王世震 余周峰 楊寶松 郭唐文

福建福清核電有限公司 福建福清 350300

核電廠機(jī)組運(yùn)行中，對(duì)核燃料的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是保證機(jī)組安全的前提。而儀控領(lǐng)域電纜絕緣性能的好壞決定了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。因此保證處于核島惡劣環(huán)境下儀控測(cè)量電纜的絕緣性能則是重中之重。

1 背景

某核電廠機(jī)組運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)，儀控電纜絕緣性能出現(xiàn)降低。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)堆豎井至安全殼部件間的絕緣存在降低的現(xiàn)象。分析主要是環(huán)境濕度大導(dǎo)致的，使得反應(yīng)堆至安全殼部位相線間內(nèi)的電纜通道中形成較多的水汽，在豎井電纜端部產(chǎn)生凝結(jié)水，導(dǎo)致殼體中的電纜絕緣性能降低。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對(duì)電纜絕緣性能降低問(wèn)題進(jìn)行了分析和處理。

2 安全殼內(nèi)電纜絕緣性能下降的原因分析

豎井區(qū)域內(nèi)的電纜采用橫向布置，井壁部位的電纜接頭在孔道較低處，孔道中水汽會(huì)匯集到電纜的接頭部位，從而使電纜絕緣性能變?nèi)酢?/p>

首先取下在豎井壁部位的電纜接頭，對(duì)電纜和接頭的絕緣性能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該段電纜的絕緣性能較好，而接頭部位的絕緣性能降低，當(dāng)采用新的電纜接頭后電纜可以達(dá)到設(shè)計(jì)絕緣性能[1]。

機(jī)組進(jìn)行小修時(shí)，對(duì)豎井部位檢查發(fā)現(xiàn)電纜接頭處有較多的凝結(jié)水，存在著較為嚴(yán)重的環(huán)氧樹(shù)脂開(kāi)裂問(wèn)題。這是由于電纜接頭部位的環(huán)氧樹(shù)脂采用單一試劑和固化劑結(jié)合的方式，沒(méi)有雙試劑方式的效果好。利用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行處理和固化的電纜有較高的硬度，但不具備較好的耐熱、耐輻照能力，工作環(huán)境不能超過(guò)80 攝氏度。如果在高輻射和溫度改變幅度大的環(huán)境下，會(huì)產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。所以，殼體中電纜絕緣性能減弱的主要原因是沒(méi)有對(duì)電纜通道進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計(jì)，使得凝結(jié)水匯集在電纜接頭部位，而使得對(duì)電纜接頭進(jìn)行密封的環(huán)氧樹(shù)脂材料在受到輻射和溫度影響下產(chǎn)生裂縫，則水汽會(huì)進(jìn)入到接頭部位而導(dǎo)致電纜絕緣性能下降[2]。

3 殼體電纜絕緣問(wèn)題處理方案

3.1 總體思路

從核反應(yīng)堆豎井與安全殼部位間的電纜孔道無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體密封處理，核反應(yīng)堆在冷、熱態(tài)條件下，電纜通道中的溫度改變幅度較大，當(dāng)核反應(yīng)堆為冷態(tài)時(shí)水汽會(huì)在豎井內(nèi)的電纜接頭處形成凝結(jié)水。因此對(duì)保護(hù)殼內(nèi)電纜絕緣處理的重點(diǎn)在于對(duì)電纜接頭部位的處理，需要保證在凝結(jié)水的狀況中達(dá)到正常絕緣性能。解決措施為對(duì)保護(hù)殼中的電纜進(jìn)行換新，或者針對(duì)絕緣性能低的通道進(jìn)行單獨(dú)處理。

如果對(duì)電纜完全換新，則可以完全處理好絕緣性能降低的問(wèn)題，但該方案維修成本較高，占用大修主線時(shí)間，對(duì)正常的發(fā)電造成影響。針對(duì)絕緣性能不高或者達(dá)到運(yùn)行上限的電纜進(jìn)行有針對(duì)性的維修改造，則不需要占用太多的資金，也不需要占用大修主線時(shí)間，是一種比較理想的處理方案。

3.2 電纜接頭更換可行性分析

電纜接頭環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)生裂縫是引起保護(hù)殼電纜絕緣性能降低的主要原因，所以對(duì)電纜接頭進(jìn)行更換并采用K1 級(jí)熱縮管等材料來(lái)進(jìn)行密封處理，可以有效解決絕緣性能下降的問(wèn)題。

如果采用硅橡膠來(lái)對(duì)電纜接頭實(shí)現(xiàn)密封，則由于儀控電纜線芯比較多，在完全固化之前具有流動(dòng)性，固化之后不能對(duì)所有芯線焊點(diǎn)進(jìn)行全部密封，達(dá)不到理想效果。同時(shí)電纜接頭后側(cè)存在5 毫米的凸臺(tái)，只應(yīng)用熱縮管進(jìn)行密封處理會(huì)在凸臺(tái)部位形成不良密封。但是環(huán)氧樹(shù)脂具備較好的密封和絕緣性能，所以可先采用該材料進(jìn)行處理，之后再在環(huán)氧樹(shù)脂表面利用熱縮管進(jìn)行密封，即使環(huán)氧樹(shù)脂材料受到溫度或輻射影響而導(dǎo)致開(kāi)裂，也無(wú)法對(duì)電纜接頭密封性能造成影響[3]。

對(duì)電纜接頭進(jìn)行換新，但不對(duì)電纜進(jìn)行替換。反應(yīng)堆豎井部位電纜接頭的再次焊接和密封會(huì)存在引入異物的可能性，同時(shí)會(huì)對(duì)大修主線造成不良影響。除此之外，如果電纜預(yù)留長(zhǎng)度較少，也達(dá)不到電纜接頭重新焊接的需要。所以，需要對(duì)電纜和接頭同時(shí)進(jìn)行換新，首先把電纜接頭和電纜進(jìn)行可靠地焊接，并把其投入到電纜通道中，在安全殼部位位置進(jìn)行再次焊接。

整體更換需要對(duì)電纜接頭進(jìn)行預(yù)制，預(yù)制過(guò)程中需采用合理的密封材料來(lái)對(duì)電纜接頭進(jìn)行密封。制作完成后對(duì)電纜進(jìn)行性能測(cè)試，達(dá)到要求后可以把電纜和接頭都放到電纜通道中，從而使電纜絕緣達(dá)到使用要求。但是該方案需要投入更多的改造費(fèi)用，安全殼中的電纜、部位連接材料等都需要進(jìn)行替換。同時(shí)原來(lái)的電纜橋架沒(méi)有預(yù)留出足夠的空間，需要再次安裝足夠?qū)挾鹊臉蚣芎笤俜笤O(shè)電纜，這就需要很長(zhǎng)的工作時(shí)間。

3.3 環(huán)氧樹(shù)脂加入其它密封材料的可行性

環(huán)氧樹(shù)脂材料受輻照后存在裂縫，表明采用的防輻射漆沒(méi)有發(fā)揮作用，需要加入其它材料，來(lái)提升環(huán)氧樹(shù)脂材料的性能。但加入其它材料會(huì)受到電纜孔道內(nèi)壁空間的影響，不能保證電纜接頭完全進(jìn)入到孔道中。但可以應(yīng)用進(jìn)口的熱縮套管來(lái)提高密封性能，不需要對(duì)電纜接頭進(jìn)行換新，改造成本較低，不需要較長(zhǎng)的改造工期。

3.4 通風(fēng)對(duì)流方案

當(dāng)反應(yīng)堆停堆時(shí)，可以把電纜從通道中提出一段時(shí)間，利用自然通風(fēng)來(lái)提高電纜具備的絕緣性能，并提高豎井電纜接部位的通風(fēng)，起到防止潮氣在接頭部位匯集的作用，從而提升電纜的絕緣水平。當(dāng)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，需要保證豎井通風(fēng)設(shè)備處于工作狀態(tài)，保持較大的通風(fēng)量。還需要在固定螺栓中安裝厚度較大的墊片，不得使電纜通道處于完全密封條件下，從而在通道中產(chǎn)生對(duì)流，利用自然風(fēng)進(jìn)來(lái)驅(qū)走內(nèi)部的潮氣，避免凝結(jié)水在電纜接頭部位匯集。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)反應(yīng)堆儀控電纜絕緣降低問(wèn)題，采用更換新的電纜接頭、加入其它的密封材料或者加強(qiáng)電纜通道通風(fēng)，都可以有效的解決電纜絕緣性能降低的問(wèn)題，同時(shí)也需要結(jié)合核電廠自身的具體情況進(jìn)行選擇，從而達(dá)到提高儀控電纜絕緣性能的目的。