Kabel pembangkit listrik tenaga nuklir terutama digunakan di gedung reaktor nuklir, gedung tambahan nuklir dan gedung turbin uap. Umumnya, saluran pipa atau saluran kabel digunakan untuk meletakkan kabel, yang diharuskan memiliki masa pakai yang andal, stabilitas termal, ketahanan kelembaban, stabilitas kimia, dan ketahanan radiasi.
Untuk memastikan keandalan desain sistem yang tinggi dan menghindari konsekuensi ekonomi yang serius yang disebabkan oleh kerusakan peralatan, sistem dan perangkat saluran independen multi-saluran berulang biasanya diadopsi. Biasanya, dua set sistem jalur independen digunakan untuk kabel daya dan tiga set sistem jalur independen digunakan untuk kabel kontrol.
Jenis kabel yang umum untuk pembangkit listrik tenaga nuklir adalah: kabel listrik 6 / 10kV dan 0,6 / 1kV, kabel kendali 0,6 / 1kV, kabel instrumen 300 / 500V dan kabel kompensasi 300 / 500V.
Tabel berikut adalah tabel spesifikasi perusahaan dalam negeri:
Tabel 11 Nama model kabel pembangkit listrik tenaga nuklir Class
Nama model
Kabel daya kelas 1E K3 untuk inti tembaga YJYK3 ikatan silang polietilen berinsulasi poliolefin berselubung bebas asap rendah bebas halogen
YJY23K3 tembaga konduktor ikatan silang polietilen pita baja lapis baja bebas halogen bebas asap poliolefin berselubung pembangkit listrik tenaga nuklir kabel listrik kelas 1E K3
Inti tembaga polietilen ikatan silang terisolasi halogen bebas asap rendah tahan api selubung termosetable pembangkit listrik tenaga nuklir 1E kabel listrik kelas K1
YJYJ23K1 Pita baja berinsulasi polietilen inti tembaga ikatan silang lapis baja bebas halogen asap rendah tahan api termosetable berselubung pembangkit listrik tenaga nuklir kabel listrik kelas 1E K1
KYJYK3 tembaga inti silang polietilen terisolasi bebas halogen bebas halogen poliolefin berselubung pembangkit listrik tenaga nuklir 1E kabel sinyal kontrol Kelas K3
KYJY23K3 tembaga konduktor ikatan silang polietilen pita baja lapis baja bebas halogen bebas asap poliolefin berselubung pembangkit listrik tenaga nuklir kelas 1E K3 kabel sinyal kontrol
Inti tembaga, berisolasi polietilen ikatan silang, bebas halogen, asap rendah, penghambat api, pembangkit listrik tenaga nuklir berselubung termosetable, kabel sinyal kendali K1 kelas 1E
Pita baja berinsulasi polietilen berinsulasi silang inti tembaga lapis baja bebas halogen, asap rendah, selubung termoset tahan api tahan api pembangkit listrik tenaga nuklir kelas 1E K1 kabel sinyal kontrol
Kabel Kelas 1E yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga nuklir dibagi menjadi tiga kategori menurut kategori keselamatan peralatan sistem kelistrikan pembangkit listrik tenaga nuklir: K1, K2 dan K3.
Kategori keamanan K1, K2 dan K3 didefinisikan sebagai berikut:
Aktuator listrik kelas K1.
Dipasang di dalam penahanan reaktor nuklir dan mampu menjalankan fungsi yang ditentukan dalam kondisi lingkungan normal dan di bawah beban SL2 (gempa mati yang aman) dan selama atau setelah kecelakaan.
Aktuator listrik kelas K2.
Dipasang di dalam kontainmen reaktor nuklir dan mampu menjalankan fungsi yang ditentukan dalam kondisi lingkungan normal dan di bawah beban SL2 (gempa mati yang aman).
Aktuator listrik kelas K3.
Dipasang di luar kontainmen reaktor nuklir, reaktor ini menjalankan fungsi yang ditentukan dalam kondisi lingkungan normal dan di bawah beban SL2 (gempa mati yang aman).
Lingkungan pengoperasian ketiga jenis kabel sangat berbeda, di antaranya kelas K1 memiliki lingkungan pengoperasian paling parah dan persyaratan kinerja paling ketat pada kabel. Hanya dengan simulasi uji kecelakaan kehilangan pendingin (LOCA), kabel dapat dioperasikan.
Menurut lingkungan pengoperasian kabel yang sebenarnya, baik di dalam maupun di luar ContainmentVessel akan sangat diuji ketika LOCA terjadi di pembangkit listrik tenaga nuklir.
Beberapa orang berpikir bahwa kabel yang dipasang di gedung reaktor nuklir harus simulasi uji LOCA;
Kedua, hanya dengan mampu memproduksi kabel kelas 1E K1 dapat dibuktikan bahwa produsen kabel mampu memproduksi kabel kelas nuklir. Yang terbaik adalah menentukan desain struktural dan indikator kinerja kabel sesuai dengan kondisi spesifik dari dua lingkungan operasi gedung reaktor dan gedung bantu nuklir.
1. Menguji konten
(1) Uji jenis kinerja dasar kabel;
(2) Kabel harus dapat lulus uji pembakaran vertikal dari kabel bundel yang ditentukan dalam EEE383;
(3) Uji konsentrasi asap;
(4) Uji pelepasan gas dari bahan selubung kabel jadi selama pembakaran;
(5) Uji penuaan listrik pada kabel daya;
(6) Uji penilaian ketahanan panas jangka panjang untuk bahan insulasi dan selubung;
(7) Uji simulasi penuaan termal yang setara dengan 50 tahun operasi;
(8) Uji simulasi penuaan radiasi setara yang berjalan selama 50 tahun;
(9) Uji seismik simulasi;
(10) Uji paparan radiasi LOCA 50 tahun yang setara, uji simulasi LOCA (suhu tinggi, uap air bertekanan tinggi);
(11) Uji pemeriksaan kinerja.
Diantaranya, (1) ~ (3) adalah tes tipe, (7) ~ (10) adalah tes simulasi lingkungan, dan (8) dan (10) keduanya dilakukan setelah tes ke-7.
Pengujian pemeriksaan kinerja meliputi uji tegangan, uji pembakaran, pengukuran kuat tarik insulasi dan selubung, perpanjangan putus, dll.
Kondisi spesifik lingkungan operasi ditentukan.
2. Metode pengujian
A. Uji penuaan listrik untuk kabel daya pada 5000h
Kabel daya harus lulus uji penuaan listrik selama 5000 jam, yang harus dilakukan sesuai dengan IEC60502.
Kondisi pengujian adalah sebagai berikut:
(1) Panjang sampel kabel: tidak kurang dari 30m;
(2) Tegangan yang diterapkan: Tegangan yang diterapkan antar fase (adalah tegangan frekuensi daya pengenal antara konduktor kabel);
(3) Terapkan arus: Arus harus melewati kabel untuk membuat suhu konduktor mencapai 95 ~ 100 ℃;
(4) Durasi siklus: pemanasan selama 8 jam, kemudian pendinginan selama 16 jam;
(5) Durasi pengujian tidak boleh kurang dari 5000 jam (yaitu 209 siklus suhu).
Hasil pengujian: Kabel tidak boleh putus selama pengujian.
Tegangan uji dan waktu uji ditentukan berdasarkan indeks umur isolasi kabel (N) dengan margin keamanan tertentu. Persamaan umur penuaan listrik adalah: Unt=C [(1), U adalah tegangan yang diterapkan pada kabel; n adalah indeks kehidupan; T adalah waktu gangguan listrik; C adalah konstanta (terkait dengan struktur, dll.)].
Jika indeks umur polietilen ikatan silang yang digunakan adalah N ≥9, umur kabel pembangkit listrik tenaga nuklir harus 50 tahun. Persamaan (1) dapat digunakan untuk menghitung hubungan tegangan dan waktu.
Misalnya jika tegangan kerja U=10kV maka waktu kerja yang dibutuhkan t=348000h (50 tahun);
Ketika tegangan uji 20kV, waktu uji harus 5000h.
Dengan mensubstitusi parameter di atas ke dalam Persamaan (1), maka dapat diperoleh bahwa:
Solusinya dapat diperoleh sebagai n=6,45, kurang dari 9, yang menunjukkan bahwa metode pengujian memiliki batas keamanan.
B. Uji evaluasi ketahanan panas jangka panjang dari bahan isolasi dan selubung
Menurut standar IEC60216 dan standar IEEE383-74, model matematika yang direkomendasikan untuk mempercepat penuaan bahan bukan logam adalah Arrhenius' rumus empiris: In=ab / T (2), mengacu pada umur kerja produk Dalam suhu T (h);
T adalah suhu operasi (K);
A dan B adalah koefisien yang belum ditentukan.
Formula (2) telah diterapkan selama beberapa dekade, dan terbukti efektif dalam banyak kasus.
Koefisien A dan B yang belum ditentukan dapat dihitung berdasarkan suhu kerja yang ditetapkan, dan kemudian menggunakan rumus (2) untuk menghitung masa pakai. Jika nilai lebih besar dari yang diharapkan, persyaratan umur desain akan terpenuhi.
(1) Penentuan suhu dan waktu uji.
Uji penuaan konvensional adalah 135 dan 168h, sehingga 135 ℃ dapat ditentukan sebagai suhu uji minimum.
Protokol pengujian mengacu pada IEC60216" untuk menentukan prosedur uji penuaan termal dan!
Prosedur umum untuk mengevaluasi hasil tes" dan standar IEEE383.
Perbedaan suhu uji evaluasi hidup tiap level adalah 15, terdapat empat titik suhu uji, suhu uji maksimum adalah 180.
Percobaan berlangsung sekitar 5000 jam.
(2) Pemilihan parameter terminasi umur.
Dalam proses penuaan termal bahan isolasi terdapat dua parameter karakteristik yaitu kekuatan tarik dan perpanjangan putus. Pada pengujian ini laju penurunan elongasi putus lebih cepat dari pada kekuatan tarik, sehingga elongasi putus diambil sebagai parameter evaluasi umur.
Menurut perhitungan jari-jari lentur peletakan kabel, perpanjangan insulasi yang sebenarnya tidak boleh melebihi 10%.
Perpanjangan asli saat putusnya sampel yang diukur adalah 160%. Dengan asumsi bahwa tingkat retensi perpanjangan putus adalah 50% sebagai titik akhir masa pakainya, perpanjangan putus masih 80%, yang memberikan faktor keamanan yang cukup untuk kabel dalam operasi.
(3) Pemrosesan data dan perhitungan umur.
Menurut IEC60216-1 dan prinsip matematika terkait, kurva Arrhenius pertama kali digambar dengan metode menggambar sesuai dengan asumsi titik akhir masa pakai.
Pada saat yang sama, koefisien A dan B yang belum ditentukan dihitung untuk menentukan hubungan antara suhu dan umur bahan uji. Jika nilai umur yang dihitung tidak kurang dari 50 tahun pada 90 ℃, bahan tersebut dinilai memiliki umur yang memenuhi syarat 50 tahun.
C. Uji simulasi penuaan termal setara dengan 50 tahun operasi
Berdasarkan standar THE IEEE383-74, pengujian simulasi penuaan termal sampel kabel jadi dilakukan dengan menempatkan kabel dalam oven sirkulasi udara pada suhu dan waktu tertentu menggunakan data yang dikembangkan oleh teknologi Arrhenius.
Karakteristik termal dari bahan insulasi dan selubung harus didasarkan pada hasil penilaian umur termal.
Kurva Arrhenius dan hubungan suhu dan umur material mapan dengan umur pakai 50 tahun digunakan sebagai dasar untuk menentukan data uji simulasi umur kabel produk jadi.
Kurva Arrhenius dan hubungan antara suhu dan kehidupan telah ditetapkan, yang diasumsikan sebagai titik sebelum akhir masa pakai ketika pemanjangan material&# 39 pada tingkat retensi putus adalah 50%. Uji simulasi penuaan termal untuk sampel kabel jadi yang setara dengan 50 tahun harus dilakukan pada suhu 90 ° C.
Dalam kurva Arrhenius, kurva baru dan hubungan antara suhu dan waktu ditetapkan menurut Persamaan (2) dan kemiringan yang diketahui untuk memilih suhu dan waktu pengujian simulasi.
D. Uji simulasi penuaan radiasi setara yang berjalan selama 50 tahun
Sampel kabel yang sudah jadi untuk uji radiasi harus menjalani uji simulasi penuaan termal yang setara dengan 50 tahun pengoperasian.
Uji simulasi penuaan radiasi ekivalen yang dioperasikan selama 50 tahun menggunakan C60 sebagai sumber radioaktif, dan laju radiasi tidak lebih dari 1,0 × 104Gy / jam dan dosis radiasi 2,5 × 105Gy, yang memenuhi persyaratan kinerja ketahanan radiasi kabel di bawah kondisi lingkungan dosis radiasi normal di pabrik pembantu nuklir dan pabrik reaktor.
E. Tes simulasi seismik
Sampel kabel dililitkan di sekitar silinder uji dengan diameter 20D (D adalah diameter luar kabel) untuk setidaknya satu putaran, dan kemudian proses diulangi ke arah yang berlawanan untuk satu siklus, total dua siklus.
Setelah siklus penggulungan, sampel luka pada silinder dimasukkan ke dalam oven yang dipanaskan sampai suhu operasi terukur kabel selama 24 jam. Setelah pendinginan, uji inspeksi kinerja yang ditentukan dilakukan.
F. setara
Uji paparan radiasi selama 50 tahun PENGOPERASIAN LOCA, uji simulasi LOCA (paparan di bawah suhu tinggi dan uap air bertekanan tinggi)
LOCA (Lossofcoolantaccident) juga dikenal sebagai kecelakaan kehilangan air di reaktor air ringan.
Kecelakaan kehilangan pendingin terkadang terjadi dalam sistem reaktor air mendidih (BWR) atau reaktor air bertekanan (PWR) karena kebocoran pipa atau penyebab lainnya.
Dalam hal ini, kabel, baik di dalam maupun di luar bejana penahanan, mengalami berbagai tingkat panas dan tekanan, semprotan kimiawi, dan secara historis radiasi gamma dosis tinggi.
Hanya kabel yang diuji melalui simulasi kondisi LOCA ini yang dapat digunakan dengan aman di pembangkit listrik tenaga nuklir.
Oleh karena itu, CABling di gedung reaktor, baik di dalam maupun di luar kontainmen, harus diuji LOCA.
G. Pengujian pemeriksaan kinerja
Pengujian pemeriksaan kinerja meliputi pengujian tekan, pengujian pembakaran, pengujian tahanan isolasi, kuat tarik isolasi dan selubung, dan pengujian perpanjangan putus. Pengujian tahanan isolasi, kekuatan tarik dan perpanjangan putus hanya untuk referensi.
Uji tegangan tahan: tekuk sampel dengan diameter tekukan 40 kali diameter kabel dalam sampel, lalu terapkan tegangan dengan gradien 3,15kV / menit selama 5 menit. Kabel tidak boleh rusak.