Kabely jaderných elektráren se používají hlavně v budovách jaderných reaktorů, pomocných jaderných budovách a budovách parních turbín. K pokládání kabelů se obecně používají potrubí nebo kabelové kanály, u nichž se vyžaduje spolehlivá životnost, tepelná stabilita, odolnost proti vlhkosti, chemická stabilita a odolnost proti záření.
Aby se zajistila vysoká spolehlivost návrhu systému a zabránilo se vážným ekonomickým důsledkům způsobeným poškozením zařízení, jsou obvykle používány opakované vícekanálové nezávislé linkové systémy a zařízení. Pro napájecí kabely se obvykle používají dvě sady systémů nezávislých vedení a pro ovládací kabely se používají tři sady systémů nezávislých vedení.
Běžné typy kabelů pro jaderné elektrárny jsou: 6 / 10kV a 0,6 / 1kV napájecí kabely, 0,6 / 1kV ovládací kabely, 300 / 500V přístrojové kabely a 300 / 500V kompenzační kabely.
V následující tabulce je tabulka specifikací tuzemské společnosti:
Tabulka 11 Název modelu kabelu jaderné elektrárny třídy E
Jméno modelu
1E napájecí kabel třídy K3 pro měděné jádro YJYK3 zesítěné polyethylenem izolované bezhalogenové nízko kouřové polyolefinové pláště
YJY23K3 měděný vodič zesítěný ocelovou páskou izolovanou ocelovou páskou pancéřovaný bezhalogenový nízko kouřový polyolefinový plášť jaderné elektrárny třídy 1E K3 napájecí kabely
Měděné jádro zesítěné polyethylenem izolované bezhalogenové nízkokouřové nehořlavé termosetové pláště jaderná elektrárna 1E třída K1 napájecí kabely
YJYJ23K1 měděné jádro zesítěná ocelová páska izolovaná z polyethylenu izolovaná bezhalogenová nízkokouřová nehořlavost tepelně nastavitelná plášťová jaderná elektrárna výkonové kabely třídy 1E K1
KYJYK3 měděné jádro zesítěné polyethylenem izolované bezhalogenové nízko kouřové polyolefinové opláštěné jaderné elektrárny 1E třídy K3 řídicí signální kabely
KYJY23K3 měděný vodič zesítěný ocelovou páskou izolovanou ocelovou páskou pancéřovaný bezhalogenový nízko kouřový polyolefinový plášť jaderné elektrárny třídy 1E řídicí signální kabely K3
Měděné jádro, zesítěný polyetylén izolovaný, bezhalogenový, nízko kouřový, nehořlavý, tepelně nastavitelná plášťová jaderná elektrárna, řídicí signální kabely K1 třídy 1E
Měděné jádro zesítěná polyethylenem izolovaná ocelová páska pancéřovaná bezhalogenová, nízko kouřová, nehořlavá termosetová plášťová jaderná elektrárna třídy 1E K1 ovládací signální kabel
Kabely třídy 1E používané v jaderných elektrárnách jsou rozděleny do tří kategorií podle bezpečnostních kategorií zařízení elektrického systému jaderných elektráren: K1, K2 a K3.
Bezpečnostní kategorie K1, K2 a K3 jsou definovány takto:
Elektrický pohon třídy K1.
Instalován v kontejnmentu jaderného reaktoru a schopný vykonávat své předepsané funkce za normálních podmínek prostředí a při zatížení SL2 (bezpečné vypnutí při zemětřesení) a během nebo po nehodě.
Elektrický pohon třídy K2.
Instalován v kontejnmentu jaderného reaktoru a schopný vykonávat své předepsané funkce za normálních podmínek prostředí a při zatížení SL2 (bezpečné vypnutí při zemětřesení).
Elektrické pohony třídy K3.
Je instalován mimo kontejnment jaderného reaktoru a plní své předepsané funkce za normálních podmínek prostředí a při zatížení SL2 (bezpečné vypnutí při zemětřesení).
Provozní prostředí tří typů kabelů je velmi odlišné, přičemž třída K1 má nejnáročnější provozní prostředí a nejpřísnější požadavky na výkon kabelů. Kabely mohou být uvedeny do provozu pouze simulací testu ztráty chladicí kapaliny (LOCA).
Podle skutečného provozního prostředí kabelu bude uvnitř i vně ContainmentVessel přísně testováno, když se v jaderné elektrárně vyskytne LOCA.
Někteří lidé si myslí, že kabel instalovaný v budově jaderného reaktoru by měl být simulován testem LOCA;
Zadruhé, pouze díky schopnosti vyrábět kabely třídy 1E K1 lze prokázat, že výrobce kabelů je plně schopen vyrábět kabely jaderné kvality. Nejlepší je určit konstrukční návrh a výkonové ukazatele kabelů podle konkrétních podmínek dvou provozních prostředí budovy reaktoru a budovy jaderné pomocné elektrárny.
1. Testujte obsah
(1) Typová zkouška základního výkonu kabelu;
2) Kabely musí být schopny projít zkouškou vertikálního spalování kabelů ve tvaru svazku uvedených v EEE383;
(3) Zkouška koncentrace kouře;
(4) Zkouška uvolňování plynu hotového materiálu pláště kabelu během spalování;
(5) Test elektrického stárnutí silových kabelů;
(6) Zkouška dlouhodobého hodnocení tepelné odolnosti izolačních a plášťových materiálů;
(7) Simulační zkouška tepelného stárnutí ekvivalentní 50 letům provozu;
8) Ekvivalentní simulační zkouška stárnutí zářením probíhající po dobu 50 let;
(9) Simulovaný seismický test;
(10) Ekvivalentní 50letý test expozice záření LOCA, simulační test LOCA (vysoká teplota, vysokotlaká vodní pára);
(11) Zkouška kontroly výkonu.
Mezi nimi (1) ~ (3) jsou typové testy, (7) ~ (10) jsou simulační testy prostředí a (8) a (10) jsou prováděny po 7. testu.
Mezi zkoušky kontroly výkonu patří zkouška napětím, zkouška spalování, měření pevnosti v tahu izolace a pláště, prodloužení při přetržení atd.
Stanoví se konkrétní podmínky provozního prostředí.
2. Zkušební metoda
A. Test elektrického stárnutí silových kabelů po 5 000 hodinách
Napájecí kabely musí projít testem elektrického stárnutí po dobu 5 000 hodin, který musí být proveden v souladu s normou lEC60502.
Podmínky testu jsou následující:
(1) Délka vzorku kabelu: nejméně 30 m;
(2) Napětí: Napětí mezi fázemi (je jmenovité napájecí napětí mezi vodiči kabelu);
(3) Aplikujte proud: Proud by měl procházet kabelem, aby teplota vodiče dosáhla 95 ~ 100 ° C;
(4) Doba trvání cyklu: zahřívání po dobu 8 hodin, poté chlazení po dobu 16 hodin;
(5) Doba zkoušky nesmí být kratší než 5 000 h (konkrétně 209 teplotních cyklů).
Výsledky testu: Kabel by se neměl během testu zlomit.
Zkušební napětí a doba zkoušky se stanoví na základě indexu životnosti izolace kabelu (N) s určitou bezpečnostní rezervou. Rovnice životnosti elektrického stárnutí je: Unt=C [(1), U je napětí přivedené na kabel; n je index života; T je doba elektrického rozbití; C je konstanta (související se strukturou atd.)].
Pokud je index životnosti použitého zesítěného polyethylenu N ≥ 9, musí být životnost kabelu jaderné elektrárny 50 let. Rovnici (1) lze použít k výpočtu vztahu napětí a času.
Například pokud je pracovní napětí U=10 kV, požadovaná pracovní doba t=348000 h (50 let);
Je-li zkušební napětí 20 kV, musí být zkušební doba 5 000 h.
Dosazením výše uvedených parametrů do rovnice (1) lze získat, že:
Řešení lze získat jako n=6,45, méně než 9, což naznačuje, že zkušební metoda má bezpečnostní rezervu.
B. Zkušební zkouška na dlouhodobou tepelnou odolnost izolačních a plášťových materiálů
Podle normy IEC60216 a normy IEEE383-74 je doporučeným matematickým modelem pro urychlení stárnutí nekovových materiálů Arrhenius' empirický vzorec: In=ab / T (2), označuje životnost produktu při teplotě T (h);
T je provozní teplota (K);
A a B jsou neurčené koeficienty.
Vzorec (2) se používá po celá desetiletí a v mnoha případech se ověřuje jeho účinnost.
Neurčené koeficienty A a B lze vypočítat na základě nastavené pracovní teploty a poté pomocí vzorce (2) vypočítat životnost. Pokud je hodnota větší než očekávaná, budou splněny požadavky na návrhovou životnost.
(1) Stanovení zkušební teploty a času.
Konvenční zkouška stárnutí je 135 168 a 168 h, takže 135 ℃ lze určit jako minimální zkušební teplotu.
Zkušební protokoly odkazují na normu IEC60216 GG; k určení zkušebních postupů tepelného stárnutí a!
Obecný postup pro vyhodnocení výsledků zkoušky" a standard IEEE383.
Zkušební teplotní rozdíl vyhodnocení životnosti každé úrovně je 15 °, existují čtyři zkušební teplotní body, maximální zkušební teplota je 180 °.
Experiment trval asi 5 000 hodin.
(2) Výběr parametrů ukončení životnosti.
V procesu tepelného stárnutí izolačních materiálů existují dva charakteristické parametry, a to pevnost v tahu a prodloužení při přetržení. V tomto testu je rychlost poklesu prodloužení při přetržení rychlejší než rychlost v tahu, takže prodloužení při přetržení je považováno za parametr hodnocení životnosti.
Podle výpočtu poloměru ohybu pokládky kabelu nesmí skutečné prodloužení izolace překročit 10%.
Původní prodloužení při přetržení měřeného vzorku bylo 160%. Za předpokladu, že retenční rychlost prodloužení při přetržení byla 50% jako konečný bod životnosti, prodloužení při přetržení bylo stále 80%, což poskytlo dostatečný bezpečnostní faktor pro kabel v provozu.
(3) Zpracování dat a výpočet životnosti.
Podle IEC60216-1 a souvisejících matematických principů byla Arrheniova křivka nejprve nakreslena metodou kreslení podle předpokládaného bodu konce životnosti.
Současně se vypočítají neurčené koeficienty A a B, aby se určil vztah mezi teplotou a životností testovaného materiálu. Pokud vypočtená hodnota životnosti není menší než 50 let při 90 °, posoudí se, že materiál má kvalifikovanou životnost 50 let.
C. Simulační test tepelného stárnutí ekvivalentní 50 letům provozu
Podle standardu THE IEEE383-74 byl simulační test tepelného stárnutí hotových vzorků kabelů proveden umístěním kabelu do cirkulační pece při určité teplotě a čase s využitím dat vyvinutých technologií Arrhenius.
Tepelné charakteristiky izolačních a plášťových materiálů musí být založeny na výsledcích hodnocení tepelné životnosti.
Arrheniova křivka a vztah mezi teplotou a životností zavedených materiálů s životností 50 let byly použity jako základ pro stanovení dat simulačních zkoušek stárnutí kabelů hotových výrobků.
Byla stanovena Arrheniova křivka a vztah mezi teplotou a životností, které se považují za bod před koncem životnosti, kdy je prodloužení materiálu&# 39 při rychlosti zadržení při přetržení 50%. Simulační zkouška tepelného stárnutí hotových vzorků kabelů odpovídající 50 let by měla být provedena při 90 ° C.
V Arrheniově křivce se vytvoří nová křivka a vztah mezi teplotou a časem podle rovnice (2) a známé strmosti pro výběr teploty a času simulačního testu.
D. Ekvivalentní simulační zkouška stárnutí záření probíhající po dobu 50 let
Hotové vzorky kabelů pro zkoušky zářením by měly projít simulačními testy tepelného stárnutí ekvivalentními 50 letům provozu.
Ekvivalentní simulační test stárnutí záření prováděný po dobu 50 let bere jako radioaktivní zdroj C60 a míra záření není vyšší než 1,0 × 104 Gy / ha dávka záření je 2,5 × 105 Gy, což splňuje požadavky na odolnost kabelu proti záření podle normální podmínky prostředí dávky záření v jaderném pomocném zařízení a reaktorovém zařízení.
E. Simulované seismické testy
Vzorek kabelu je navinut kolem zkušebního válce s průměrem 20D (D je vnější průměr kabelu) po dobu nejméně jedné otáčky a poté se postup opakuje v opačném směru pro jeden cyklus, celkem dva cykly.
Po navíjecím cyklu byl vzorek navinutý na válci vložen do pece vyhřívané na jmenovitou pracovní teplotu kabelu po dobu 24 hodin. Po ochlazení byla provedena specifikovaná zkouška kontroly výkonu.
F. ekvivalent
Testy radiační expozice během 50 let PROVOZOVÁNÍ LOCA, simulované testy LOCA (expozice při vysoké teplotě a vysokotlaké vodní páře)
LOCA (Lossofcoolantaccident) je také známá jako nehoda ztráty vody v lehkovodních reaktorech.
Ke ztrátám chladicí kapaliny někdy dochází v systémech vroucích vodních reaktorů (BWR) nebo tlakovodních reaktorů (PWR) v důsledku úniku potrubí nebo jiných příčin.
V tomto případě jsou kabely uvnitř i vně zadržovací nádoby vystaveny různým stupňům tepla a tlaku, chemickým postřikům a historicky vysokým dávkám gama záření.
V jaderných elektrárnách lze bezpečně použít pouze kabely testované prostřednictvím tohoto simulovaného stavu LOCA.
Kabely v budově reaktoru, uvnitř i vně kontejnmentu, by proto měly být testovány na LOCA.
G. Zkouška kontroly výkonu
Zkoušky kontroly výkonu zahrnují zkoušky tlakem, zkoušky spalování, zkoušky izolačního odporu, pevnosti v tahu izolace a pláště a zkoušky prodloužení při přetržení. Zkoušky izolačního odporu, pevnosti v tahu a prodloužení při přetržení jsou pouze informativní.
Vydržte zkoušku napětím: ohněte vzorek o průměru ohybu 40krát větším, než je průměr kabelu ve vzorku, a poté na 5 minut přikládejte napětí s gradientem 3,15 kV / min. Kabel by se neměl zlomit.