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核电站核级仪控电缆的设计与应用研究

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：刘立强

[导读] 摘要：核电站能够正常运行，其中使用的核级仪控电缆必须符合国家相关要求、质量过关、经得起核安全监管。

        核工业工程研究设计有限公司北京 101300
        摘要：核电站能够正常运行，其中使用的核级仪控电缆必须符合国家相关要求、质量过关、经得起核安全监管。本文以核电站核级仪控电缆的设计与应用研究为切入点，进行了研究。首先阐述了核级仪控电缆规格书的设计，然后阐述了核级仪控电缆的出厂验收，最后阐述了核级仪控电缆设计过程中需要关注的问题。
        关键词：核电站；核级仪控电缆；设计与应用
        引言：核级仪控电缆是核电站内安全级电仪设备连接的重要组成部分，电缆进行设计的过程中，不仅需要关注电缆本身，还需对电缆的规格书等物品进行设计，从而保证电缆能够符合国家的相关要求，能够应用于核电站。
        一、电缆规格书的设计
        （一）法规标准
        在核级仪控电缆的规格书中，首先需要明确该电缆所适用的相关法律法规。因为核级仪控电缆的性能往往关系到核电站的安全，因此，核级仪控电缆必须要符合我国相关的安全规定才能够进行生产与销售，另外核级仪控电缆必须要满足用于电缆的制造、检验、验收的国内或国际标准的规范，在进行核级仪控电缆规格书的编制的过程中，生产厂家必须要将这些情况进行录入，以确保核级仪控电缆的合法性[1]。
        （二）使用寿命
        核级仪控电缆与核电站的其他可以更换的设备不同，它是一种核电站厂房内固定、永久的设备，由于核电站厂房部分区域存在放射性、高温、腐蚀性等情况，当核电站厂房内部敷设完核级仪控电缆后，会对电缆穿过的孔洞进行封堵，且在核电站厂房内部，仪控电缆托盘上的电缆多数情况下都是多层布置的，这也就导致了一旦电缆发生了损坏，想要进行更换就会变得非常困难，并且所需要的付出的经济代价也非常高，因此，在进行核级仪控电缆的生产过程中，应当保持核电站的使用寿命与核级仪控电缆的使用寿命保持一致，或核级仪控电缆的寿命高于核电站寿命，避免出现电缆提前损坏的情况[2]。
        （三）设计基准
        在目前核级仪控电缆的生产过程中，核级仪控电缆的设计基准可以分为1E、Q1、K1等标准种类，在进行核级仪控电缆设计的过程中，正常情况下还需要针对核级仪控电缆进行安装前的环境以及安装完成后的具体运营环境、事故工况下的环境条件等等进行阐述，针对核级仪控电缆的具体安装需求以及核级仪控电缆的结构要求进行相关的阐述，从而保证安装过程中的安全性能能够得到相应的保障，避免由于操作不当或安装不当所造成的危险或损失。
        （四）材料的选择
        在核级仪控电缆设计的过程中，应针对绝缘层、电缆导体、屏蔽层、外护套材料等基础材料的性能指标进行相应的规定，例如，应当针对绝缘电阻常数、导体电阻等、阻燃性能等进行相应的规定，从而保证核级仪控电缆的安全性能与质量，且目核电站大多分布在湿度较大的沿海地区，这部分地区的空气有别于内陆地区，空气中常常会蕴含盐雾，因此，为了使核级仪控电缆的电气性能能够得到保障，并且为了避免核级仪控电缆长期处于高温高湿的环境下而腐蚀，就需要核级仪控电缆的导体选用镀锡圆铜导体，并且使导体能够满足GB/T3956的相关指标要求。当核电站不慎发生火灾的情况下，也应当保证电缆在火灾当中不会导致火势沿着电缆蔓延至其他区域，更不能使电缆燃烧而产生大量有毒气体，导致消防员或救火人员由于吸入有毒气体而出现中毒的情况，为了满足这些条件，核级仪控电缆的非金属部件必须要满足低烟无卤阻燃的需求。
        二、电缆的验收注意事项
        （一）文件验收
        当核级仪控电缆设计、制造完成并进行验收时，首先需要进行文件验收。文件验收包括了验收核级仪控电缆进行制造的过程中原材料的合格证明与出厂文件、以及制造电缆原材料的规格书。

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通过对于这些文件的验收来保证核级仪控电缆的制造原材料都是来源于有生产资质的原材料厂商，并且这些原材料都是合格的产品，一旦由于原材料而导致电缆出线的质量问题，可以追溯货源，进行责任追查[3]。
        除了这些原材料需要进行文件验收以外，还需要针对核级仪控电缆的说明书、生产检验记录、完工报告等进行审查，从而保证各项文件的完整性与真实性、准确性，保证核级仪控电缆产品与文件之间的一致性。通过文件验收，能够保证核级仪控电缆的原材料质量，并间接地使核级仪控电缆的电缆质量能够得到应有的保障，从而使国家的核电站安全性能得到了相应的保障，避免了由于原材料的不合格而可能出现的故障与危险。
        （二）产品验收
        在进行产品验收的过程中，主要需要针对核级仪控电缆的外观进行查验，观察是否有损坏，并且对于电缆数量、电缆盘等进行相应的检查，从而保证核级仪控电缆与规格书是一致的，另外还需要针对电缆进行抽样检测，进行绝缘、连续性测试，确保电缆的机械性能，导电过程中产生的电压、电阻等电气与非电气性试验，通过这些检查与抽查，从而保证电缆的质量能够满足核电站的相关需求，使电缆能够符合相关的验收标准，最大限度地降低核电站内电缆出线故障的可能性。
        三、电缆设计过程中需要关注的问题
        （一）控制电缆线径改进
        在核级仪控电缆进行安装的过程中，可能会出现在进行设计的过程中没有考虑到的问题，或是一些的突发情况，针对于此，无需惊慌，应当积极进行问题的解决，并且进行问题的跟踪。
        例如，在Q核电站进行核级仪控电缆安装的过程中，出现了主控室的操纵杆变形的问题，在进行操作的过程中出现了阻塞、旋转不灵活的问题。通过针对问题的积极探究，发现了出现这一问题的原因：主控室操作盘的开关按钮直接与核级仪控电缆相连接，由于所选用的电缆较为粗硬，因此导致了开关操纵杆受力变形，扭转力矩也随之加大，因此出现了阻塞的问题。在进行后续设计时，将过去所应用的线芯规格该换位较细的纤芯，使电缆变得更加柔软，保证了核级仪控电缆的柔韧性，使核电站内部的操纵杆不会再因为电缆过硬而出现折扭的情况，从而保证问题得到解决。
        （二）仪控电缆导体选择
        在初期建造的核电站中，国内的厂商经过研究，进行了核级仪控电缆的研究制作，在进行了综合评估后，测量电缆采用了与控制电缆相同的较粗的2类导体，使电缆的各方面性能都能够满足核电站进行工作的需求，并打破了外国厂商的垄断。
        在后续的项目中，经过一段时间的应用，发现初代的核级仪控电缆较为粗硬，将其应用于核电站内部的过程中，出现了种种不便，例如由于其过硬因此操作不便，且由于核电站内部的仪表对于电缆的柔韧性要求较高，采用原有的较硬的电缆无法满足相关需求，且多年来我国核级仪控电缆的制造技术越来越成熟，因此，目前核级仪控电缆采用了柔韧性较好且较细的5类导体。
        结束语：核级仪控电缆使核电站内部想要进行运转必须的设备，在进行核级仪控电缆的设计过程中，只有针对各个环节都进行严格的把控，才能够保证核级仪控电缆的设计、制造、应用都符合国家的相关标准，才能够满足核电站的相关需要，为我国国民带来更加优质的服务。
        参考文献：
        [1]顾燕春，王兰兰.核电站核级仪控电缆的设计与应用[J].产业与科技论坛，2015，（010）：53-54.
        [2]王延华，王光毅，卒亭.福清核电站仪控电缆端接技术应用[J].自动化与仪器仪表，2015（2）.
        [3]郑明光，徐济鋆，金承华，等.中国百万级核电站数字化仪控系统的设计目标分析[J].核技术，2001，24（2）：134-134.
        [4]袁冬英，尚恒.CAP系列核电站1E级仪控设备的鉴定方法[J].发电设备，2020，34（03）：196-199.
        [5]范遂.核电站安全级仪控设备寿期内的质量鉴定[J].产业与科技论坛，2019，18（10）：62-63.