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本文轉(zhuǎn)載自【南方電纜網(wǎng)】

 １.我國核電站的控制系統(tǒng)發(fā)展歷史

核電站的儀表和控制系統(tǒng)是核電站的重要群組成部分,機(jī)群組的安全可靠﹑經(jīng)濟(jì)運(yùn)行已經(jīng)在很大程度上取決于儀表控制系統(tǒng)的性能水平。從我國已經(jīng)建成的和在建 的核電工程來看,核電站的儀控系統(tǒng)經(jīng)歷了三個階段。

第一階段是以仿真量群組合單元儀表為主的控制系統(tǒng),如正在運(yùn)行的我國 300 MW 秦山核電站主控制系統(tǒng)應(yīng)用的 FOXBORO 公司的 SPEC200 群組裝儀表,大亞灣 2×980 MW 核電站主控制系統(tǒng)采用的 Baily 9020 系統(tǒng)也屬于這一類。其仿真量儀表采用小規(guī)模集成電路運(yùn)算放大器為基礎(chǔ)的組件來控制,邏輯量儀表采用繼電器等硬邏輯電路來控制。因而系統(tǒng)所需要的儀 表控制器件數(shù)量多,運(yùn)行操作管理和維護(hù)工作任務(wù)重,大部分采用手動操作,主控室布局也顯得較大。

第二階段是以仿真量和數(shù)字量混合運(yùn)用的主控制系統(tǒng),這一類 實(shí)際是核島系統(tǒng)仍采用小規(guī)模集成電路運(yùn)算放大器為基礎(chǔ)的仿真量組件來控制。而部分常規(guī)島和輔助系統(tǒng)采用 PLC 自動控制系統(tǒng)﹐結(jié)合軟件自診斷技術(shù)﹑冗余技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),減少很多硬接線和就地控制柜,提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。剛剛建成的廣東嶺澳核電站（ 2×980 MW ）儀表控制系統(tǒng)就屬于這一類。

第三階段稱為全數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)﹐它將應(yīng)用成熟的常規(guī)電站分布式控制系統(tǒng)（ DCS ）加以改進(jìn)并移植過來﹐全面應(yīng)用在常 規(guī)島﹑ BOP ﹑核島部分﹐構(gòu)成核電站全新數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)�，F(xiàn)階段應(yīng)用比較典型的全數(shù)字化儀控系統(tǒng)有﹕日本日立等公司開發(fā)的 NUCAMM － 90 系統(tǒng)﹑法 國法馬通公司 N4 控制系統(tǒng)﹑ ABB 公司的 NUPLEX80+ 系統(tǒng)﹑美國西屋公司的 Eagle21+WDPFⅡ 系統(tǒng)以及我國在建的田灣核電站所采用的德國西 門子公司的 TELEPERM XP+XS 系統(tǒng)等。

一般來講典型的核電站儀控系統(tǒng)特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)﹕

（ 1 ）控制對象的工藝流程復(fù)雜,監(jiān)測和控制的參數(shù)多而且各種過程參數(shù)聯(lián)系密切, 1000 MW 典型的核電站儀控系統(tǒng)的參數(shù)信息量和指令大約是 7000~9000 個。

（ 2 ）系統(tǒng)安全性﹑可靠性要求高,運(yùn)行質(zhì)量直接與儀控系統(tǒng)性能相關(guān)。

（ 3 ）反應(yīng)堆工作或停堆后一段時間內(nèi),大部分設(shè)備人員無法接近。

（ 4 ）控制和監(jiān)測核燃料裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及堆芯狀態(tài)監(jiān)測的必要性。

（ 5 ）大量核物理﹑熱工﹑水 力及其它一些直接測量無法得到的參數(shù)計算多﹐且精確性和實(shí)時性要求高。

２.二氧化硅電纜在現(xiàn)代核電站的控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。

從上面的發(fā)展趨勢來看,傳輸控制信號的速度要求越來越高,而且還要保證極高的可靠性和穩(wěn)定性,這就給絕緣材料提出了更高的要求。也就是說需要在高耐輻射和耐環(huán)境性能的前提下,要求絕緣材料的介電常量越低越好,以適應(yīng)高速數(shù)據(jù)的傳輸要求（精確性和實(shí)時性）。

從上面的數(shù)據(jù)可以看出,最好的材料HFI 260的介電常量也就是3.2,高于二氧化硅電纜一倍多（二氧化硅的介電常量是1.56),乙丙橡

膠的絕緣介電常量也是3左右,可見二氧化硅的介電損耗是最好的! 非常適合高速數(shù)據(jù)的傳輸。

另外還有一種無機(jī)電纜是氧化鎂絕緣電纜,它同樣有出色的高耐輻射和耐環(huán)境性能,但就是介電常量大(達(dá)到5.43),所以介質(zhì)損耗就很高,下表圖是它們同等尺寸電纜（0.141"）的插入損耗對比﹕

插入損耗（二氧化硅電纜VS氧化鎂電纜）,0.141′

同樣的樣品測試,傳輸速率結(jié)果（二氧化硅電纜 VS 氧化鎂電纜＝80%VS43%）

結(jié)論﹕二氧化硅電纜是電性能和耐環(huán)境性都最好的1E級K1類核電站電纜。

查了一下：國內(nèi) 1E 級電纜是這樣定義的：指完成反應(yīng)堆緊急停堆；安全殼隔離、堆芯應(yīng)急冷卻、反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出、反應(yīng)堆安全殼的熱導(dǎo)出；防止放射性物質(zhì)向周圍環(huán)境排放等功能的電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全級。

 1E 級 K1 類電纜，需要經(jīng)受輻射試驗(yàn)，大概情況如下： (1) 熱老化試驗(yàn)，美國為 138 ℃ 300 小時，相當(dāng)于使用 40 年。 (2) 輻照試驗(yàn)，老化試驗(yàn)后用鈷源進(jìn)行γ射線輻照試驗(yàn)，美國對緩和環(huán)境電纜的吸收劑量規(guī)定為 7 × 105 Gy ，對嚴(yán)酷環(huán)境為 15 × 105 Gy 。 (3) 模擬 LOCA-HELB 試驗(yàn)，電纜放在容器內(nèi)以規(guī)定的溫度、蒸汽壓力和時間進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)，同時噴射化學(xué)溶液，常采用含 1.5% 硼酸溶液，并在室溫下用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其 pH 值至 10.5 作為溶液。噴射流量對水平投影面為 34.2 i/min m2 。 (4) 浸水耐電壓試驗(yàn)，在γ輻照試驗(yàn)后，對緩和環(huán)境電纜，卷繞在 20 倍電纜外徑在金屬圓柱體上，對嚴(yán)酷環(huán)境電纜則為 40 倍徑，然后浸入室溫水中，以 3.15 MV/m 梯度施加電壓， 5 分鐘不擊穿為合格。

和大家分享一下國內(nèi)核電電纜通用標(biāo)準(zhǔn)。

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