编织层6组成复合防潮层。
玻璃丝填充1位于电缆中央，多根PI绝缘线芯2环绕排列在玻璃丝填充1的周围。
PI绝缘线芯2由软结构导体外覆盖聚酰亚胺薄膜构成。绝缘材料采用聚酰亚胺，采用绕包并烧结的方式构成绝缘层。聚酰亚胺薄膜采用绕包并烧结的方式构成绝缘层。
PI绝缘线芯2的软结构导体为第五类导体，采用多层复绞的方式构成，先由7根铜丝束合，然后再用19股束线绞合。
氟塑料套管8与金属屏蔽7之间具有间隙。
玻璃丝填充1为无硼无碱玻璃丝绳，玻璃丝包带绕包层3为无硼无碱玻璃丝包带。绝缘线芯成缆时由无硼无碱玻璃丝绳填充并由无硼无碱玻璃丝包带绕包。
金属屏蔽7采用镀镍铜丝编织构成，屏蔽密度不小于80％。
实施例2如图2所示，本发明的电缆结构，由内至外分别由玻璃丝填充1、多根PI绝缘线芯2、玻璃丝包带绕包层3、挤出内衬层4、PI薄膜层5、金属屏蔽7、聚酰亚胺套管11组成。聚酰亚胺套管11紧密绕包在金属屏蔽7上。其中，挤出内衬层4、PI薄膜层5组成复合防潮层。其他结构同实施例1。