近年來,國內因核電快速發(fā)展而引起各配套行業(yè)的極大關注,電線電纜行業(yè)作為重要的配套產業(yè)同樣如此,隨著李克強總理對沿海核電建設的重申,核電用電纜的需求會極大的上升,給國內的電線電纜生產企業(yè)帶來很好的發(fā)展契機。但是由于核電站對于核級電纜的標準要求很高,目前國內盡管有專門研發(fā)和生產核級電纜的電纜企業(yè),但是真正能夠生產出優(yōu)秀的核級電纜的企業(yè)還在少數。
認識K3類電纜
電纜的運行壽命和評定壽命是國內電纜行業(yè)的慣用術語,與美國IEEE 383-1974(1980年重新確認)核電站用IE級電纜、現場接頭和連接件型式試驗標準的術語略有差異,該標準命名為安裝壽命和驗證壽命。安裝壽命定義為:設備從安裝到拆除,設備可以符合設計和系統(tǒng)要求的期限。驗證壽命的定義為:設計一套特殊工作條件方案,該方案的試驗時限能證實設備符合要求的性能,因此驗證壽命也可理解為資質壽命。為驗證壽命所擬訂的各種試驗方案,它們的條件和時間不一定相同,但是從邏輯上講,驗證壽命應當能證明符合安裝壽命的期望值。
驗證壽命有一定的抽象含義,阿累尼烏斯公式是常用的手段。另外美國EBASCO火力發(fā)電規(guī)范中命名為服務壽命和推算壽命。這些名稱雖不同,但要說清楚的是同一個問題,就是電纜究竟可使用多長時間。IE級電纜運行壽命要求為40年,后來又傾向提高到60年,對于一種新材料在未取得實際40或60年運行經驗前,只能用加速老化試驗數據推算出壽命。新材料壽命評定試驗是一項研究工作,40或60年時間很長,用相對較短時間加速老化試驗,推算結果也不會剛好等于40年,可能為20-80年之間,這也不能輕易判定20年不可取,80年一定很安全。
阿累尼烏斯公式雖然是一種驗證壽命的重要也是常用手段,但它并非是標準的考核指標,比如40年的時間顯然有很長,用相對較短時間加速老化試驗,推算結果,也不會剛好等于40年,可能是在20-60年之間,因此說,它不能輕易判定新材料是否符合使用要求。
加速老化試驗方案設計的溫度范圍、溫度級差、試樣形狀、試樣與空氣接觸表面積、試樣厚度、試樣制作工藝、批量試樣材質均勻性、試樣壽命終止參數以及烘箱換氣量等等,均對推算結果有影響。設計一個比較完美的方案,需要經過多次的前期驗證工作,才能得到比較滿意的結論。
如今,我國生產的1E級K3類電纜已有多年,通過鑒定的產品,都進行過40年壽命評定。出于各種利益,有的認為有效;有的認為基本可信;有的認為基本不可信;更有的認為要全盤推翻,從新開始洗牌。其實只要最終用戶認可,才是最實在的。這一解釋可參考EBASCO規(guī)范對于物理壽命試驗的結論中得到證實,這個結論說明:在電纜設計壽命期間,電纜工作中所出現情況,在實驗室內找不到完全等效施加物理條件的加速試驗方法,只得應用阿累尼烏斯技術或其他實驗室技術。加速熱壽命試驗只能提供材料的相對熱壽命數據,進一步看,由丁基橡膠絕緣電纜推測的結果說明,采用阿累尼烏斯技術的加速壽命試驗數據,外推法所導出的壽命時間,比實際壽命低。
雖然這樣的數據,作為許可的概括性原則是不充分的。然而看來似乎可以說明這樣一點:一種新型絕緣加速熱壽命情況,與這種新絕緣已經得到充分確認具有優(yōu)越的長期服務記錄,二者的對比是這種新絕緣能夠長期使用的有利的證明》。從這個結論得到啟發(fā),用于低壓電纜的正常質量的非阻燃交聯聚乙烯絕緣,自發(fā)明至今最長的輻照交聯已超過50年,化學交聯和硅烷交聯也超過40年,從長期90℃熱壽命來看,達到40年的運行壽命國際上已沒有懷疑。但是用于低壓電纜的正常質量的高填充物無鹵阻燃交聯聚乙烯絕緣,自發(fā)明至今最長的材料未超過30年,實際使用中未發(fā)生熱老化而失效,當然要證明達到40年運行壽命的理由還不夠充分。
K1類電纜與K3類電纜的差距
2000年前后,少數企業(yè)開發(fā)1E級K1類電纜。在制造技術方面進展還比較順利,但由于試驗裝備和試驗技術條件不夠成俗,產品遲遲不作鑒定。K1類電纜的用量比K3類電纜少得多,而開發(fā)成本高出數倍,因此研發(fā)K1類電纜廠也相對少得多。目前少數電纜廠的一部分K1類品種電纜通過了技術鑒定。根據經驗,K1類電纜采用乙丙橡膠絕緣和乙丙橡膠護套結構,比較有把握通過泄漏事故試驗。交聯聚烯烴絕緣和交聯聚烯烴護套結構,相對不易通過泄漏事故試驗。當然不是排斥采用交聯聚烯烴。
目前國內的泄漏事故試驗,在原則上參考IEEE383-1974進行,該標準本身也說明試驗條件允許變動,前幾年國內試驗設備不完善,試驗方法未規(guī)范化。目前包括北京、上海在內的國內一線城市都基本具備了泄漏事故試驗的基本能力。但關于泄漏事故試驗的具體程序,國外、國內都不完全相同。比如就是同一個國家,現在和過去的程序也不完全相同??偟膩碚f,由于試驗經驗不夠,目前要肯定哪一種程序,最為正統(tǒng),最有權威性,還需要進一步研討。
目前,縱觀國內近萬家電纜生產企業(yè),能夠通過K1類電纜鑒定的企業(yè)少之又少,但是因為核電站建設吸引了全國乃至全球的眼光,以及近年來國內電纜行業(yè)加大技術研發(fā)力度的呼吁空前高漲,近年來關于核級電纜研發(fā)的力度明顯增加、技術水平得到快速的發(fā)展,在這樣的發(fā)展態(tài)勢下,我們相信全面完成核級電纜的國產化已經近在眼前。