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    一种长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，属于电缆技术领域，其结构为：由线芯对绞构成对绞组；对绞组与填充绳绞合构成缆芯；缆芯外依次包裹内绕包层、屏蔽层、内衬层、外绕包层和外护套；线芯是由导体外包绝缘层构成；对绞组有一根或多根；内绕包层是由在内的聚酯带和在外的低烟无卤高阻燃布带绕包构成；屏蔽层是由铜丝编织构成；内衬层是由低烟无卤阻燃隔氧层护套材料构成；外绕包层是由低烟无卤高阻燃布带绕包构成；外护套是由长寿命热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料构成。本实用新型提升了电缆耐低温的能力，使电缆能在核电站和缓环境的常规岛和BOP区域以及类似环境中使用。
    公开号:CN214336378U
    申请号:CN202121885844.0U
    申请日:2021-08-12
    公开日:2021-10-01
    发明作者:宋云磊；梁福才；凌国桢；向恒；程强；赵天骄
    申请人:Jiangsu Shangshang Cable Group Co Ltd；Jiangsu Shangshang Cable Group New Material Co Ltd；
    IPC主号:H01B7-04
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及一种仪表电缆，尤其是一种长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，本实用新型属于电缆技术领域。
    [n0002] 在核电站和缓环境的BOP（核电站的外围设施）和常规岛区域内使用的仪表电缆，若有长寿命或者其余严酷环境要求，通常均需采用核级电缆降级替代使用，不仅增加了成本也造成了资源浪费。
    [n0003] 虽然是核电站和缓环境，但是电缆也需要满足在核辐射条件下运行的要求，其耐辐照、耐低温、使用寿命和阻燃等性能较之普通电缆高。如何在较经济的条件下，满足特种使用要求是需要解决的问题。
    [n0004] 针对核电站和缓环境电缆的实际要求情况，本实用新型仪表电缆着力于电缆结构的改进，增加电缆的使用寿命，并且能适用在低温环境下选择使用。
    [n0005] 针对低温环境下的敷设问题，该耐低温电缆不仅耐低温，弯曲半径更是为电缆半径的8倍，增强了移动敷设能力。
    [n0006] 为使电缆在和缓环境的核辐射下仍能正常工作，需要绝缘层和外护套具有耐辐照性能。
    [n0007] 为防止火灾的传播，需要电缆的组成结构具有低烟无卤阻燃性能。
    [n0008] 为避免频繁更换电缆，需要提高电缆的使用寿命。
    [n0009] 为避免资源浪费，需要设计简洁的电缆结构和简便的工艺。
    [n0010] 为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
    [n0011] 一种长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，电缆的外径范围是15～35mm；电缆的结构为：由线芯对绞构成对绞组；对绞组与填充绳绞合构成缆芯；缆芯外依次包裹内绕包层、屏蔽层、内衬层、外绕包层和外护套；
    [n0012] 线芯是由导体外包绝缘层构成；导体的截面积为0.5～2.5mm2；导体是由镀锡铜单丝自内而外分多层绞合构成，镀锡铜单丝的直径范围是0.193～0.243mm，镀锡铜单丝绞合节径比范围是12～20倍，最外层的镀锡铜单丝的绞合方向为左向，相邻层的镀锡铜单丝的绞合方向相反；绝缘层是由耐辐照型低烟无卤阻燃交联聚乙烯绝缘料构成；
    [n0013] 对绞组有一根或多根，绞合节距不大于100mm；
    [n0014] 一根对绞组的单绞线组，其绞合方向为右向；
    [n0015] 多根对绞组的多绞线组，其绞合方向为左向；相邻的对绞组的绞合节距不同；
    [n0016] 内绕包层是由在内的聚酯带和在外的低烟无卤高阻燃布带绕包构成；低烟无卤高阻燃布带的绕包方向为右向，聚酯带的绕包带的绕包方向为左向；宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%；低烟无卤高阻燃布带的厚度范围是0.18～0.22mm，宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%。
    [n0017] 屏蔽层是由铜丝编织构成，铜丝的单丝直径范围为0.12～0.30mm，编织密度不小于80%；
    [n0018] 内衬层是由低烟无卤阻燃隔氧层护套材料构成，内衬层的厚度是1.0～1.2mm，最薄处厚度不小于标称值的80%-0.2mm；
    [n0019] 外绕包层是由低烟无卤高阻燃布带绕包构成，绕包方向为右向，低烟无卤高阻燃布带的标称厚度范围是0.18～0.22mm，宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%。
    [n0020] 外护套是由长寿命热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料构成，外护套的标称厚度是1.8～2.2mm，最薄处厚度不小于标称值的80%-0.2mm。
    [n0021] 缆芯是由1～12组对绞组和多根填充绳共同右向绞合构成；填充绳分别填充在缆芯的中心和边侧间隙；绞合节径比范围是30～40倍。
    [n0022] 绝缘层的标称厚度为0.6mm，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
    [n0023] 填充绳为填充用聚丙烯网状撕裂纤维构成的PP绳，单根PP绳的直径为4.0mm。
    [n0024] 比如：导体的截面积为0.5～2.5mm2，电缆的外径是18.5mm，则：
    [n0025] 导体的镀锡铜单丝的直径为0.193mm，绞合节径比是18倍；绝缘层的厚度是0.6mm；对绞组与填充绳绞合构成缆芯的绞合节径比是32倍；内绕包层中的聚酯带的厚度是0.04mm；内绕包层中的低烟无卤高阻燃布带厚度是0.20mm；屏蔽层中的铜丝的单丝直径是0.20mm；内衬层的厚度是1.0mm；外绕包层中的低烟无卤高阻燃布带厚度是0.20mm；外护套的厚度是1.8mm。
    [n0026] 本结构的和缓环境用非1E级长寿命耐低温仪表电缆，是在满足电缆电性能、机械性能等基本要求前提下，采用耐辐射和长寿命的绝缘护套材料提高电缆的使用寿命和耐辐照性能，使用低烟无卤高阻燃布带和多根聚丙烯网状撕裂纤维构成的PP绳填充提高简便结构电缆的阻燃性能，采用聚酯带绕包使得结构更紧密。
    [n0027] 采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：
    [n0028] （1）电缆结构合理。
    [n0029] （2）绞合后的镀锡铜材质导体，提高导体的导电性能，使导体更耐腐蚀，可以减少铜氧化生成CuO和Cu2O。
    [n0030] （3）使用低烟无卤阻燃的填充绳以及护套材料，使电缆整体满足低烟无卤阻燃的性能，防止火灾因电缆蔓延。
    [n0031] （4）绝缘层和外护套使用耐辐射和长寿命的材料，配合绝缘、护套结构，提高了电缆的使用寿命和耐辐照性能。
    [n0032] （5）铜丝编织构成屏蔽层，均化磁场，增加了电缆的抗干扰性能。铜丝编织屏蔽承载短路电流能力更强。
    [n0033] （6）缆芯外增加了一层内衬层结构，使得电缆的整体结构更为紧密，进一步隔绝与氧气接触，增强耐寒性。
    [n0034] （7）采用第5类导体和PP绳填充使弯曲性能更加优异。
    [n0035] 本实用新型电缆在新设计电缆形状结构的基础上，同时使用了优质的材料及其特定的结构参数，延长了电缆的使用寿命，提升了电缆耐低温的能力，电缆能在核电站和缓环境的常规岛和BOP区域以及类似环境中使用。
    [n0036] 图1为本实用新型的结构示意图；
    [n0037] 图中：导体1、绝缘层2、填充绳3、内绕包层4、屏蔽层5、内衬层6、外护套7、外绕包层8。
    [n0038] 下面结合附图与具体实施方式对本案进一步说明：
    [n0039] 参考图1，一种长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，电缆的外径范围是15～35mm；电缆的结构为：由线芯对绞构成对绞组；对绞组与填充绳3绞合构成缆芯；缆芯外依次包裹内绕包层4、屏蔽层5、内衬层6、外绕包层8和外护套7；
    [n0040] 线芯是由导体1外包绝缘层2构成；导体1的截面积为0.5～2.5mm2；导体1是由镀锡铜单丝自内而外分多层绞合构成，镀锡铜单丝的直径范围是0.193～0.243mm，镀锡铜单丝绞合节径比范围是12～20倍，最外层的镀锡铜单丝的绞合方向为左向，相邻层的镀锡铜单丝的绞合方向相反；绝缘层2是由耐辐照型低烟无卤阻燃交联聚乙烯绝缘料构成；
    [n0041] 对绞组有一根或多根（本例是3根），绞合节距不大于100mm；
    [n0042] 一根对绞组的单绞线组，其绞合方向为右向；
    [n0043] 多根对绞组的多绞线组，其绞合方向为左向；相邻的对绞组的绞合节距不同；
    [n0044] 内绕包层4是由在内的聚酯带和在外的低烟无卤高阻燃布带绕包构成；低烟无卤高阻燃布带的绕包方向为右向，聚酯带的绕包带的绕包方向为左向；聚酯带厚度0.04mm，宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%；低烟无卤高阻燃布带的厚度范围是0.18～0.22mm，宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%。
    [n0045] 屏蔽层5是由铜丝编织构成，铜丝的单丝直径范围为0.12～0.30mm，编织密度不小于80%；
    [n0046] 内衬层6是由低烟无卤阻燃隔氧层护套材料构成，内衬层的厚度是1.0～1.2mm，最薄处厚度不小于标称值的80%-0.2mm；
    [n0047] 外绕包层8是由低烟无卤高阻燃布带绕包构成，绕包方向为右向，低烟无卤高阻燃布带的标称厚度范围是0.18～0.22mm，宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%。
    [n0048] 外护套7是由长寿命热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料构成，外护套的标称厚度是1.8～2.2mm，最薄处厚度不小于标称值的80%-0.2mm。
    [n0049] 缆芯是由1～12组对绞组和多根填充绳3共同右向绞合构成；填充绳3分别填充在缆芯的中心和边侧间隙；绞合节径比范围是30～40倍。
    [n0050] 绝缘层2的标称厚度为0.6mm，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
    [n0051] 填充绳3为填充用聚丙烯网状撕裂纤维构成的PP绳，单根PP绳的直径为4.0mm。
    [n0052] 本例中：导体1的截面积为0.5～2.5mm2，电缆的外径是18.5mm，则：
    [n0053] 导体1的镀锡铜单丝的直径为0.193mm，绞合节径比是18倍；
    [n0054] 绝缘层2的厚度是0.6mm；
    [n0055] 对绞组与填充绳3绞合构成缆芯的绞合节径比是32倍；
    [n0056] 内绕包层4中的聚酯带的厚度是0.04mm；内绕包层4中的低烟无卤高阻燃布带厚度是0.20mm；
    [n0057] 屏蔽层5中的铜丝的单丝直径是0.20mm；
    [n0058] 内衬层6的厚度是1.0mm；
    [n0059] 外绕包层8中的低烟无卤高阻燃布带厚度是0.20mm；
    [n0060] 外护套7的厚度是1.8mm。
    [n0061] 本例中，绝缘层2的耐辐照型低烟无卤阻燃交联聚乙烯绝缘料，材料牌号为FPE162-1。内衬层6的低烟无卤阻燃隔氧层护套材料，材料牌号为HW495-2。外护套7的长寿命热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料，材料牌号为HW4690-H。
    [n0062] 本电缆采用单层绝缘层取代1E级电缆的双层绝缘层，降低了生产难度，提高了电缆的经济性。同时采用内衬（隔氧）层和耐辐照低烟无卤阻燃护套材料，使电缆具有良好的耐寒、成束阻燃性能，可满足和缓环境内BOP电缆的技术条件。
    [n0063] 本电缆的优点主要有：耐核辐射、阻燃性能好、使用寿命长、耐低温、经济性好。
    [n0064] 采用上述方案后，本电缆的使用寿命达到60年以上，抗辐照性好、耐低温性能好、加工性能好，可以有效提高生产效率。且同时满足电性能和机械性能的基本要求。
    [n0065] 本例电缆可以经受如下试验，试验结果为通过：
    [n0066] 第一部分.电缆特性和性能验证试验
    [n0067] 导体电阻：
    [n0068] 试验方法按照GB/T3048.4-2007，
    [n0069] 性能要求为符合GB/T3956-2008。
    [n0070] 电压试验：
    [n0071] 试验方法按照GB/T3048.8-2007，
    [n0072] 性能要求为试样不击穿。
    [n0073] 4h电压试验：
    [n0074] 试验方法按照GB/T12706.1-2020，
    [n0075] 性能要求为试样不击穿。
    [n0076] 20℃绝缘电阻试验：
    [n0077] 试验方法按照GB/T3048.5-2007，
    [n0078] 性能要求为绝缘电阻常数≥3670MΩ•km。
    [n0079] 燃烧时析出气体试验：
    [n0080] 试验方法按照GB/T17650.2-2021，
    [n0081] 性能要求为HCL含量最大是5mg/g；pH值最小是4.3；电导率最大是10μs/mm。
    [n0082] 低温性能试验：
    [n0083] 试验方法按照GB/T2951.14-2008，
    [n0084] 试验条件为温度 -35℃±2，持续时间4h，
    [n0085] 性能要求包括：
    [n0086] 护套低温拉伸试验，伸长率≥20%，
    [n0087] 护套低温卷绕试验，无裂纹，
    [n0088] 护套低温冲击试验，无裂纹。
    [n0089] 第二部分.长寿命和耐高辐射性能试验
    [n0090] 耐受60年寿命的等效热老化试验：
    [n0091] 试验方法按照IEEE383-2015，
    [n0092] 试验条件为：将适当长度的成品电缆试样绕制成若干个试验线圈，每个线圈的有效试验长度≥3.05m，将试验线圈放入循环空气老化烘箱中进行加速热老化。热老化试验温度和时间按绝缘热寿命评定试验结果导出。
    [n0093] 耐γ高辐照老化试验：
    [n0094] 试验方法按照IEEE383-2015，
    [n0095] 试验条件为γ源的辐照累积剂量为250kGy，
    [n0096] 性能要求为试验结束后，样本先被伸直，再弯曲成内径不超过电缆外径20倍的线圈。室温环境浸水1h后，试样应通过5min耐电压试验而不击穿，试验电压根据绝缘厚度按3150V/mm计算。
    权利要求:
    Claims (6)
    [0001] 1.一种长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，其特征是电缆的外径范围是15～35mm；电缆的结构为：由线芯对绞构成对绞组；对绞组与填充绳绞合构成缆芯；缆芯外依次包裹内绕包层、屏蔽层、内衬层、外绕包层和外护套；
    线芯是由导体外包绝缘层构成；导体的截面积为0.5～2.5mm2；导体是由镀锡铜单丝自内而外分多层绞合构成，镀锡铜单丝的直径范围是0.193～0.243mm，镀锡铜单丝绞合节径比范围是12～20倍，最外层的镀锡铜单丝的绞合方向为左向，相邻层的镀锡铜单丝的绞合方向相反；绝缘层是由耐辐照型低烟无卤阻燃交联聚乙烯绝缘料构成；
    对绞组有一根或多根，绞合节距不大于100mm；
    一根对绞组的单绞线组，其绞合方向为右向；
    多根对绞组的多绞线组，其绞合方向为左向；相邻的对绞组的绞合节距不同；
    内绕包层是由在内的聚酯带和在外的低烟无卤高阻燃布带绕包构成；低烟无卤高阻燃布带的绕包方向为右向，聚酯带的绕包带的绕包方向为左向；聚酯带的宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%；低烟无卤高阻燃布带的厚度范围是0.18～0.22mm，宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%；
    屏蔽层是由铜丝编织构成，铜丝的单丝直径范围为0.12～0.30mm，编织密度不小于80%；
    内衬层是由低烟无卤阻燃隔氧层护套材料构成，内衬层的厚度是1.0～1.2mm，最薄处厚度不小于标称值的80%-0.2mm；
    外绕包层是由低烟无卤高阻燃布带绕包构成，绕包方向为右向，低烟无卤高阻燃布带的标称厚度范围是0.18～0.22mm，宽度为15～40mm，绕包搭盖率不小于20%；
    外护套是由长寿命热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料构成，外护套的标称厚度是1.8～2.2mm，最薄处厚度不小于标称值的80%-0.2mm。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，其特征是缆芯是由1～12组对绞组和多根填充绳共同右向绞合构成；绞合节径比范围是30～40倍；填充绳分别填充在缆芯的中心和边侧间隙。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，其特征是绝缘层的标称厚度为0.6mm，最薄点厚度不小于标称值的90%-0.1mm。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，其特征是填充绳为填充用聚丙烯网状撕裂纤维构成的PP绳，单根PP绳的直径为4.0mm。
    [0005] 5.根据权利要求1所述的长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，其特征是导体的截面积为0.5～2.5mm2：电缆的外径是18.5mm。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的长寿命耐低温的核电站和缓环境用非1E级仪表电缆，其特征是导体的镀锡铜单丝的直径为0.193mm，绞合节径比是18倍；
    绝缘层的厚度是0.6mm；
    对绞组与填充绳绞合构成缆芯的绞合节径比是32倍；
    内绕包层中的聚酯带的厚度是0.04mm；内绕包层中的低烟无卤高阻燃布带厚度是0.20mm；
    屏蔽层中的铜丝的单丝直径是0.20mm；
    内衬层的厚度是1.0mm；
    外绕包层中的低烟无卤高阻燃布带厚度是0.20mm；
    外护套的厚度是1.8mm。
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