[发明专利]一种核电站用聚烯烃电缆绝缘材料寿命评估方法

说明书

一种核电站用聚烯烃电缆绝缘材料寿命评估方法包括：先进行辐照交联再进行平板硫化处理模拟得到核电站用的电缆绝缘样品。再对获得的样品进行不同温度和不同时间加速热氧老化处理，模拟电缆老化过程；同时获取机械性能、绝缘性能、红外微观参数，表征老化状态。根据断裂伸长率法，获得不同温度T₁下对应的老化终点时间τ₁。对获得的样品采用不同的升温速率进行DSC非等温氧化诱导测试再采用Kissiger方程计算电缆绝缘样品的活化能。再结合阿伦尼乌斯方程，推导出待测电缆绝缘样品寿命τ₂和加速老化的绝对温度的倒数之间的线性方程。解决现有的单因素断裂伸长率法评估电缆寿命偏短，不够准确的技术问题。

技术领域

本发明涉及核电站用绝缘材料诊断技术领域，特别涉及一种核电站用聚烯烃电缆绝缘材料寿命的评估方法。

背景技术

核级电缆是核电站核岛厂房1E级回路用电缆，按照法国核电标准《压水堆核岛机械设计和建造规则》(简称RCC-E)则可以将核电站用聚烯烃电缆绝缘材料分为K1类、K2类和K3类。K1类电缆安装在安全壳内，要求核电站在正常运行状态，事故工况条件下以及在突发的地震载荷下，设备和系统能正常运行。K2类电缆在安全壳内使用，并必须在核电站运行工况的相应环境下和在地震载荷下，保证设施及系统正常运行。K3类电缆用在安全壳以外。核用电缆作为核电站关键的电气设施之一，不仅要在残酷的环境下使用，还要有极高的使用安全性。

老化的电缆不仅会影响系统的安全可靠运行，一旦发生短路，还会引发火灾，严重威胁核电厂和人们的安全。因此评估电缆绝缘的老化寿命，对整个核电用电力系统的正常运行有重要的意义。评价电缆的老化状态指标主要有电气性能、物理和化学性能等。电气性能包括交流或直流电阻、介电强度、介质损耗等，都被用作表征电缆运行可靠性的状态参数。物理性能包括断裂伸长率、拉伸强度、模压量等。目前，业界普遍采用国际电工委员会标准IEC60216和中国国家标准GB/T21223-2007中应用阿伦尼乌斯方程所进行的评估试验方法。将电缆绝缘样本在几个较高的温度下进行加速老化实验，当断裂伸长率随老化时间降为原来的50％，则认为其老化程度较深绝缘寿命终止，得到不同温度下电缆使用寿命的对数与温度的倒数的线性关系，从而外推得到电缆在90℃工作时的使用寿命。但是这种单因素断裂伸长率法只基于一种力学参数断裂伸长率，不能全面反映老化的状态，并且由于老化时间长，在长期较高的温度水平下，反应速率高，整体反应速率以指数形式增加，材料在不同的温度范围内的活化能不同，则预测到的电缆寿命较实际寿命更短。

有鉴于此，针对核电站用聚烯烃电缆绝缘材料如何设计一种更准确的评估其寿命的方法是本发明研究的课题。

发明内容

本发明目的是提供一种核电站用聚烯烃电缆绝缘材料寿命评估方法，其目的是要解决现有的单因素断裂伸长率法评估电缆寿命偏短，不够准确的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种核电站用聚烯烃电缆绝缘材料寿命评估方法，包括以下步骤：

步骤一.对聚烯烃电缆绝缘材料先进行辐照交联再进行平板硫化处理模拟得到核电站用的电缆绝缘样品。

步骤二.对步骤一获得的电缆绝缘样品进行不同温度和不同时间加速热氧老化处理，模拟电缆老化过程；同时获取电缆绝缘样品在不同温度和老化时间下的机械性能、绝缘性能、红外微观参数，根据这些数据参数对电缆绝缘样品老化状态进行表征。

其中所述机械性能包括断裂伸长率，根据GB/T 2951.11-2008测试方法进行机械强度试验，测得任一试样的拉断伸长率变为热老化前的±50％，老化所用时间即为当前温度下的电缆老化寿命，从而获得不同温度T₁下对应的老化终点时间τ₁。