摘要:安全壳内电缆对核电厂安全运行和安全停堆起着重要作用。介绍了AP1000核电厂安全壳内电缆鉴定的主要项目和方法,探讨了热老化试验、辐照老化试验、DBA试验、长期浸没试验等关键试验,分析了试验过程中面临的问题并给出了解决办法,为核电厂电缆鉴定试验以及完善国内相关规范标准提供参考。
A P1000是我国从美国西屋公司引进的第三代核电技术,其安全系统采用非能动设计理念,相比于传统的二代核电技术,AP1000核电厂安全系统的设计发生了创新性变化,其安全壳内电缆的性能要求与二代核电站相比有所提高,鉴定要求也更为严苛。本文对A P1000壳内电缆鉴定的基本过程和方法进行了介绍,重点探讨辐照老化、DBA试验、长期浸没等关键试验,分析试验难点及解决办法。二代M310堆型为法国技术,电缆设计及鉴定采用的是法国RCC-E标准,而AP1000堆型是美国技术,电缆设计及鉴定采用IEEE和IEC标准,同时满足我国核设施监管法规HAF的要求。AP1000壳内电缆鉴定试验主要采用的法规和标准见表1。
2 试验样品的选择
IE E E 383对型式试验样品要求进行了规定,试验样品应包括导体、绝缘、填充、护套、包带、总护套。为保证鉴定样品的代表性,鉴定样品应符合IEEE383提出的选样原则:(1)制造过程和制造过程控制相同;(2)包含相同材料;(3)相同或更高的使用级别;(4)相同或更高的电压运行水平;(5)结构或外形能够保持对今后合格的电缆种类的代表性。AP1000壳内电缆鉴定试验样品选型及分析见表2。
3 性能试验
3. 1 I EC型式试验
IEC型式试验是电缆常规性能的试验项目,包括电气型式试验和非电气型式试验。通用特性主要满足IEC标准体系要求。本文列出试验项目,不做详细介绍。
3.1.1电气型式试验
中压电力电缆电气型式试验包括:常态下局部放电;弯曲后局部放电;tgδ;热循环后局部放电;冲击电压试验及随后的交流耐压试验;4h交流电压试验;导体屏蔽电阻率;绝缘屏蔽电阻率。
低压电力和控制电缆、仪表和热电偶电缆的电气型式试验包括:导体直流电阻、绝缘线芯电压试验以及20. 90℃绝缘电阻常数试验。
3. 1.2非电气型式试验
非电气型式试验主要包括绝缘和护套两部分。绝缘和护套机械物理性能主要的试验项日包括:老化前抗张强度、断裂伸长率、热延伸试验、耐臭氧试验、吸水试验、老化前后绝缘屏蔽剥离试验(适用于中压电力电缆)等。
3.2性能鉴定试验
壳内电缆的耐久性和耐核环境性能是区别于普通电缆的重要指标,其鉴定试验包括:热老化试验、正常工况下辐照老化试验、设计基准事故(DBA)工况下辐照暴露、DBA试验、DBA及之后的长期浸没试验(又称护套完整性试验)。
3.2. 1热老化试验
A P1000核电厂电缆寿命要求为60年,等效的60年热老化模拟试验是按照Arrhenius技术制定的数据,将电缆放置在一定温度的空气循环烘箱内进行一定时间的模拟。在此之前,需完成绝缘和护套材料的长期耐热性能评定试验,将材料的温度与寿命的关系式作为老化模拟试验的依据。不同材料的电缆热老化条件有所不同,中压电缆老化条件为155℃×357 h,低压控制电缆老化条件为155 ℃×333 h,仪表电缆老化条件为155℃×108 h。在电缆完成一系列试验后,通过对电缆进行性能检查来评定是否达到了老化的要求。
3.2.2正常工况辐照老化试验
经过加速热老化试验后的电缆试样置于空气中进行钻60源Y照射。60年寿期内Y射线辐照累计剂量中压电缆18. 7 Mrad含10%裕量),低压及仪控电缆23. 1 Mrad含10%裕量),剂量率不大于1Mrad/h。
试验结束后:(1) 20倍弯曲成卷浸水耐压试验;(2)按照IEC 60332-23成束B类试验(中压为A类)。