1E核级电缆的鉴定与试验

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1、P a g e 1 1E核级电缆的鉴定与试验 2009- 2- 12 仅供参考，欢迎交流。 P a g e 2 一、前言 设备鉴定意义 设备鉴定的类别 二、一般1E电气设备的鉴定过程 1E级电气仪表设备的安全功能 核级电气设备清单举例 一般电气设备的鉴定阶段和过程 重要试验介绍（老化试验（热老化和辐照老化），燃 烧试验，事故辐照试验、LOCA试验） 三、1E电缆的鉴定过程 核级电缆的特性 核级电缆鉴定的标准比较 鉴定电缆种类 功能验证与试验过程 四、1E电缆鉴定常见问题 P a g e 3 一、前言 1 、设备鉴定意义 设备鉴定的目的就是证实安全相关设备在正常以及事故 荷载下，能够执 行其预期

2、安全功能。 维持核电厂安全且使其系统与设备具有必要的可靠性，在设计中对核安 全系统都采用了冗余与多样性设计。通过提供多通道（冗余），则在系 统内一通道中发生的设备随机故障就不会阻止其安全功能的实现，因为 其他独立通道可以完成相同的功能。核电厂的这种设计方法要求这样一 种保证，即：冗余系统不会被共因故障造成同时不可用。所谓共因故障 是指由同一原因造成的设备或系统故障，其可能产生于设备的设计、制 造、运行、环境或人为因素等。 防止环境因素（包括正常运行工况、L O C A 工况与地震工况）诱导产生 共因故障的重要方法就是对核安全相关设备进行设备鉴定。 P a g e 4 2 、设备鉴定的类别 按照

3、R C C E 规则的规定，根据鉴定设备所处的位置及其安 全功能备，设备鉴定分为以下三种类别： K 1 类： 指安装在安全壳内，在事故期间或/ 与事故后要求 完成预定 安全功能的设备，要求抗S S E 地震。 K 2 类： 指安装在安全壳内，事故后无预定安全功能要 求，但要求抗S S E 地震。 K 3 类： 指安装在安全壳外，在事故后要求完成预定安全 功能的设备，要求抗S S E 地震。 P a g e 5 K1 K2 K3 K3 K3 K3 MX LX WX NX RX NX KX 鉴定类别分布简图 注意: 选用鉴定设备时，可以以高代低，但不能以低代高。 P a g e 6 二、一般1 E

4、 电气设备的鉴定过程 1 、1 E 级电气仪表设备的安全功能 安全通道任一环节的失效，都会导致整条线路的安全功能丧失。因此，鉴定是 对整个安全通道的鉴定，即不仅要对主设备，还要对其附属设备进行鉴定。如 一安全相关测量通道，不仅要对探头进行鉴定，还要对与其相连的信号电缆、 电缆接头、接线盒以及贯穿件等进行鉴定。对这一线路内任一物项的更换维 护，都要考虑设备鉴定问题。 K1传感器贯穿件K3机柜 B0A 8NA12K1电缆 K3电缆 K1传感器贯穿件K3机柜 B0A 8NA12K1电缆 K3电缆 K1传感器贯穿件K3机柜 B0A 8NA12K1电缆 K3电缆 2 、1 E 电气设备鉴定清单举例 P

5、a g e 7 3 、一般电气设备的鉴定阶段和过程 1 ）1 E 设备通用鉴定程序 下面以E DF 文件HM- 6 3 - 7 1 9 5 - 8 的内容介绍过 程，但E DF 新文件 HM- 6 3 / 9 4 8 3 - 1 9 9 1 替代了 该老版本文件，但试验过程一样。 2 ）K 1 电气设备鉴定标准为N F M6 4 - 0 0 1 ( 1 9 9 1 ) 3 ）1 E 电缆的鉴定过程在后面专门介绍。 P a g e 8 4、几个基本试验介绍（主要为后面电缆的试验做铺垫，不 介绍抗震试验，因为电缆不需做抗震试验） 1）老化试验（热老化和辐照老化） 这是评价设备性能随时间变化的试验。

6、 热老化试验（见RCC E B6231），这是一种干热试验。试验条件符合 IEC 68 2 2出版物的条件（Bb和Bd试验 1974）。 美国采用阿伦尼乌斯ARRHENIUS公式，即：ts/ta=e(/k)(1/Ts- 1/Ta)，法国经研究认为，ARRHENIUS公式只适用于结构简单设 备，不适用于复杂设备，其加速热老化采用定律公式，既 设备温度每升高，其寿命减少一半。其规定在下 进行h试验模拟。 相反，试验温度每降低10 ，对应试验期限加一倍。 注：法国标准对电缆直接就规定为135 240小时。 2 ) 10 135 ( 2 ) 10 135 ( P a g e 9 辐照老化 本老化试验为

7、反应堆正常运行期间的耐辐照试验（只对K1 和K2类设备） （见RCC E B6234） 辐照老化的试验条件：（NF M64- 001规定） 1、辐照环境温度703； 2、正常条件下的辐照老化，剂量控制在（10.5)kGy/h； 3、累计剂量250kGy5%。 注：电气贯穿件：剂量控制在（0.20.1)kGy/h，累计剂量 50kGy15%。 P a g e 1 0 2）事故情况下的耐辐照试验（NF M64- 001规定） 试验条件： 1、辐照环境温度：703； 2、空气标准剂量：（10.5)kGy/h； 3、累计剂量：600kGy P a g e 1 1 3）LOCA试验（该部分重点介绍） 1

8、 、两次冲击； 2 、化学溶剂释放及喷淋。 溶液的初始成分如下：硼酸的重量含量：1 . 5 %；氢氧化钠的 重量含量：0 . 6 %；2 0 时的P h 值：9 . 2 5 。） 以法国标准为例详解试验过程，详见下图及其说明。 另附I E E E 3 8 2 - 1 9 9 6 标准图例 P a g e 1 2 安全壳内热动力学条件模拟试验 （HM- 63- 9483- 1991）（DBE试验曲线 ） 156 100 50 560 200 100 Temperature ( C) Pressure (kPa) 24 h12 min24 h96 h240 h Natural cooling 1s

9、t shock2nd shockPost accident 02134 5 6 78 阶段4,5：自 然冷却至50 度，降至常压 后，维持24 小时。 阶段1，2：30秒 达到156摄氏度 和绝对压力 5.6bar，持续12 分钟。 阶段6：30 秒达到156 摄氏度和绝 对压力 5.6bar，持 续96分钟 。 *在阶段6，t=200秒时将化学溶液喷雾到设备上，直至阶段6结束。 阶段7： 1005和 20050KPa(2 0.5bar)*，这些 数值对应的相对 湿度大于80%。 阶段7持续10天 。 阶段8 ：自 然冷 却 法国标准NF M64- 001- 1991 DBE试验曲线 P a

10、g e 1 3 过程介绍： 在模拟安全壳内事故的热动力和化学条件下的性能试验（见R C C E B 6 2 5 2 和 6 2 6 0 ） 该试验可验证设备在经受了可评价其性能随时间变化的某些试验之后，仍能在模 拟安全壳内事故的温度和压力组合条件下完成分配给它的功能。 试验条件及严格性： 将设备放在一个容器中，容器内的温度和压力按照图1 中的曲线变化。 按照该曲线标出的不同试验阶段如下： 阶段0 ：列出是为了记忆，阶段0 对应于安装结束和容器关闭，温度和压力符合 正常的大气条件。 阶段1 和阶段2 ：对应于通过升温对设备作预调整（阶段1 ），然后使容器内温度 稳定在5 0 1 0 （阶段2 ）

11、，压力保持在正常大气条件的容差范围内。阶段2 的 持续时间大于或等于2 4 小时，特定的规格书可以规定更长的持续时间。 阶段3 ：对应于施加到设备的热动力“第一个冲击”，在图2 中对其作了更完整 的描述，确定了容器中温度和压力的限值。冲击起始点的要求条件（露点温度 1 5 6 和绝对压力5 6 0 K P a （5 . 6 b a r ）在小于3 0 秒内达到。阶段3 的持续时间为 1 2 分钟，从上述条件达到的时刻开始起算，容器内的温度和压力按照图2 中的曲 线。 P a g e 1 4 阶段4和阶段5：对应于把容器与大气连通所得到的自然冷却（阶段4 ），直至容器内温度达到5010。然后将温

12、度稳定在这一数值（ 图5），而压力还保持在正常大气条件的容差范围内。阶段5的持续 时间大于或等于24小时，特定的规格书可以规定更长的持续时间。 阶段6：对应于施加到设备的热动力“ 第2个冲击” 。冲击起始点的要求 条件（露点温度156和绝对压力560KPa5.6bar）在小于30秒内达 到。阶段6的持续时间为96小时。 在蒸汽分压上叠加空气分压得到规定的总压力，空气是最早 在t=120秒最晚在30分钟时注入的。 在t=200秒时将化学溶液喷雾到设备上，直至阶段6结束。 这种溶液的初始成分如下： 硼酸的重量含量：1.5%； 氢氧化钠的重量含量：0.6%； 20时的Ph值：9.25。 喷淋流量为1

13、.02104m3/s.m2(面积)，面积是指投影到水平面上 的容器可用面积*。 P a g e 1 5 阶段7：一般来说对应于可能对容器进行人为干预之前的一 段时间，容器中的参考温度和压力分别为1005和 20050KPa(20.5bar)*，这些数值对应的相对湿度大于 80%。阶段7持续10天，除非特定的规格书有相反说明， 阶段7在阶段6结束后的一个短时间内就接着进行。 对于不同于100的试验温度，试验持续时间（ 用小时表示）可根据专门公式转换得出。 P a g e 1 6 IEEE382- 1996- - - 典型的PWR安全壳内LOCA曲线（DBE试验曲线） IEEE382要求的LOCA

14、曲线 P a g e 1 7 IEEE382- 1996- - - - 典型的PWR安全壳内LOCA/MSLB组合曲线（DBE 试验曲线） IEEE382要求的LOCA/MSLB曲线 P a g e 1 8 三、1E电缆的鉴定过程 1、核级电缆的特性 1E级K1类电缆在一般电缆的耐高温、耐低温、耐臭氧、耐 油、抗震、低烟无卤低毒、阻燃等机械物理的基础上，还必 须具有长期耐核环境条件的性能，按规定要能够依次满足三 种情况的要求，即正常、事故和事故后。因此，必须具有以 下特点： a.优异的电气性能、机械物理性能； b. 燃烧性能：包括无卤特性、低烟特性、低毒特性、阻燃特 性：低烟无卤低毒等要求一致

15、，成品电缆成束燃烧试验、单 根绝缘线芯燃烧试验； c.长期耐环境性能：用于CPR1000项目的1E级K1类电缆要 求在核岛工况下具有40年及以上的使用寿命（EPR项目要求 具有60年及以上的使用寿命），核岛工况包括运行条件下和 事故条件下电缆的耐受性能。 P a g e 1 9 2、核级电缆鉴定的标准比较 法国 1）RCCE（1984，1993，2002？）压水堆核电站核岛电气设备设计和建造规则 2）NF M64- 001（1991）在事故条件下,安装在压水堆安全壳内电气设备的鉴定程 序（本人注：法国K1电气设备鉴定标准） 3）HM639483 “ 压水堆核电站1E级设备鉴定的一般规格书（老E

16、DF文件为 HM/63 7195 8 ，在1991年3月被替代） 4）HM/62- 4165- RL/CA/ML K1类电缆的特定鉴定试验规格书（EDF文件） 5）CST 74C 06800（2004 ）核电站电缆技术规格书（新EDF文件） 在1982、1984年关于核级电缆的技术规格书有份：CST 74 C 057（ 70C PVC 电缆）和HN 33- S- 25 （ 90C 橡胶 EPDM/CSP 聚合物电缆) ，由于低烟无卤材 料的发展和运用， 1985、1986 年HN 33- S- 25 （橡胶材料）又分成中压电缆 (HN 33- S- 27), 低压电缆 (HN 33- S- 28测量和控制电缆 (HN 32- S- 01 and S- 02)，2004 年把以前的电缆标准都合并了EDF出版了新的技术规格书CST 74C 06800。 美国 1）ASME美国核电规范 2)IEEE323（1974、1983）核电站用1E级电气设备鉴定标准 3)IEEE383(1974、1983、2003