电缆开裂原因分析pdf.pdf

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1、电 缆 开 裂 原 因 分 析 口王柏东 程仁良 戴忠华 刘鹏 卢文跃 彭立新 杨吉成 王金银(1 湖 南工 学院，4 2 l 0 0 1；2 大亚 湾核 电运 营 管理有 限公 司，广 东，5 1 8 1 2 4)摘 要 岭 澳核 电站 主控 室 照 明用 电缆(核级 K 3 类)，运行 不到 3#-，伸入 灯 管段 的 电 缆芯线绝缘发生变色脆化开裂现 象，而其它低压动力电缆未发现有该异常现象。为了验证 现场所用类似电缆的整体可靠性，项 目组对4 种不同电缆的样品进行 了性能测试，并对该电 缆 芯线绝缘 的 开裂机理进 行 了分 析。分析认 为：在 光、热、氧、应 力 的共 同作用 下，该

2、 照明 电 缆 芯线绝缘 发 生 了变色及脆 性 开裂，绝缘材料 的耐 光性较 差。建议 的纠 正行动是：一方 面，目前应 改变主控 室照 明 电缆 在 灯光侧 的接 线方式，芯线 不能直接 裸 露在 灯光 下；另一 方 面，在 电缆有 可能 受到灯 光照射 或 类似环 境 时，电缆护 套及 绝缘 材料 设 计应 有耐光性 的要 求。关键 词 电缆 开裂 交联 聚 乙烯 耐 光性 1 前言 在岭澳核 电站内的一次例行维修检查中，技 术人 员发现，主控室 照 明灯 管所 用 的低压 电 力 电缆，伸入 灯管段 部位 的 电缆，芯线 绝 缘有 变 图 l 芯线 绝缘 异常 图 色开 裂现象，而其

3、它低 压动 力 电缆未 发现 有该 异 常现 象(见 图1)。该 电缆 生产 厂 家为 法 国的阿 尔卡 特 电缆公 司，属 l E 级 K 3 类 电 缆。依 照 国际 标 准 A N S I I E E E(核 电站 用 l E电缆 现场 接头 和连 接件 型式 试验 和法国R C C E 核岛电气设备设计和建造 规 则 的 定义，l E 级 指 的 是：完 成反 应 堆 紧 急停 堆、安全壳隔离、堆芯应急冷却、反应堆余热导 出、反应 堆安 全壳 热导 出、防止 放射 性物 质 向周 围环境排放等功能的电气系统设 备的安全级。依照敷设部位 的不同，可分为Kl 级和K 3 级。K 3 级指的

4、是：在安全壳外，在正常情况及地震荷载 下 能执行 其 功能 的电 气 系统设 备。依照设计规范要求，不管 电缆 是否使用，K 3 2 9 维普资讯 http:/ 磁 电 互程 与d 圭术 2 0 0 5年第 3朝 类 电缆 的使用 寿命 应超 过核 电站4 0 年使用 寿命。而该 电缆运行 时间仅 为2 3 年，就 发生芯 线绝缘 开裂现象，是 电缆 本身 的质量 问题 还是 由于设计 使 用 中存在 着盲区?为了确认开 裂原 因，消除 火 灾隐患，以及验证现场所 用类似 电缆 的整 体 可靠 性，必须 对该电缆 芯线 绝缘进行 必要 的测试，并 对开裂原 因进行 分析。同时，为 了进行性能

5、对 比，以及发现 其它 电缆 可能存在 的性 能缺 陷，同时 还 测试 了另外 三段 电缆样品，共计 四个，编号 如下：1#样 芯线 绝缘 开裂 电缆 余下 段，阿 尔 卡 特(A L C A T E L)公 司生产，3 x 2 5 mm。；2#样 阿 尔卡 特 公 司 生产 的 同批 次、同 型号 1 D V C 空 调系统 加热 器用 电缆3 x 2 5 mm ；3#样 耐克 森公 司(N E X A N S)生 产 的 同 一型号 规格、尚未使用 的库 存 电缆3 x 2 5 m m。；4#样 阿 尔 卡特 公 司生 产 的 同一 批 次、同一 型号、不 同规 格、尚未使 用 的库存 电

6、缆，2 x 铜芯 绝缘层 隔氧 层 护套 图2 1#、2#、3#样 品结 构 从法 国设 计 规范 中 可 以知 道，K 3 类 0 6 1 k V 级 电力 电缆绝 缘材 料可 采用 无 卤低烟 阻燃 交 联 聚 乙烯，或阻 燃 乙丙橡 胶 也 可用 交联 聚 乙烯 和 阻燃 无 卤料，护套 要求 用热 塑型或 交联 型 无 卤 2 5 mm。鉴 于我 国核 电站运 行 时间并 不 太 长，有关 核级 电 缆运行 状态 的经 验 数据不 多，国标 中也 还没有正式的、完整 的核电站用K 3 类电力电缆 有关标准，故对电缆样品的性能测试是参照相 应的法国标准和国际标准，并根据我国有关的 电缆

7、测 试方法 进行 的。由于没 有提 供 有关 电缆 的其它 资料，故 除按标 准 对 电缆进 行 了一 些 测 试 外，还 加 测 了另 外 的一些 指标，各 种 性 能指标 相 互 印证对 照，以求 能更 全 面地反 映 电缆 本 身 的一些 性 能。受 长 度所 限，不 能对 标 准 中所要求 的所有 性 能都进 行测 试。2电缆性能测试(1)电缆结 构 测绘 我 们 先对 电缆 结构 进行 了测绘，得 到 四段 样 品的结 构，见图2 与 图3：铜也-t 4、-绝缘层 隔氧层 护套 图3 4#样 品结 构 低烟 聚烯烃 阻燃料。从外 观、手感 以及 随后 的测 试 结果 可 以判断，所

8、用 电缆 为交联 聚 乙烯 绝缘 阻燃 聚烯 烃 护套低 烟 无 卤电缆，绝 缘 及护 套材 料 的 比重 如下表 1：表 1 绝缘及护套材料比重 测试项 目 单位 1 2 3 4 1 绝 缘 比重 g c m 0 9 3 4 0、9 4 3 0 9 3 7 0 9 3 9 0 9 3 8 0 9 4 2 0、9 3 7 0 9 4 0 、护会料 比事 g C l T I 1 4 9 1 5 0 1 4 8 1 5 测 试 结 果 显 示，绝 缘 材 料 比 重 在 0 9 3 5 0 9 4 5 2)I N，为无填 料 交联 聚 乙烯。(2)电缆 结 构尺 寸 表2 y lJ 出 电缆结 构

9、尺 寸实 测值。从所测试 的结 构 中可 以看到，除 了2#样、3#3 0 样 的绝 缘平 均厚 度 略微偏 低 外，其余 均 符合要 求，挤 出时芯线 绝缘对 中性较 好，偏 芯程 度不大。(3)机械性 能 及其 它项 目 表3 Y 0 出 电缆 机 碱性 能及 其 它 项 目实 测结 果。维普资讯 http:/ 王柏东等：电缆开裂原 因分析 表 2电缆 结构 尺寸 实测 值(I E C 8 1 1 1 1)序 试验项 目 _鳆 标准 实 测 值 号 位 要求 电缆规格 1 样 样，3 X 2 5 m m 2 样 样，3 X 2 5 m m 3 样 样，3 X 2 5 m m 4 样 样，2

10、 X 2 5 m m 镀锡 不 1 导体材料，不镀锡铜 不镀锡铜 不镀锡铜 不镀锡铜 镀锡铜 导 电芯线(芯 X 2 mm 3 X 7 0 6 6 0 6 7 3 X 7 0 6 6 0 6 7 3 X7 0 6 6 0 6 7 2 X 7 0 6 6 0 6 7 根 直径)导体总类 第 2种 第 2种 第 2种 第 2种 第 2种 缆芯相标(受检 颜 色或 5 红蓝黄 绿 红黄绿 红蓝黄 绿 红蓝 芯线绝缘)数字 6 绝缘平均厚度 mm 0 7 0 7 0 7 0 7 )6 8 0 6 9 0 7 1 1，6 9 0 固 0 7 0 0 7 1 7 绝缘最薄处厚度 mm 0 5 3 0 6

11、6 0 6 5 0 5 9 0 6 6 0 6 7 0 6 9 昏，6 1 0 5 9 0 6 0 9 护套平均厚度 mm 1 8 1 9 3 1 8 6 1 8 6 1 8 3 1 0 护套最薄处厚度 mm 1 4 3 1 7 8 1 7 2 1 7 2 1 6 6 1 1 外形尺寸(平均外径)mm ，1 1 4 7 1 1 3 6 1 1 2 7 1 0 5 3 表 3 电缆机械性能及其它项目实测结果(I E C 8 1 1 1 1)_鳆 试验项 目 标准 实 测 值 位 电缆规格 l 样 样，3 2 5 m m 2 样 样，3 X 2 5 ram 3 样 样，3 X 2 5 m m 4

12、样 样，2 X2 5 m m 芯线绝缘 红蓝黄 绿 红黄绿 红蓝黄 绿 红蓝 老化前抗张 强度 N m m 1 2 5 1 3 9 1 3 9 1 4 3 l 4 1 1 3 7 1 2 9 1 4 4 1 5 3 1 4 6 1 4 1 1 3 9 老化前断裂伸长率 2 0 0 2 9 5 2 2 0 3 l 0 3 0 0 3 0 0 2 9 0 3 0 0 3 1 0 3 1 0 3 2 0 2 9 5 老化后(1 3 5 o C X 2 4 0 h：不超出 抗张强度变化率 +l 1 +9 +8 +1 3 +1 2 +1 6 +l 5 +9 +5 +l 1 +1 2 25 不超 出 断裂

13、伸长率变化率 +1 2 +3 6 +5 +3 +2 +1 0 +1 0 +5 +2 +6 +1 5 2 5 绝缘热延伸 试验 载荷下伸长率 1 0 0 2 5 2 6 2 5 3 5 3 0 3 5 2 6 3 0 2 5 3 6 3 6 (2 0 N e m )冷却后永久伸长率 1 5 6 5 4 5 一 S，一4 6 4 2 4 5 低温弯曲试验 不断裂 均通过 均通过 均通过 均通过(一1 0 )护套老化前抗张强度 N mm 9 1 5 1 l 4 1 l 4 0 l 3 9 护套老化前断裂伸长率 1 2 0 l 6 0 1 8 0 l 7 0 l 7 0 老化后(1 1 0 X 2 4

14、 0 h：不超出 护套抗张强度变化率 +1 8 +2 0 +8 +34 2 5 护套老化后断裂伸长 不超出 6 1 l l 2 一l 2 率变化率 2 5 浸矿物油试验(7 0 C X 4 h)(护套)浸油后抗张强度变化 不超 出 2 3 一 l 5 一l 3 一l 2 室 2 0 31 维普资讯 http:/ 磁 电 Z程 与 丝 朱 2 0 0 5年第 3轫 堕 试验项 目 标准 实 测 值 位 电 缆 规 格 1 样，3 X 2 5 m m 2#样，3 2 5 m m b#样，3 2 5 m m 4#样，2 X 2 5 m m 浸油后 断裂伸长率变 不超 出 6 +3 3 6 化 率 2

15、 0 吸水试 验(重量分析法 8 5 1 4 d)(护套)重 量增 重 m g e m 董 1 0 8 7 1 0 9 4 9 5 高温压力 试验(8 0 C X 4 h)(护套)压 痕深 度 5 0 7 8 6 7 低温 弯 曲 试 验(一 不断裂 通过 通过 通过 通过 1 0 C)耐环境应力开裂试验(5 0 X 9 6 h)(护套)失效数 试样数 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 耐热应力开裂试验(1 0 0 C X 9 6 h)(护套)失效数 试样数，9 0 9 0 9 0 9 0 9 不延燃试验(单根电缆垂直燃烧试验)供 火时 间 6 0 s，距 上夹 具下

16、缘 不超 出 505 40 3 7 5 4 83 38 048 6 37 548 8 3 9 0 4 85 护套氧指数 3 0 5 3 1 3 2 3 2 注：1 一 护套耐环境应 力开裂试验按 国标 G B T 2 9 5 1 81 9 9 7。2 一 不延燃试验依照 I E C 3 3 21。从测 试 结 果 可 以看 到，1#电缆 的 蓝 色 芯 线 老化 后伸 长率 变 化超标，护 套浸矿 物 油后 强 度 下降略超标，4 撑 电缆护套老化后抗张强度 变化 率有些 超 标，其 余 的指标 均正 常。关于交联聚乙烯材料老化后抗拉强度变化 率、伸长率变化率超标的问题，目前电缆行业存 在 着

17、一 些不 同 的看 法，有人 认 为是 现行 的 测试 标准在方法上存在一些不完善之处，对此本文 不作 讨论。值得 一 提 的是，在做单 根 电缆燃烧 试 验 时，电缆所散发的烟雾很轻微，虽然芯线绝缘不具 有阻燃 性，护 套 的氧指 数也并 不 高，但 整根 电缆 显示 出 了 良好 的 阻燃性 能。试验 完毕 后，又增 加 供火时间，直接对电缆供火达五分钟之久，待火 焰移开后，不N5 秒，电缆即 自熄，隔氧层 已全部 炭 化，但仍 紧 密包 覆在 芯线绝 缘外，无 散 落现 象，隔 氧层 起到 了很 好 的阻燃 防护作 用。整 个燃 烧过 程无 滴 落现 象。从 测试 的结 果看，除个 别项

18、 目外，电缆 的性 能符 合 要求。一3 2 3开裂原 因分析 在 伸人 灯管 内部，芯 线绝 缘 呈竹 节 开裂，用 手 掰 时，绝 缘材 料 碎 裂 成 小 块，同 时，红 色芯 线 变色发 白，成 了半 透 明 的。这 是 在光、热、氧、应 力诸 多 因素 的共 同作 用下，芯线 绝缘 发生 的 脆 性 开裂。下 面对 开裂原 因逐 一进行 分 析。(1)光 氧老化 作用 由于芯线 与灯 管 十分 靠近，直接 暴露 在灯 光 下，受 到灯 管 的热辐 射作 用，同 时受 光 的长 时 间照射，造成绝 缘材 料 光 老化 降解。由于红 色是 最不 耐光 的一 种颜 色，故其 中的红 色芯

19、线 变色 最为 严重。从 这里 我们 可 以看 到，光 对加 速 交联 聚 乙烯 的开裂起 了很 大 的作 用。光 为造 成 开裂 的主 要 因素。详 细分 析 如下：光对塑料和橡胶等高分子材料会产生老化 破坏 作用。对 于大多数 塑料 来说，最 易造成 破坏 的 敏 感 波长(塑料 对其 吸收 最 大)都 在2 9 0 4 0 0 l l l I l 之间一一 即紫 外光 的波 长范 围 内。根 据光 量 子理 论，l m o l 波 长为入 的光量 子所具 有 的能量为：维普资讯 http:/ 王柏东等：电缆开裂原 因分析 E(1 d mo 1)=1 2 x 1 0 4 X 由上式 知，波

20、 长 愈 短，能 量愈 大。3 5 0 n m波 长的光量 子 能量为 3 4 2 k J m o l，3 0 0 n m波长 的光 量 子能 量 约为3 9 0 k J mo l，而大 部分 聚合物 的 自动氧化活化能为4 2 1 6 8 k J m o l，各种化学键 的离解 能 为 1 6 8 4 2 0 k J mo l，因此，紫外 线 能量 足以破坏聚合物的化学键，引发 自动氧化反应，造 成分子 链 的大量 断裂。每 一种塑 料 均有一 个 最 易造 成 破 坏 的 敏 感 波 长(塑 料 对 其 吸 收 最 大)，对 于聚 乙烯来 说，敏感 波 长为3 0 0 3 1 0 n m。

21、聚 乙烯 的光 老化 是紫 外 光和 氧参 与下 的一 系列复杂 反应 的结 果。现 以P H 代 表 聚合物，破 坏 机理 大致 如下：引发 反应 PH P+H PH PH P+O2 +P OO P H +O 2 P O O H (P O O +H 或 P O+H0 1 增长反 应 PO0 +PH POOH+P PO0H PO +HO PO+p-H POH+P H0+P-H HOH+P 终 止反 应 P+P P P 2 POO PO0P PO0 +PO 一 +POP+O2 在光 氧 化 过程 中，伴 有 聚合 物 链 的断裂 和 交联。研究 表 明，在较 低强 度 的紫 外 光照射 下，聚

22、乙烯会 引 入较 多 的 含 氧基 团，链 大量 断 裂，分 子量 降低，分 子 量 的分 布加 宽。因 而，光 氧化 降解 是光 老化 的 主 要反 应。同时，含 羰基 分 解 产 物 和发 色 团的 形成 又加 深 了其 颜 色 的变 化。这 一 点，我 们 可 以从 红 色 芯 线颜 色 变 化 中得 到 验证。通常，电缆在生产时，电缆护套材料添加有 光稳 定 剂、紫 外 线 吸 收剂、抗 氧 剂 等，而对 芯 线 绝缘 材料，则一 般 不作 这方 面 的考虑。如果绝 缘 使 用未 经处理材 料 时，裸 露在 外部 分的 芯线 受 到室 内灯光 或 日光长 时间 的照 射时，光会 引起

23、分子链的断裂降解，造成老化，大大缩短其使用 寿命。光 氧老化 是芯线 产生 开 裂 的主 要破 坏 因 素。也 就是 说，绝 缘材 料 的耐光 性 差。(2)热氧老化作用 电缆芯线伸入照明灯管内，离灯管非常近，除 了受 光照外，同样还 受 到灯管 的 热辐 射，引起 绝缘 材 料温 度上 升，大大加 速 了断 裂 老化 的进 程。分 析如 下：包括聚乙烯(交联聚乙烯)在 内的聚烯烃类 材料，在隔绝 氧气 条件 下受 热是 稳 定 的。而现场 是 在氧 气存 在 的条件下，即使 温度 较低，也 能发 生 氧化 反应。氧化 反应 简单 表示 如 下：RH+O2 _ ROOH 实 际上，如 同光氧化

24、 一样，氧化 反应 的历 程 非常复杂，包括聚合物的氧化、断裂降解等过 程。其 终极产 物包 括过 氧化 物、羰基 化 合物、烷 氧基 化合 物 等一 系列复 杂产 物。光热氧这三者的作用是相辅相成的，光氧 热是 一 种协 同作用。没 有 氧，光 化学 反应 非 常缓 慢。同样，热也起协同作用。热使得发色团的官 能基 增加，同时也促 进 光化 学反 应 中 的氧在 材 料中扩散变得更容易，因而在光热氧的共同作 用下，高分子材料的断裂老化大大加速。(3)热 应 力作 用 另外，由于芯线绝 缘本 身 内热 应 力 的存 在，加 速 了绝缘 的开裂进 程。交联 电缆 的芯线 绝缘 是 由热 膨胀 系

25、 数相 差 近 1 O 一 3 O 倍数 的绝缘 和导 体组 合 而成，在 生产 过 程 中势 必要 产 生热应 力。绝 缘 在挤 出冷却 过程 中，如生 产 速 度较 快，绝 缘 表 面 较 快 冷却，高 温 下的分子链没有足够的时间松弛，急剧冷却收 缩 不均 匀会 产生 较大 的 内应 力。另 外，电缆 使用 时，靠近灯管部位，受 到较大的热辐射作用，这 些 均会 导致交 联 聚 乙烯 内产 生 内应 力。内应 力 具有 随 机性，很难 准确计 算 其大 小及 方 向。众 所周知，聚乙烯 是对 应 力非 常敏 感 的材 料，在应力的作用下，容易产生应 力开裂现象。交联 聚 乙烯是 将线 型

26、结 构 的聚 乙烯 经适 当方法 处理 后，生 成 网状或 体型结 构，交 联后 分 子间键 一3 3 维普资讯 http:/ 佐 电 工程 白握 木 2 0 0 5年 第 3期 合力 增 大，不利 于分 子链 的滑 脱 和解缠，相 应 的 应力 作用 不易 造成 内部 缺陷，其 耐应 力 开裂 性 能有 较 大的提 高。但热 应力 的作 用 始终存 在，只 不过 这一 变化 慢 了一些。交联 电缆 内存 在热 应力，这 一点 现在 人 们 已确 信 无疑。但 目前人们 只 是知 道有 这 么一 个 应：句存在，尚无 法进行 定 量检 测，只能 存生 产 工 艺 上有 意识地 采用 一些措 施

27、来 减 少它。因而 在 交联电缆生产时，人们要将刚从模 口挤 出来的 线材分段冷却，让高温下 的分子链有足够的时 间松弛，避免急剧冷却收缩不均匀而产生较大 的内应 力。特 别 是在 生 产高压 厚绝 缘 电缆 中，这 是人 们必 须要 控制 的生 产工艺。对于较 薄 的绝 缘，人们 也会在 工艺 上采 取一 些措 施，不让 绝 缘 内有 较 大的残 余应力。4 K 3 类 电缆 芯线 绝缘 的设计 要 求及 不 足 法 国及I E C 核级 电缆 的标准 中，对0 6 1 k V 级 K 3 类 电力 电缆 的芯 线 绝 缘 主 要 有 以下 性 能 要求：挤 压及制 作 的材 质要 求：无

28、卤X L P E 或 者 阻 燃无 卤材 质或者 无 卤双层 绝缘；机械 物理性 能，如材料 为交 联 聚 乙烯，要求 抗拉 强 度 至 1 2 5 MP a，伸 长 率 至2 0 0 ，在 1 3 5 2 o C x 2 4 0 h 老化后，抗 拉 强度 变化 率、伸长 率 变化 率均 不能超 过 2 5 其它 有 热延 伸、高 温 压 力、热 收 缩、低 温 弯 曲、各组 分 相 容性、绝缘 电 阻 常数 等，这些 与一 般 的 电缆大 致相 同。芯线绝缘 是 否阻燃，不 太明 确，中 国的核 电 规 范则 要求 芯线要 具有 阻燃 性。此 外，还 有绝 缘热 寿命评 定 试验，要 求 电

29、缆 绝缘 在9 0 下 工作寿 命要 超过4 0 年。但在 标准 中，对交 联芯 线绝 缘 的耐 光性 和 耐热 应 力开裂 性，未作考 虑。通 常认 为，聚 乙烯 交联 后，耐热应 力开 裂 能力大 大增 强，一般 都 认 为不 会有 什么 问题，故标 准 中不作 考 量。对 于材 料的 耐光性 能，配方 设计 t 人 员一 般 只在设 计 电 缆 护 套材 料的 配方 中才 给予 考虑，而 电缆 芯线 3 4 通常是包覆在护套内，一般也不作考虑，除非标 准当中有要求或用户特别提出这一要求。电缆 用于照明器具 内，用户常规的接线方式是将芯 线剥离，再接线，这样，电缆芯线会不可避免受 到 灯光

30、照 射。电缆 芯 线 被剥 离护 套，近距 离地 接 近灯 光，这 就 是照 明 系统 用 电线 的使 用 环境。很 显然，标 准并 没有 充 分考 虑到 电缆 的这 种安 装 使 用要 求。关 于 这 一点，也 可在K 3 电缆标 准 的 附录当中看出来，附录对电缆的供货要求及环 境条 件规 定 了一般 的 临界 数据：“电缆 应能 经 受 日照 而 不 损 坏 外 护 套，护 套 可 以 发 生 色 变”。显然，这 是指 护套 要具 有 一定 的耐 13光 老 化性 能，而 对绝 缘 未作 这 方 面的要求。通 常，用 户并 不是 电缆 专家，对 这 一点 不太 清楚，因而会 在 电缆 敷

31、设 使 用 中出 现 问题。从 以上我 们可 以看到，光 氧热 为芯 线 开裂 的 主导 因素，热 应 力 为次 要 因素。因此，为 了弥 补标准 中的不 足，有人 提 出采 用 日光老 化试 验 标准来 进 行考 核。这 一试 验，是设 想 电缆 暴露 在 室外的条件下使用而设计的。试验光源一般均 采用碳弧 日光仪和氙灯两种，这两种光源光谱 接近 于 阳光光谱，同 照 明灯光 所发 的光 谱有 较 大差异。假 定 线材 未 通过 这项 试验，说 明它 的耐 光性 较 差，如 果 通 过，则耐 光 性要 好 一 些，这 个 好坏 是相对 而 言 的。但其 耐光 性究 竞好 到 什么 程度，是否

32、能满足4 0 年的使用要求，是一个未知 数。当然，作 为权：直之 计，用 户 可 以提 出这一 要 求，明确要求K 3 类照明系统用线要通过耐 日光 老化试 验。通过 这 个试 验 比不通 过 的使 用得 更 长久一 些，这 是毫 无 疑问 的。13本 电线 工业 协 会，制 订 了照 明器 具 内所用 配线 的加 速 老化试 验 方法，该 方法 设 定 电线 的耐用 年限 也仅 为 1 0 年左 右。既 使 通过 了试 验测 试，但 核级 K 3 类 电 缆要求具有4 0 年的使用寿命要求，能否满足，也 还 是 一个疑 问号。所 以，问题 的关 键 是：到 底采 用 什么标 准 来 衡 赶线

33、材 的耐光性 能(即环境 试验 温度 是 多少?光 照强 度是 多少?需 要 照射 多 长时间?)，可 以满 足线 材4 0 年 的使 用要 求?这是 一 起 灯 光 导 致 电缆 芯 线 开 裂事 件，具 维普资讯 http:/ 王柏东等：电缆开裂原 因分析 有典 型 的代 表 意义。它对 我 国 电缆行 业也 有一 定的借鉴作用。将来在制定核级K 3 电缆国家标 准时，建 议 对K 3 类 照 明 用 电缆 的 芯线 绝缘 的 耐 光要 求，作 一个 性能标 准 上 的考核。在 国家 标 准 尚：来出 台前，作 为核级 电 缆的 生产 厂家，在 生 产 核 电站 照 明系统 K 3 类 电

34、力 电缆 时，在 芯 线 材料 的性 能 要求 上，应充 分 考 虑 到 材料 的耐 光、耐 热、抗 氧性 能，在 配 方 中加 入 合 适 的 光稳 定 剂、紫外 线 吸 收剂、抗 氧 剂 等；同时，在 生 产 交联 聚 乙烯 的 芯线 绝缘 时，即使 规 格 较 小，厚 度 较 薄，也 要注 意采取 工 艺措施 来控 制 热应 力。在 生 产 K 3 类 电缆 时，在 绝 缘 材 料 的 选 择 上，人 们 习惯 于以交联 聚 乙烯(交 联 阻燃 聚烯 烃)作 绝缘材 料，护套 则采 用 热塑 性 阻燃 聚烯 烃 这类 材料 生产 的K 3 电缆，有很 多优 点，但也 存 在着 性能 上不

35、 足，如耐光 性较 差、存在 应 力开 裂倾 向。无 卤阻燃 电缆 的使 用 历史 并不 长，应用 过程 中还存在 着一 些悬 而未 决 的 问题，尚需 要 进一 步 完善。建议 国内的 核级 电缆 生产 厂家，对 于 l k V 级 及 以下 电 压 等级 的 电缆，考 虑开 发 以 乙丙 橡胶 绝缘 阻燃 交联 E V A(或 阻燃 交 联 聚烯 烃)作护套 的橡 胶 电缆。乙丙橡胶 除 了具 有交 联 聚 乙烯 的优点 外，还 具有 较好 的 耐光性，不 存 在 应力 开裂 的 问题，也 软一 些。5建议的纠正行动 为 了改善脆 性开 裂，可从 两方 面入 手：(1)更 改 目前 主控

36、照明 电缆 在灯 管侧 的接 线 方式，不 让芯线 直接 裸 露在 灯光 下。(2)电缆生 产厂 家应 充分 考 虑核级 电缆在 实 际应 用过 程 中的各 种环境 因素，在 电缆 有可 能受 到灯光 辐射 或处 于类 似环 境 时，电缆 护套 及 绝缘 材料应 具 备 良好 的耐光 性能。6结 论(1)从所 测试 的项 目来 看，除个 别性 能指 标 有 超标外，所取 照明 电缆样 品及 另外 3 个 低压 动 力 照 明 电缆 样 品 的整 体 性 能基 本 符 合 法 国及 国 际标 准 中对 1 E 级K 3 类 电缆 的 相 关要 求，说 明 现 场类 似的 低压 动力 电缆 是符

37、合有关 要求 的。(2)照明灯管内交联聚乙烯芯线绝缘变色 脆化 开裂 的 根本 原 因为：芯线绝 缘 直接 近 距离 暴 露 在灯 光下，在 光、氧、热、应 力这一 严 酷 环境 的共 同作 用下，交联 聚 乙烯发 生 了脆性 开 裂现 象，其 中光氧为主要破坏因素。这一现象也说明 了绝缘材料的耐光性差。(3)核 级 电缆 芯线 是 否具有 耐光 性 能，尚属 不确定 因素。当电缆在室内不可避免地受到光 照时，电缆 芯 线 不要裸 露，以最 大 限度 地 延 长 电 缆的使 用 寿命。(4)在制 定 1 E 级K 3 类 电缆 国家标 准 时，建 议 对 照明 系统 用 电线(缆)的耐 光性作

38、 一 个 性能 上 的考 核，以满足 线材4 0 年 的使 用要求。参 考 文 献：1 黄 淑 贞 核 电站 电缆 的性能 及测 试 电线 电缆，2 0 00：1 8 23 2 黄 淑贞 核 电站用电缆 的结 构设计 及性能要求 电线 电缆，1 9 9 8；2 3 薛豪 俊等 交联 聚乙烯热 老化试验 的商榷 电线 电缆 资料汇编第 四册一E 海电缆研究所 信息 巾心，2 0 0 1：1 51 1 5 5 4 张兆焕 核电站用1 E 级K 3 类 电缆概 说 热点 技术 交 流会 论 文 集 上 海 电 缆 研 究所 信 息 巾心，2 0 0 0：6 5 7 9 5 蒋佩南 交联 电缆的 _T

39、艺理论 9 9 巾冈 电器 协会 电线 电缆分会电力电缆 专委会论文集 上海 1 9 9 9：1 2 4 6 吕世光 塑料橡胶 助剂手册【M1 一 中国轻lT业 出版 社，1 9 9 5 7 陈祖敏 影响 聚乙烯管材耐环境应力丌裂的因素 及 对 策 塑 料 科 技，2 0 0 0(6)：2 7 2 9 8 土瑛等 交联聚乙烯 电缆生产过程巾热应力 的计 算吨 线电缆，2 0 0 1(6)：1 4 1 6 3 5 维普资讯 http:/ 电 互程 与擅 朱 2 0 0 5年 第 3聊 Th e Ana l y s i s o f Ca bl e s Cr a c ki ng W a n g Ba

40、 i d o n g Ch e n g Re n l i a n g Da i Z h o n g h u a Ya n g J i c h e n g L i u Pe n g L u W e n y u e Pe n g L i x i n g W a n g J i n y i n (1 Hu n n a n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y，Hu n n a n，4 21 0 01 2 Da y a B a y N u c l e a r P o w e r Op e r a t i o n s a n d Ma n a g e me

41、n t C o ，L t d ，Gu a n g d o n g ，5 1 8 1 2 4)Ab s t r a c t：T h e l i g h t i n g c a b l e(b e l o n g i n g s t o e q u i p m e n t s a f e t y c l a s s 1 E a n d c a t e g o r y K 3)，w h i c h i s u s e d i n ma i n c o n t r o l r o o m(MC S)o f L i n g A o N u c l e a r P o w e r S t a t i o

42、n(L A N P S)，h a s w o r k e d n e a r l y t h r e e y e a r s I t i s f o u n d t h a t the thr e e c o r e s i n s u l a t i o n w a l l o f thi s l i ght i n g c abl e t u r n e d c o l o r s a n d c r a c k i n g a p p e a r e d i n s i d e t h e l i ght i n g t u b e，w h i c h d i rec tl y a n

43、d c l o s e l y e x p o s e s t o the l i ght i n g r a d i a t i o n H o w e v e r，the s i m i l a r p h e n o m e n a o n o t h e r l o w pow e r l i ght i n g c abl e s h a v e n o t b e e n foun d y e t i n s i t e I n o r d e r t o v e r i f y the r e l i ab i l i ty o f the l o w po w e r c ab

44、 l e s i n c l u d i n g li ght i n g c abl e i n s t a t i o n，w e h a v e c h e c k e d a n d ana l y z e d the p r o p e r t i e s o f 4 k i n d s o f c abl e s a mp l e s n am e l y 1 c r a c k e d l i ght i n g c a b l e a n d 3 o the r l o w pow e r c abl e li ght i n g c abl e s a m p l e s T

45、 h e e x a m i n a t i o n s h o w s th a t t h e c o l o r c h angi n g and c r a c k i n g fo r i n s u l a t i o n w a l l i s res u l t e d f r o m c o-e ff e c t o f l i g h t，h e a t，o x y g e n and s t r e s s，a n d the re s i s t anc e o f l i ght fo r i n s u l a t i n g ma t e ri al s i s

46、p o o r S u g g e s t i o n s i n c l u d e t h a t t h e c o n n e c t i o n m e t h o d o f the li ght i n g c a b l e s o n the l i ght i n g s i d e s h o u l d b e c h a n g e d t o p r e v e n t the C O re f r o m d i rec tl y e x pos i n g t o the l i ght i n the m ai n c o n t r o l r o o mO

47、 n t l 1 e o t h e r h and，w h e n c abl e s a r e e x pos e d t o l i ght o r s i m i l a r i t i e s，s h e a th and i n s u l a t i o n ma t e rials o f the c ab l e s s h o u l d b e a bl e t o r e s i s t l i g h t Ke ywor d s：Ca bl e，Cr a c k i n g，XLPE，Th e r e s i s t a nc e o f l i g h t 今后

48、1 5年内全世界 要建约 1 3 0 个核电机组【R I A N o v o s t i 报 7月 1 5日报道】国际原子 能机构(I AE A)副总干事在莫斯科 召开的国 际会议上说，在今后 1 5年 内，全世界要建造约 1 3 0个新核 电机组，现在运行的 4 4 0个机组生 产 了全世界 l 6 的 电 力。在今后 2 0年内，装机容 量将增加到 4 2 7 4 3 0 G W。副总干事说，I AE A a Y-在加强铀浓缩技 术和燃料使用的控 制。在这方面，I A E A采取 了一 系列措施，尤其是 限制核材料的获取，避免 在 民用核 设 施上 生产核 武 器 所需材料，以保证 只能在 I A E A控 制的设 施 上 生产新 的核 材料。(w ww a t o mi n f o t o m c n)窭：耍 娈 巫舀巫 巫 巫 煎7(酉 1 露 矗 z 耍 銮 巫 K 酉 煎 娈 煎 窭 盔 煎西 变 一3 6 维普资讯 http:/