一种加热器用耐高温电缆及加工制备方法与流程

本发明涉及电线电缆，尤其涉及一种加热器用耐高温电缆及加工制备方法。

背景技术：

1、稳压器为核电站反应堆冷却剂系统的主设备之一，对一回路进行压力控制及压力保护等，电加热器在其中起着重要作用，同时，电加热器及其贯穿件也是一回路压力边界的一部分。正常运行时，稳压器中蒸汽和水的容积各占一部分，用来抑制压力过高的喷雾器装置（安装在上部蒸汽空间顶端），限制压力降低的电加热元件（安装在稳压器下部水空间），电加热元件从下封头直接插入稳压器内。

2、在核电厂的发电过程中，稳压器电加热器起着至关重要的作用。稳压器电加热器是核电厂中的重要设备之一。稳压器是电路中常用的一种电子元器件，可以将输入电压进行稳定调节，保持稳定的输出电压。当输出电压超过额定电压时，稳压器电加热器会通过电加热将稳压器加热，以达到稳定输出电压的目的。在核电厂中，稳压器电加热器的稳定输出电压对于整个核电厂的正常运转具有重要的影响。

3、全球核电厂稳压器电加热器供应商主要有thermocoax、vulcanic、watlow、general elecric、重庆川仪等。稳压器电加热器元件电缆随稳压器加热元件同机进口，用量不大，价格昂贵、采购周期漫长，其研发、结构设计、生产工艺、试验评估等各个环节都具有一定的难度和相当的工作量，属于少批量、高技术含量产品。供货商提供的相关技术参数比较模糊，响应较迟缓，特别是材料在耐热性、耐辐照性能指标参数上存在技术上的“黑匣子”。甚至部分核电工程因电缆的问题无法解决而耽搁了稳压器整体设备的国产化进程。

4、据对国外进口的核电站用稳压器电加热器用耐高温动力电缆的了解，国外的加热器电缆也是采用耐高温硅橡胶绝缘及护套材料，电缆的结构为单芯或多芯电缆，电缆的绕包及填充材料均为耐高温材料，硅橡胶国外采用的液体硅橡胶绝缘技术，其材料配方及加工的工艺技术较国内先进，生产的电缆产品基本可满足正常的使用和寿命，不需要频繁更换电缆。

5、查询当前国内对稳压器电加热器用电缆的技术状况，由于该种电缆的用量少，很少有线缆企业来关注并开发此种电缆，可查询到的只有上海电缆研究所和尚纬股份在开发这个产品，详细产品技术情况如下：

6、1、上海电缆研究所有限公司申请的专利：一种核电站稳压器电加热器电缆，专利号：cn201922372280.x。

7、详细内容：本实用新型提供一种核电站稳压器电加热器电缆，包括缆芯和依次包裹在缆芯外面的包带层，金属屏蔽层，缆芯包括一到五根线芯;线芯包括导体以及依次包裹在导体外面的内衬层，绝缘层和外衬层；导体由多根镀镍铜丝绞合而成；绝缘层为硅橡胶挤包层；内衬层和外衬层均为聚酰亚胺包带绕包层；包带层为阻燃无纺布绕包层；金属屏蔽层为不锈钢丝编织层。本实用新型的核电站稳压器电加热器电缆，硅橡胶挤包层使得电缆具有良好的耐高温性和耐辐照性，聚酰亚胺包带绕包层可以减少硅橡胶挤包层在使用过程中受到的外界机械应力的作用，延长其使用寿命，并在一定程度上提高了电缆的耐高温性和耐辐照性。

8、2、尚纬股份有限公司和中广核工程有限公司申请的专利：一种核电站用稳压器电加热器耐高温动力电缆的制造方法，专利号：cn202010950986.4。

9、详细内容：本发明公开一种核电站用稳压器电加热器耐高温动力电缆的制造方法，包括步骤：s5绝缘线芯绕包；s6玻纤纱编织；s7液体硅橡胶涂覆硫化；s8不锈钢丝编织。本发明制造的电缆使用寿命长，耐辐射性高，阻燃性高，能够有效保证核电站用稳压器电加热器的高温要求，保证核电站的安全可靠运行；无需经常维修和更换电缆，保证核电站的正常运行。本发明电缆在保证防护强度的基础上能够保证电缆柔软度，能够满足核电站用稳压器电加热器耐高温动力电缆的狭小空间安装环境。

10、3、cap系列稳压器电加热器元件电缆的设计及验证：2022.05期《电线电缆》，作者：倪勇，刘旌平，胡诚成。

11、详细内容：cap系列稳压器电加热器元件电缆是自主国产化最新压水堆核电站稳压器电加热器的重要组件，选用甲基乙烯基苯基硅橡胶（pmvq-1，pmvq-2和pmvq-3），耐热剂，氢氧化镁，改性三聚氰胺氰尿酸盐，添加剂，有机硅树脂中间体和硫化剂，铂金阻燃剂等材料，通过调配各组分的比例研制成硅橡胶材料作为绝缘材料。经过设计电缆结构，完善生产工艺，控制结构精度等方法试制成样件电缆。按照质量鉴定试验大纲要求，经第三方机构试验验证，证明了设计并试制完成的电缆样件能够满足在cap1000核电站中持续运行温度至少为124℃，工作寿命期望60a；在cap1400核电站中，持续运行温度至少为132℃，工作寿命期望60a。

12、从以上技术信息可看出，目前国内外稳压器电加热器用电缆的产品结构差不多相同，均采用硅橡胶耐高温材料，硅橡胶长期耐高温为160℃～200℃，硅橡胶材料又可分为固态和液体硅橡胶，两者的配方及加工工艺技术不相同，国外采用的是液体硅橡胶技术，国内基本都采用固态硅橡胶技术。

13、不论是固态还是液体硅橡胶，目前国内使用的硅橡胶材料，其在配方及工艺技术仍然不及国外的技术水平，生产制作的加热电缆也可以使用，但使用寿命不长，用不了多长时间电缆绝缘和护套材料就发生老化，就需要进行更换，对用户的使用和核电站的运维和安全带来了很大的风险。

14、由于在技术上，目前对核电站用稳压器电加热器用耐高温动力电缆的要求较高，长期耐高温为250℃，短时达到300℃，产品还必须满足无卤低烟、无毒、阻燃、耐辐照，目前所知道的有机耐高温材料很难达到这样的要求。现常用的有机硅橡胶长期耐高温也只有160℃～200℃，且不耐辐照；电缆使用耐高温硅橡胶材料，同时要求硅橡胶无卤低烟、无毒、阻燃、耐辐照，电缆的性能基本上达不到客户要求的电缆长期耐高温250℃的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种加热器用耐高温电缆及加工制备方法，解决了现有的有机绝缘材料不能满足电缆耐高温的使用要求，从而使得电缆的使用寿命不长的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种加热器用耐高温电缆，包括导体内芯、无机绝缘层和金属外护层，所述导体内芯设置在最里侧，所述导体内芯为单芯、2芯、3芯、4芯或5芯，所述导体内芯外侧由内向外依次分布有所述无机绝缘层和所述金属外护层，在所述导体内芯与所述无机绝缘层之间设置有导体耐高温绕包层，在所述无机绝缘层和所述金属外护层之间设置有耐高温保护层。

3、其中，所述导体内芯为镀镍铜导体，导体的结构由1类、2类、5类或6类导体组成。

4、其中，所述导体耐高温绕包层所采用的材料为聚四氟乙烯带或聚酰亚胺带。

5、其中，所述无机绝缘层由耐火云母带或玻璃纤维带绕包而成。

6、其中，所述耐高温保护层所采用的材料为绕包材料或编织材料。

7、其中，所述金属外护层为平滑金属护套或轧纹金属护套，所述金属外护层的厚度为0.10mm～1.20mm。

8、本发明还提供了一种加热器用耐高温电缆的加工制备方法，包括以下步骤：

9、采用1类、2类、5类或6类导体制备导体内芯，并在所述导体内芯外侧镀镍，镀镍等级为2级、4级、7级、10级或27级中的任一种；

10、采用聚四氟乙烯带或聚酰亚胺带材料制备导体耐高温绕包层，并将所述导体耐高温绕包层套设在所述导体内芯的外侧；

11、采用耐火云母带或玻璃纤维带绕包而成得到无机绝缘层，并将所述无机绝缘层套设在所述导体耐高温绕包层的外侧；

12、采用绕包材料或编织材料制备耐高温保护层，并将所述耐高温保护层套设在所述无机绝缘层的外侧；

13、当电缆为多芯电缆时，采用耐高温材料制备电缆填充层，并在成缆时将所述电缆填充层填充在所述无机绝缘层和所述耐高温保护层之间；

14、采用平滑金属护套或轧纹金属护套制备金属外护层，并将所述金属外护层套设在所述耐高温保护层的外侧，完成加热器用耐高温电缆的制备。

15、本发明的一种加热器用耐高温电缆及加工制备方法，本发明的加热器用耐高温电缆的绝缘材料采用无机绝缘材料，护层材料采用金属护套，代替了目前加热器用耐高温电缆常用的有机耐高温硅橡胶材料，通过优选并应用其它的绕包和填充等耐高温材料，从而使得电缆完全可满足核电站所要求的无卤低烟、无毒、阻燃、耐辐照性能，同时，电缆能够满足长期运行耐高温的要求，进而解决了现有的有机绝缘材料不能满足电缆耐高温的使用要求，从而使得电缆的使用寿命不长的技术问题。