[发明专利]矿物绝缘组件及制备方法和具备矿物绝缘组件的安全装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种电气贯穿装置，具体涉及一种可用于极限恶劣工况下，供动力、仪控、通讯等电缆贯穿反应堆厂房、安全壳、LNG低温容器等压力边界的专用电气设备，该设备具有良好的承压、耐老化、耐辐照老化及优良的密封性能，不仅能保证压力边界内外电缆的可靠电气连接，还能有效防止放射性、易燃易爆物质的外泄。

背景技术

电气贯穿件，作为各种电缆贯穿反应堆厂房、安全壳和LNG低温容器等压力边界的通道，既要满足相关电气性能要求，还必须保证可靠的密封性能，即使在极限恶劣工况（如反应堆严重事故工况）情况下，仍能维持压力边界的完整性。

目前，国内外电气贯穿件有组件结构和整体结构两种形式。采用整体结构形式，电气贯穿件的通用性差，不可拆卸和更换，检修困难。如3825669号美国专利“High temperature, High pressure electrical penetration assembly”公开一种电气贯穿装置，该装置结构简单、性能可靠，但存在以下缺陷：1、该贯穿件的导体绝缘采用耐高温氧化镁或氧化铝粉末，导体两侧采用密封胶密封。由于密封胶温度指数低，导致密封性能不可靠，而且氧化物粉末容易吸潮，会导致绝缘性能下降，不利于电气贯穿件总体功能的实现。2、导体组件与筒体采用焊接连接，不可拆卸。

采用组件结构，便于维护和更换。如中国专利ZL200520107527.0公布的《反应堆安全壳低压电气贯穿件》均采用导体组件式结构，其采用导体组件实现内外电缆的导通。这些专利中提及的电气贯穿件产品多采用环氧树脂、聚砜等有机高分子材料作为绝缘和密封材料，有机高分子材料对辐照、高温等条件敏感，在极限运行条件下电气贯穿件的总体密封性能不能得到有效保证；伴随安全壳或反应堆厂房压力边界内的高温、高压、辐照等环境的影响，其电气绝缘性能会降低，从而影响整个电气贯穿件的电气性能。

发明内容

本发明将针对上述问题提出解决方案，提出一种能够满足压力边界内极限运行条件的电气贯穿件。该产品不仅能够保证在高温、低温、高压、高辐照条件下设备的各项电气、机械和密封性能，而且便于现场的安装、检测及安装后的可维护性、可更换性和可扩展性，即矿物绝缘组件及制备方法和具备矿物绝缘组件的安全装置。

本发明的实现方案如下：

矿物绝缘组件，包括矿物绝缘组件护套，设置在矿物绝缘组件护套内的导体线芯，导体线芯包括用于动力、仪控、通讯的实心铜导体线芯或实心合金线芯。填充在矿物绝缘组件护套内的氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质，矿物绝缘组件护套前端和后端均采用密封玻璃进行密封，导体线芯依次穿过矿物绝缘组件护套前端的密封玻璃、氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质、矿物绝缘组件护套后端的密封玻璃，密封玻璃与氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质、矿物绝缘组件护套之间存在零间隙。

本结构的设计原理为：利用密封玻璃对矿物绝缘组件内部的氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质进行密封，使得氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质不吸收水分，在设置密封玻璃前所述氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质已经过除水处理，因此形成的氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质在不含水和不吸水的状态下，保证矿物绝缘组件的绝缘性能，同时采用密封玻璃能保证其密封性。

所述矿物绝缘组件的制备方法，包括如下步骤：

步骤A：将导体线芯穿过矿物绝缘组件护套，导体线芯与矿物绝缘组件护套之间密实填充氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质；

步骤B：加热氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质去除氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质内的水分；

步骤C：在矿物绝缘组件护套前端和后端均填充密实的玻璃粉或玻璃粉预制件；

步骤D：加热玻璃粉或玻璃粉预制件使得玻璃粉或玻璃粉预制件软化填充在导体线芯与矿物绝缘组件护套之间；

步骤E：冷却，利用金属的矿物绝缘组件护套收缩程度将高于玻璃和导体线芯的收缩程度，从而会对冷却状态下的玻璃体产生一个径向压缩力，最后完全冷却后形成密封玻璃。

上述方法的实现原理为，填充好氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质后对氧化镁或/和二氧化硅绝缘介质进行除水处理，然后利用软化操作使得玻璃粉或玻璃粉预制件封闭在矿物绝缘组件护套的前端和后端，然后利用不同物质的冷却收缩能力不同，从而使得矿物绝缘组件护套收缩挤压密封玻璃，从而实现对密封玻璃进行挤压密封处理。

对矿物绝缘组件应用到核工程、LNG容器等压力边界中，从而形成具备矿物绝缘组件的安全装置，具备矿物绝缘组件的安全装置的实现方式存在以下2种：