核电电缆市场分析报告
一、核电电缆市场现状
核电是继水电和火电之后最具工业规模发展潜力的成熟电力供应形式，也是清洁、低碳、环境友好、输出功率稳定的经济高效能源。规模化发展核电对于落实减排目标、实现中国能源结构显著改变、满足国民经济对电力的需求，保障能源供应安全有着举足轻重的影响。
核电缆是核电站的一个重要电器部件，其使用场所的条件比较苛刻，安全方面的要求高，不仅要具有普通电缆的一般特性，还要具有低烟、无卤、阻燃等特性，特定的耐环境性，如耐辐射性、耐LOCA(失水事故) 等。目前，电线电缆行业中部分企业（近10家）已开始生产1E 级K3类电缆，但仅江苏上上电缆等少数企业完成K1类电缆的开发。目前，核岛内电缆还需大量进口。
从我国核电站发展历程来看，除了秦山一期为自主技术供应商，从2002年~2011年几乎所有的核电项目都采用国外由国外的技术供应商提供技术支撑。同期，国产核电缆虽然一直在研发、试验，但离生产出全面优质的核电缆还有较大距离。即使有部分交付的核电缆，在使用过程中还是存在质量问题。
可喜的是，通过对国外技术的消化、吸收、创新，国内核电项目从2012年开始基本都由采用了自主技术。目前，我国已成功研制、生产出了世界首批具有自主知识产权的三代核电AP1000核电站安全壳内电缆，并用于浙江三门核电站1号机组建设。可见核电缆等核电项目、产品在国内市场发展比较顺利。
虽然日本核事故影响国内核电发展，但早在我国“十一五”规划和2020年电力发展的基本方针是为深化体制改革，加强电网建设，大力发展可再生能源，优化发展水电，积极发展核电，因地制宜发展天然气发电，积极发展新能源发电, 贯彻发展低碳经济，重视生态环境保护，加大技术改造力度，提高能源效率。按照其规划，到2020年将实现27～40个1000兆瓦核电机组，核电比重将从目前的1.8%上升到4%，甚至提高到7%~8%。
为应对经济危机，扩大内需，我国政府巨资投入基础设施建设。其中，高速铁路、城市轨道交通、现代汽车、舰船和大型飞机等是今后我国重点发展的项目。这些现代交通工具制造需要大量电力、控制、信号和仪表电缆，如机车车辆用线；机车车辆用信号屏蔽电缆、计算机和电工仪器用电缆；城市轨道交通直流电力电缆；汽车低压电线；飞机用线和舰船用无卤低烟阻燃电缆等，而这些项目的运行更需要核能等提供能源，进而对核电电缆的需求也必然大增。
不仅如此，环保的巨大压力使人们更关注洁净能源，也就是核电的发展。2009年12月18日在哥本哈根联合国气候变化大会上，时任国务院总理的温家宝承诺：我国2020年单位生产总值二氧化碳排放比2005年降低40%—45%。实际上这个压力非常大，我国经济发展对能源需求持续增长的情况下，面临着国内资源环境制约日趋强化和应对全球气候变化、减缓温室气体排放的双重挑战。具体来说，我国能源发展目前面临四个基本问题。一、供需总量平衡问题，我们的资源不够。二、以煤为主的能源结构，造成了环境和生态问题。大概
70%以上的发电量靠煤电。三、西煤东运、北煤南运、西电东输造成了能源运输问题。四、石油和天然气方面我们进口数量相当大，造成了对国外资源依存的能源供应安全问题。解决这些问题，改变我们的能源结构，突破资源环境的瓶颈，保证能源安全，减缓温室气体排放，核电有不可替代的作用。
而近年来，国内因核电快速发展而引起各配套行业的极大关注，电线电缆行业作为重要的配套产业同样如此，随着李克强总理对沿海核电建设的重申，核电用电缆的需求会极大的上升，给国内的电线电缆生产企业带来很好的发展契机。尽管核电缆发展前景广阔，然而因技术要求过高，目前国内尽管有专门研发和生产核级电缆的电缆企业，但是真正能够生产出优秀的核级电缆的企业还在少数。尤其是壳内电缆还需要依赖国外技术。受福岛核事故的影响，国际上对核安全日益重视，这也促使核电缆等电气设备的性能要求进一步提高。
发展核电是中国能源安全战略的必然要求。作为一种新型能源，核电的环保效应显著。以大亚湾核电基地为例，截至2012年底，大亚湾核电基地累计上网电量达到了4396亿千瓦时。与同等规模的燃煤机组相比，相当于减少了100万公顷森林1年的二氧化碳吸收量。相较于其它核电国家，中国核电发电量占比远低于前者。法国核电发电量占本国发电量77%，韩国占35%，美国占19%，俄罗斯占18%，而中国目前核电发电量仅占全国发电量2%，与世界平均水平尚存较大差距。中国应持续扩大核电装机规模，实现战略价值最大化。
核电作为高新技术具有庞大的产业链，除主设备外，需要上万台
各种类型各种安全等级的阀门、各种尺寸各种材料的管道、各种类型的电缆和铸锻件、各种类型各种容量的风机、各种类型各种规模的热交换设备和容器，以及管件、管道支架、电缆桥架、焊材等等。近几年国内企业通过攻关已经能在很多领域生产出达到核级标准的产品。
核电产业市场火热、门槛高，只有找准“切入点”，定位好目标产品，才能打进市场并占据市场。我国目前已形成了完整的核电配套工业体系和能力，目前已基本实现二代改进型核电设备的全面国产化，国产化率达到85%，并且达到了8-10台套的批量制造产能。核级部件和材料，每一样都关乎核电站的安全，企业必须在具备生产非核级产品能力的基础上，生产出质量过关、经得起检验、稳定可批量化生产的核级产品，这才有进入核电产业供应链的资格。
中国建设中的核电站有11处，机组数量合计30台，机组额定功率大多为100万千瓦，中国自主设计型式超过一半，国产化率大致为60~83%，其中有2台为实验堆。1E 级K3类电缆国产化工作开展了十多年，目前至少有20家企业具有生产能力。现在规定了“民用核安全电气设备制造许可证”和“民用核安全电气设备设计许可证”，没有证书，就没有投标资格。2009年11月统计，第一批发证有6家企业，即江苏上上电缆集团、常州八益电缆有限公司和上海电缆厂有限公司等。由于用户对K1类电缆目前倾向于进口，国内K1类电缆订单极少，这也是以后应该改变局面的艰难任务。至于核电站用大量非1E 级电缆，要求与火力发电厂用电缆基本一致，不受许可证限制，很多企业能够接到订单。
二、国内核电电缆市场预测
早在去年的1月20日，国家能源局就发布了《2014年能源工作指导意见》，该意见指出，2014年，非化石能源消费比重提高到10.7%，非化石能源发电装机比重达到32.7%。坚持集中式与分布式并重、集中送出与就地消纳结合，稳步推进水电、风电、太阳能、生物质能、地热能等可再生能源发展，安全高效发展核电。
此文件中，国家能源局明确提出，要安全高效发展核电。而为了实现这一目标，国家能源局将适时启动核电重点项目审批，稳步推进沿海地区核电建设，做好内陆地区核电厂址保护。同时，保障核电安全高效可持续发展。
国家政策表明，2014年沿海核电建设将进一步提速，内陆核电则仍难有实质性破冰，而要达到2017年5000万千瓦的装机目标，2014年至少要开工建设4台百万千瓦级的工程，以目前国内百万千瓦核电机组综合造价150亿元计算，投资将达到600亿元。据国务院办公厅去年印发的《能源发展战略行动计划(2014~2020年) 》，到2020年，全国核电装机容量达到5800万千瓦，在建容量达到3000万千瓦以上。核电专家分析，这意味着中国核电发展正在“升温”，新建核电刚从零开始，核电项目有望集中审批。从中长期来看，要有效支撑到2030年非化石能源消费占比提高到20%这一目标。目前中国核电的比例仍太小。
在去年两会上，全国政协委员贺禹建议加快我国核电发展，国务院总理李克强在政府工作报告中提到，要提高非化石能源发电比重，
发展智能电网和分布式能源，鼓励发展风能、太阳能，开工一批水电、核电项目。可见，中国的核电发展将迎来爆发，也将极大拉动电线电缆行业的发展。
根据中国政府《核电中长期发展规划》，中国后续核电项目将主要采用三代AP1000及其再创新技术。有信息表明，由于”十二五”期间不开工内陆核电，因此今年内有可能开工的核电项目，将从三门二期、海洋二期、陆丰一期、徐大堡一期、山东荣成CAP1400示范项目、福清三期、红沿河二期中产生。以上因大型先进压水堆重大专项CAP1400是建立在AP1000技术的基础上，拥有中国自主知识产权的”升级版”，故而开工的优先度可能最高。
有机构预计，2015年新增核电项目数相比2014年增幅有望达到100%-200%，设备投资需求近700亿元。按照2020年8000万千瓦的规划，核电设备投资总需求有望接近4800亿元。
随着国家对核能电站的大投入、大开发，与核能电站配套的特种核电缆将有很大的市场空间。按照一座百万千瓦级的核电机组，所需各类电缆总长约3000公里，平均每公里7万元，2015年-2020年我国核电电缆市场空间合计84亿元，年均16.8亿元。目前，中国已建成17台核电机组，在建29台核电机组，成为全球在建核电规模最大的国家，也是世界上民用核电发展最快的国家。3月10日，中广核称，发改委批准了红沿河核电5、6号机组的建设。这意味着红沿河核电二期工程马上就要重启。红沿河核电二期工程是4年来中国真正意义上新批的核电项目。
自去年10月份国务院宣布核电项目恢复审批以来，包括CAP1400示范工程在内的一批重大项目正在全速推进中。近期，国家环保部此前正式受理的山东荣成石岛湾大型先进压水堆核电站重大专项CAP1400示范工程（选址阶段）环评报告公示期将到期。如无异议，该工程将于明年4月正式动工，2018年年底建成投产。此外，国产先进压水堆ACP1000近日也通过专家审查，中广核福建宁德核电站一期首台机组则在上周末正式投运。业内预期，今年核电项目开工数有望较去年翻番。
中国核能行业协会近日也举办了国产先进压水堆ACP1000初步设计审查会，结论认为中核集团关于ACP1000的压水堆开发充分借鉴了国际三代核电技术先进理念，也考虑了福岛核事故经验反馈，其技术和安全指标达到了国际上三代核电机组的同等水平。
不仅如此，中广核集团宣布福建宁德核电站一期首台机组也于4月19日正式投运，日发电量约2400万度。这也是中国海峡西岸经济区首台正式建成投产的核电机组。目前，全球核电机组在建数量为68台，装机容量7083万千瓦；中广核在建机组数量15台，总装机容量1775万千瓦，已占全球在建规模约1/4。
去年10月24日国务院召开常务会议决定重启核电建设后，到去年年底共有4台核电机组陆续开工建设。国核内部人士预期，今年开工数有望翻番，多项设备采购协议则将在四五月签订，“今年新开工的机组多采用AP1000技术路线。”
行业的普遍观点是，核电产业链较长，首先最受益的还是相关设
备及材料制造环节。据业内人士提供的综合国际各权威机构的预测结果，未来全球核电装机规模将持续增长。到2020年，全球核电装机规模预测低情景下将在4.53亿-4.76亿千瓦，年均增长接近2%左右；高情景下将达到5.19亿-5.50亿千瓦，年均增长3%-5%。而且亚洲核电市场十分被看好。
2013年，我国核电“走出去”收获了三个引起国际社会关注的订单，让国内部分舆论为之自豪。2013年中国核电企业相继签约英国、罗马尼亚的核电项目，援建巴基斯坦核电站动工。在巴的核电项目中，中国具有自主知识产权的三代核电技术第一次走出国门。此前，中国核电在海外仅有4个核反应堆，均是在巴基斯坦，且属于二代技术。
主流媒体对我国核电电缆发展的预测：
工控中国认为：随着国际上核电重启节奏加快和国内大气污染防治力度加大，以及国内能源产业政策对大容量机组火电、LNG 和煤制油气的鼓励，国内核电建设有望保持连续性。这对于国内的电线电缆行业来说既是欢喜又担忧，欢喜的是电线电缆市场得到极大的拓展，担忧的是能不能生产出符合核电建设要求的产品。显然，无论是哪家电缆生产企业抓住了这一先机，并且牢牢占据核电市场，其都将迎来质的转变和爆发！
电缆网讯：自从今年核电项目按下了“重启键”，积压的核电项目将迎来集中释放，我国未来5年新增装机将达到4000万千瓦，核电设备总需求将超3000亿元。而随着中国核电技术走出去，核电设备的需求还将进一步增加。
渤海证券分析，随着核电建设的崛起，整合核电产业链将迎来前所未有的黄金机遇。预计中国未来5年新增装机将达到4000万千瓦，5年内的核电设备需求将超3000亿元。
三、国外核电电缆需求预测
不仅我国核电发展势头正猛，世界多国也在大力发展核电。虽然日本福岛核事故后，引发了世界诸国对核电安全的担忧，但日趋紧张的能源供应形势，还是让俄罗斯、法国、韩国、英国等国则坚持发展核电，一些发展中国家也表示有兴趣发展核电。据国际权威机构预测，在未来25年中，全球或将兴建90座至300座1600兆瓦的反应堆。
在国家层面力推核电走出去的形势下，国外核电站也将为我国核电设备带来客观的市场份额。全国人大代表、中核集团董事长孙勤表示，核电走出去具有很强的牵引、带动作用，这在经济新常态下意义更重大。一台百万千瓦核电机组投资约250亿元，可以带动相关机电产品和材料出口150亿元。
随着国内核电站逐步摆脱国外技术封锁和对国外核电站电缆严重的依赖，我国核电缆也基本实现了国产化，新一轮国内外核电建设热潮为国内电线电缆企业发展核电缆提供了良好的契机。
四、核电站用电缆简析
核电站的核能传热流程
核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、
重水堆和改进型气冷堆以及快堆等。但用的最广泛的是压水反应堆。压水反应堆是以普通水作冷却剂和慢化剂，它是从军用堆基础上发展起来的最成熟、最成功的动力堆堆型。
核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。
以压水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。压水堆核电站核岛中的四大部件是：蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回路系统，其形式与常规火电厂类似。核电站与一般电厂的区别主要在于核岛部分。
核电站电缆的安全级要求与标准
美国IEEE 690-1984标准《核能发电站IE 级回路用电缆系统的设计和安装导则》是专为核电站中与安全相关的电缆系统（包括辅助回路）的设计与安装提供指导，也可作为某些与安全无关，但可能对安全有影响的电缆系统设计与安装提供引导。IEEE 690标准规定的具体对象为电缆，现场接头和连接。IEEE 690标准的前身为IEEE 442-1977导则，该导则实际上也作为标准使用。1984年将导则制订为标准，并且于2002年再次得到确认。
IEEE 690标准主要针对IE 安全级的电缆，IE 级回路的定义为：
安全级回路是指完成反应堆紧急停堆；安全壳隔离、堆芯应急冷却、反应堆余热导出、反应堆安全壳的热导出；防止放射性物质向周围环境排放等功能的电气系统设备的安全级。IEEE 690标准也对辅助回路提出同样的要求，当然不是包含所有的辅助回路，此处辅助回路的定义如下：与1E 级回路分管电力供应、信号源、封闭或管线的回路；或采取了可被接受的间隔距离、隔离围墙或隔离措施装置，但与1E 回路未完全分隔或电气绝缘的回路。
我国核电站设计，根据安全等级和电缆敷设场合，将IE 级分为K1、K2和K3类三种电缆：
K1类电缆是辅设在壳内，在正常和在地震负载下及在事故情况下和事故后能执行其规定功能的电缆；
K2类电缆是辅设在壳内，在正常和在地震负载下能执行其规定功能的电缆；
K3电缆是辅设在壳外，在正常和在地震负载下及在事故情况下和事故后能执行其规定功能的电缆；
这三类电缆要求有所差别，核电设计部门对电缆的选型另行制订更具体的规范，电缆制造部门也相应规范来制订各类产品标准。
在安全壳内部敷设的电缆将长期受到不同程度的辐射剂量，而敷设在安全壳外部的电缆则不受到有危害性的辐射剂量。但是，当发生泄漏事故时安全壳外部的电缆，也会受到一定的辐射剂量，因此不论敷设在安全壳内或外的电缆，只要和核系统有关的，都应符合IE 安全级要求。
K1类电缆不包括核反映容器内部的电缆。核反映容器内部的电缆的工作条件，按反应堆压力容器设计而定，这类电缆一般为刚性结构，导体和护套为不锈钢或用户指定材料，绝缘可采用氧化镁或用户指定材料。所用材料要求高纯度、限制含硼元素成分，因为硼对吸收中子有影响，同时要求所用材料受到中子撞击后，不应产生二次发射。 IE 级电缆的种类、结构和要求
从用途来说，核电用电缆品种与一般火力发电厂基本相同，但其材料组成和试验项目则有较大的差异。主要品种有 1 kV 及以下电力电缆、控制电缆、仪器仪表电缆、热偶补偿电缆以及 6/10kV 等级电力电缆等品种、规格。
1E 级回路所需电缆按电压水平、信号水平和防范电气干扰等因素，对电缆系统提出电气分隔要求而具体分为：
1）中压电力电缆，电压等级为601～15000 V，通常设计用于核电厂内辅助系统有关设备供电；
2）低压电力电缆，电压等级为600 V及以下，常设计用于核电厂内辅助系统有关设备供电；
3）控制电缆，通常在较小电流水平下应用，或在需要改变核电厂内辅助系统设备运行状态时，电缆间隙通电方式运行；
4）仪表电缆，用来传输变量的电流或电压信号（模拟），或用来传输编码信息（数码）；
电缆敷设时规定中压电缆不应压在任何低压电缆的上面，以免压伤低压电缆绝缘。仪表电缆的敷设，若会受到邻近回路和设备的电气
干扰，应使不允许受到的干扰信号降低到最小。
IEEE 690标准提出了屏蔽和屏蔽接地的要求。对于中压电力电缆，除非特殊设计外，5 kV以上电缆的绝缘和导体应有限制电场的非金属材料屏蔽。屏蔽层必须有效的与电缆终端连接。同时应采用金属屏蔽层完成有效的单点或多点接地，当多点接地时，金属层应符合各种感应电流容量的要求。对于仪表电缆，可在其绝缘芯外（含线对、三线组和四线组）编织金属线或绕包金属带或绕包聚酯薄膜金属（铝或铜箔）复合带，此屏蔽层的目的是抑止外部对其感应或内部向外发射的干扰，屏蔽层主要是降低芯间和组间的电磁耦合。
此外对屏蔽还应注意以下几点：
1）结构上要求屏蔽层必需保持导电连续性，所以绕包聚酯薄膜金属复合带时，金属面应向内，并包含纵向裸绞线作为导引线，导引线截面在产品标准种规定。当二根电缆在终端连接时，应将屏蔽用导线可靠连接；
2）每根电缆的屏蔽层应是相互绝缘的，以防止屏蔽层分散接地和多点接地。所以在屏蔽层外应再搭盖绕包一层聚酯薄膜。国内有些不正规产品，绕包聚酯薄膜金属复合带时金属面向外，成缆后再用铜线总编，表面上看似乎连接很完整，实际上构成不规则的分散接地，在传输某些信号时会产生畸变现象；
3）屏蔽层设计时，若只是考虑降低静电或电磁耦合的功能，就不应作为导体使用，即不允许用作传导额外的电流或电压；
4）标准的同轴电缆、三同轴电缆和仪表电缆。应符合系统设计
要求和设备制造商提出的结构。
1E 级回路电缆系统的阻燃和防火要求：
1）阻止火焰渗透措施，电缆束应具有规定的阻燃等级；
2）火焰熄灭（自熄），要求材料、电缆束在火灾中着火后能够自熄，这在电缆产品标准应有具体规定；
3）电缆系统的封闭，是指组合在电缆系统周围的一系列装置，这些装置在规定时间内，能使电缆系统和包括周围装置本身，能保持回路安全和完整性的措施。由于发生火灾后的过程比较复杂，所以对电缆不只是要求阻燃，也需要顾及其他方面，这包括以下几方面：
（1）阻燃材料、电缆和管线材料，三者应具有相容性，其含义是这些材料在正常使用和发生火灾时均不会有相互侵害因素；
（2）在安装过程中不应产生毒气、腐蚀气体或异味气体（刺激性气等）；
（3）在安装和运行过程中，管材和电缆的径向和纵向膨胀和收缩，可能对电缆绝缘和护套产生挤压作用，但挤压不应造成绝缘和护套破损；
（4）符合电缆载流量要求。
（5）火灾发生时，为阻止火焰参透，会产生某些物质的压力，上述材料、管道和电缆应能耐受某些物质压力而不损坏。
（6）火灾发生时，为阻止火焰参透，以上材料、管道和电缆，应具有应付电气着火时抵抗蒸汽喷淋的能力试验，当然蒸汽喷淋的温度和压力是有规定限度的。
电缆的运行寿命和评定寿命是国内电缆行业的惯用术语，与美国IEEE 383-1974（1980年重新确认）核电站用IE 级电缆、现场接头和连接件型式试验标准的术语略有差异，该标准命名为安装寿命和验证寿命。安装寿命定义为：设备从安装到拆除，设备可以符合设计和系统要求的期限。验证寿命的定义为：设计一套特殊工作条件方案，该方案的试验时限能证实设备符合要求的性能，因此验证寿命也可理解为资质寿命。为验证寿命所拟订的各种试验方案，它们的条件和时间不一定相同，但是从逻辑上讲，验证寿命应当能证明符合安装寿命的期望值。
验证寿命有一定的抽象含义，阿累尼乌斯公式是常用的手段。另外美国EBASCO 火力发电规范中命名为服务寿命和推算寿命。这些名称虽不同，但要说清楚的是同一个问题，就是电缆究竟可使用多长时间。IE 级电缆运行寿命要求为40年，后来又倾向提高到60年，对于一种新材料在未取得实际40或60年运行经验前，只能用加速老化试验数据推算出寿命。新材料寿命评定试验是一项研究工作，40或60年时间很长，用相对较短时间加速老化试验，推算结果也不会刚好等于40年，可能为20-80年之间，这也不能轻易判定20年不可取，80年一定很安全。
阿累尼乌斯公式虽然是一种验证寿命的重要也是常用手段，但它并非是标准的考核指标，比如40年的时间显然有很长，用相对较短时间加速老化试验，推算结果，也不会刚好等于40年，可能是在20-60年之间，因此说，它不能轻易判定新材料是否符合使用要求。
加速老化试验方案设计的温度范围、温度级差、试样形状、试样与空气接触表面积、试样厚度、试样制作工艺、批量试样材质均匀性、试样寿命终止参数以及烘箱换气量等等，均对推算结果有影响。设计一个比较完美的方案，需要经过多次的前期验证工作，才能得到比较满意的结论。
如今，我国生产的1E 级K3类电缆已有多年，通过鉴定的产品，都进行过40年寿命评定。出于各种利益，有的认为有效；有的认为基本可信；有的认为基本不可信；更有的认为要全盘推翻，从新开始洗牌。其实只要最终用户认可，才是最实在的。这一解释可参考EBASCO 规范对于物理寿命试验的结论中得到证实，这个结论说明：在电缆设计寿命期间，电缆工作中所出现情况，在实验室内找不到完全等效施加物理条件的加速试验方法，只得应用阿累尼乌斯技术或其他实验室技术。加速热寿命试验只能提供材料的相对热寿命数据，进一步看，由丁基橡胶绝缘电缆推测的结果说明，采用阿累尼乌斯技术的加速寿命试验数据，外推法所导出的寿命时间，比实际寿命低。
虽然这样的数据，作为许可的概括性原则是不充分的。然而看来似乎可以说明这样一点：一种新型绝缘加速热寿命情况，与这种新绝缘已经得到充分确认具有优越的长期服务记录，二者的对比是这种新绝缘能够长期使用的有利的证明》。从这个结论得到启发，用于低压电缆的正常质量的非阻燃交联聚乙烯绝缘，自发明至今最长的辐照交联已超过50年，化学交联和硅烷交联也超过40年，从长期90℃热寿命来看，达到40年的运行寿命国际上已没有怀疑。但是用于低压
电缆的正常质量的高填充物无卤阻燃交联聚乙烯绝缘，自发明至今最长的材料未超过30年，实际使用中未发生热老化而失效，当然要证明达到40年运行寿命的理由还不够充分。
K1类电缆与K3类电缆的差距
2000年前后，少数企业开发1E 级K1类电缆。在制造技术方面进展还比较顺利，但由于试验装备和试验技术条件不够成俗，产品迟迟不作鉴定。K1类电缆的用量比K3类电缆少得多，而开发成本高出数倍，因此研发K1类电缆厂也相对少得多。目前少数电缆厂的一部分K1类品种电缆通过了技术鉴定。根据经验，K1类电缆采用乙丙橡胶绝缘和乙丙橡胶护套结构，比较有把握通过泄漏事故试验。交联聚烯烃绝缘和交联聚烯烃护套结构，相对不易通过泄漏事故试验。当然不是排斥采用交联聚烯烃。
目前国内的泄漏事故试验，在原则上参考IEEE383－1974进行，该标准本身也说明试验条件允许变动，前几年国内试验设备不完善，试验方法未规范化。目前包括北京、上海在内的国内一线城市都基本具备了泄漏事故试验的基本能力。但关于泄漏事故试验的具体程序，国外、国内都不完全相同。比如就是同一个国家，现在和过去的程序也不完全相同。总的来说，由于试验经验不够，目前要肯定哪一种程序，最为正统，最有权威性，还需要进一步研讨。
目前，纵观国内近万家电缆生产企业，能够通过K1类电缆鉴定的企业少之又少，但是因为核电站建设吸引了全国乃至全球的眼光，以及近年来国内电缆行业加大技术研发力度的呼吁空前高涨，近年来
关于核级电缆研发的力度明显增加、技术水平得到快速的发展，在这样的发展态势下，我们相信全面完成核级电缆的国产化已经近在眼前。
核电站电缆的储存和敷设要求
电缆在储存期间，电缆端头应密封，以避免电缆受潮和污染。成盘电缆的储存应按制造商推荐的办法储存和管理，以避免电缆损坏或变坏。电缆敷设应遵循以下规定：
1）电缆应敷设在线管内，并有合适的牵引作业点，作业点具有一定的空间，如人孔或岗亭等。作业中最大允许牵引力和侧压力不应超过有关规定；
2）电缆在线管内敷设，必需有充分尺寸的弯道（包括作业点），以适应电缆制造商允许的电缆敷设时最小弯曲半径，不允许违反制造厂这项规定；
3）当采用钢管或钢套时，交流三相线路的任何一相和任何单相，均应敷设在同一钢管或钢套内，以使钢质材料感应发热量最小；
4）电缆安装到移动机械设备系统时，不应影响电缆系统的安全。
5）电缆不应敷设在用来负重或支撑设备的线管内、管道内、工具管道以及其他设备内，除非线管系统特殊设计时兼顾到负重，或除非已采取特殊的预防措施，保护电缆能抵御所支撑设备及其组件的破坏作用；
6）有电缆的牵引应按制造商推荐的说明书进行；
7）牵引电缆时不应绕过尖角和障碍物；
8）牵引电缆时的环境温度不应低于制造商推荐的最低的敷设温度；
9） 牵引电缆时的润滑剂应与电缆护套有相容性；
10）不可用裸绞线软绳作为牵引工具在管内牵引电缆；
11）中压电缆在敷设时和敷设后，其终端均应完好地密封。在潮湿地区的所有其他电缆，在敷设时和敷设后，其终端均应完好地密封；
12）电缆端头包括牵引件，在连接到终端前均应切除；
13）电缆牵引完毕后，安装时的固定整形，应符合制造商推荐的最小弯曲半径；
14）在电缆托架的地平面上以及有可能造成物理性损害的部位，应具备电缆的保护措施；
此外托架敷设电缆的数量，应受载流量要求的限制，也受托架及其支撑能力和托架截面积的限制。管道内电缆的填充率应符合
AMSI/NFPA-70-1984国家电气规则第九章表9的规定。对于垂直路线敷设的电缆，应有间隔的固定措施，使其终端不承受电缆的重力。 核电站电缆敷设后的交接试验
电缆敷设后的交接试验，目的是证明电缆经过储存和敷设，绝缘未发生损坏。交接试验的项目总的应符合ANSI/IEEE Std 336-1980核动力发电站1E 级仪表和电气装备安装、检验和试验要求标准。
具体试验项目有：
1）中压电缆与设备连接前应进行直流高压试验；
2）低压电缆既可以在与设备连接前进行绝缘电阻试验，也可作
为检验设备系统的一个部分进行功能试验，试验应在设备运行电压下进行。试验结果应记录留作今后工厂参考。
五、核电站用电缆的现状、问题和对策
我国核电站电缆开发历程
上世纪80年代中期，我国在消化并结合美国火力发电站规范的基础上，开始研究发展核电站用电线电缆。上海电缆厂和沈阳电缆厂试制了核电站用电缆，上海电缆研究所对电缆进行了全面评测。该阶段的工作虽然带有摸底性质，但为以后的开发奠定了基础。
上世纪80年代后期，大亚湾核电站的大量进口电缆护套发生开裂，上海电缆研究所对电缆进行了试验，并分析了产生开裂的根本原因，最后外商同意经济索赔，并更换由上海电缆厂生产的电缆，结果运行正常。
上世纪 90 年代中期和后期，我国加快了核电站建设步伐，核电站用电线电缆进入迅速发展和市场竞争阶段。经过上海电缆研究所电线电缆检测中心和技术开发中心，对核电站用电线电缆的多次测试和评定结果表明：要生产出全面优质的核电站用电线电缆，技术上也不是轻易的事；近二年已交货待使用的电缆，仍发现有质量问题。质量问题已成为核电站用电线电缆关键。
核电站电缆主要分布在核站的核岛、常规岛和BOP 各部分，用于电力传输、控制、计算机、仪表等，一座核站所需电缆的种类基本与火电站相同。但由于核电站电缆对无卤、低烟、低毒等技术性能要求十分严格，我国目前仅能生产制造核岛外围用电线电缆，其余大多
只能依赖进口。核电站较大的发展潜力为核电站用特种电缆提供了良好的发展空间。
核电站用电缆标准
目前我国核电站用电缆尚未制定统一的行业和国家标准，基本上是由各生产企业按各自制定的企业标准进行生产和交货。企业标准由工厂自行制订，由地方行政管理，按理说在贯彻上不存在问题，但实际情况并不完善和理想。
我国核电站设计受法国、美国和俄罗斯三方面的影响，因此核电设计部门对电缆技术要求并不完全统一，从而各电缆厂的企业标准也不尽相同，从安全性、可靠性和强制性的观点来看， 1E 级电缆标准是否可由多方面联合起草，并制定为国家标准，这个问题比较复杂，需要多方面进行协调。
1E 级电缆全面国产化是必然趋势，对电缆产品标准方面的认识，至今未完全统一。对1E 级电缆有更深入的认识，使电缆结构和性能更为理性化，既不必以提高性能作为盲目竞争的手段，也不能以降低成本而疏忽了某些基本要素。对1E 级电缆，务必从全面和综合的观点来设计和制造优质低价的电缆。
有关核电站设计部门，对前一时期1E 级K3类电缆的性能指标并不满意，要求提高性能指标，以满足核电站更长时间的可靠运行，这就是所谓“提高门槛”。表1是以前各电缆厂1E 级K3类企业标准部分性能指标与当前设计部门提出新要求的对比，虽然目前尚未对新要求作为最终法定指标，但今后在修订核电规范时，可能被部分采纳，
因此生产核电站用电缆的企业，应跟踪信息改进产品，要末放弃核电站用电缆的生产。产品的改进决定于材料和工艺。这二点国内已有条件做到。
表1 阻燃无卤交联绝缘和护套的原指标与新要求对比
此外核电设计部门还提出电缆耐辐射剂量、一次传输参数以及耐油等性能等要求，这些要求也有待电缆制造厂考虑，当然不能理解为一个型号的产品具有万能的适应要求，而是采取不同型号产品来规定适用场合。目前有些电缆厂的产品已经能基本符合表1的新要求指标。
面对我国进入大规模的核电站建设和核电站用电缆国产化进程的要求，加强电线电缆生产制造厂、核电设计院和研究所广泛协作，联合制订定核电站用电缆标准事项，已成为迫在眉睫和尤为重要的课题。
统一规范的核电站用电缆标准的制定，有利于对电缆结构、材料、工艺和试验深入探讨、验证以及开展更多的研究工作，以便高水平地完成我国自主的核电站用电线电缆标准制订。 核电站电缆面临的问题和困惑
1) 我国对所有 1E 级 K3 类电缆要求通过热寿命评定试验，评定结果应不低于 40 年，争取 60 年。
对于用于低压电缆的正常质量的非阻燃交联聚乙烯绝缘，自发明至今，最长的辐照交联聚乙烯绝缘的应用已超过50年；化学交联和硅烷交联也超过40年。从长期90℃热寿命来看，达到40年的运行寿命国际上已没有怀疑。
电缆绝缘热寿命评定是有关生产厂关心的问题，IE 级K3类电缆绝缘的寿命评定是属于单因子温度的试验。IEC 60216应用阿累坭乌斯原理是众所公认的试验和推算方法。
电缆的运行寿命和评定寿命是国内电缆行业的惯用术语，与美国IEEE 383-1974（1980年重新确认）核电站用IE 级电缆、现场接头和连接件型式试验标准的术语略有差异，该标准命名为安装寿命和验证寿命。安装寿命定义为：设备从安装到拆除，设备可以符合设计和系统要求的期限。验证寿命的定义为：设计一套特殊工作条件方案，该方案的试验时限能证实设备符合要求的性能，因此验证寿命也可理解为资质寿命。为验证寿命所拟订的各种试验方案，它们的条件和时间不一定相同，但是从逻辑上讲，验证寿命应当能证明符合安装寿命的期望值。
美国EBASCO 火力发电规范中命名为服务寿命和推算寿命。这些名称虽不同，但要说清楚的是同一个问题：电缆究竟可使用多长时间。对于一种新材料在未取得实际40或60年运行经验前，只能用加速老化试验数据推算出寿命。
新材料寿命评定试验是一项研究工作，40或60年时间很长，用相对较短时间加速老化试验，推算结果也不会刚好等于40年，可能为20～80年之间，这也不能轻易判定20年不可取，80年一定很安全。
电缆究竟可使用多长时间。IE 级电缆运行寿命要求为40年，现在又倾向提高到60年，对于一种新材料在未取得实际40或60年运行经验前，只能用加速老化试验数据推算出寿命。EBASCO 规范（火力发电规范 服务寿命和推算寿命）对于物理寿命试验的结论是：在电缆设计寿命期间，电缆工作中所出现情况，在实验室内找不到完全等效施加物理条件的加速试验方法，所以只得应用阿累尼乌斯技术或其他实验室技术。加速热寿命试验只能提供材料的相对热寿命数据。从实际使用和加速热寿命试验结果看：由丁基橡胶绝缘电缆推测的结果说明，采用阿累尼乌斯技术的加速寿命试验数据，外推法所导出的寿命时间，比实际寿命低。虽然这样的数据，作为许可的概括性原则是不充分的。然而看来似乎可以说明这样一点：一种新型绝缘加速热寿命情况，与这种新绝缘已经得到充分确认具有优越的长期服务记录，二者的对比是这种新绝缘能够长期使用的有利的证明。
用于低压电缆的正常质量的高填充物无卤阻燃交联聚乙烯绝缘，自发明至今最长的材料应用未超过30年，要证明达到40年运行寿命的理由还不够充分。由此主张对无卤阻燃绝缘料进行寿命评定试验和推算，但是否可应用相对温度指数对比试验，需要进一步验证。此处，并不是所有的电缆材料均能适应阿累尼乌斯技术推算寿命。交联聚乙
烯、无卤低烟阻燃交联型聚烯烃、乙丙橡胶和无卤低烟阻燃乙丙橡胶可适应的，而无卤低烟阻燃热塑型聚烯烃不一定能顺利完成试验和表明推算结果的正确性。
同时，在这项热寿命评定试验中，核电设计部门对烘箱要求不同，有的同意采用 GB/T 2951 （等同 IEC 60811 ）规定的烘箱，有的则要求采用 UL 标准规定的烘箱，不同烘箱的试验结构必然有差异。再次是试验样品的置备问题，采用专门置备样品的试验结果比较稳定，相反从成品上直接取样，试验结果并不乐观。寿命评定需要进一步理性地分析和处理。
2) 低压电缆的绝缘线芯要求通过单根垂直燃烧试验，对于小规格低压电缆绝缘线芯事实上较难通过这项试验。
国内K3电缆发展初期，无卤低烟交联聚烯烃绝缘处于初级阶段，强调单根绝缘线芯阻燃性能，此时氧指数虽高，但仍无一例能通过VW-1燃烧试验。从本质上说，这项试验是必要的，因为电缆进入控制柜内部后，所有绝缘线芯暴露在控制柜内部空间，倘若在较高温度下，绝缘有较多可燃气体释放，可燃气体积聚到一定浓度后可能爆炸。假如进一步分析这项试验的真实意义，那么目前所采用的单根燃烧试验方法，其适应性是否应进一步考证，有待研讨。
绝缘线芯单根垂直燃烧试验修改按IEC 332-1 方法进行，部分电缆厂已能符合这些要求。另外应该指出IEEE 383－2003（核电站用IE 级电缆现场接头和连接件型式试验）已取消绝缘线芯的单根垂直燃烧试验要求，但国内安全部门坚持认为这项试验是必要的，因此目
前试验项目不予取消，但同意修改试验方法。通过对材料的改进和试验方法合理性协调，估计问题会得到满意解决。
核电站用电缆通过 B 类成束燃烧试验、绝缘和护套燃烧时酸性气体逸出量及其水溶液 pH 值和电导率符合无卤低烟的规定等技术要求，大部分电缆厂均有能力做到，供需双方分容易达成一致意见。
3）护套开裂问题。
护套开裂问题，至今也没有可靠的检验方法。从以往的电缆护套开裂的调研和取样试验分析，弄清了以下情况：
（1）取样发现开裂的护套均属热塑型无卤低烟阻燃材料，取样未发现交联型无卤低烟阻燃材料开裂；
（2）国外提供的原材料检验报告，一切性能在允许范围之内；（3）国外未提供护套挤出工艺条件，工艺问题无法深入了解；
（4）从进口电缆剥取护套，切成碎片，用双辊热塑展压出片，再在标准条件下模压成片，而后切取哑铃片进行试验，试验数据均在允许范围之内；
（5）从进口电缆护套上直接切取哑铃片试验，断裂伸长率大大低于合格指标；
（6）电缆在最小允许弯曲半径下成圈固定，进行冷热循环试验，多根试样在第三循环后护套开始出现细小裂纹，以后裂纹深度和长度很快扩展，最后与现场电缆护套开裂情况完全相仿。
综合以上情况，开裂原因可归纳为二点，其一是原材料检验虽然合格，但性能水平不高；其二是护套挤出工艺不适应材料要求，护套
存在隐患，经过冷热温度周期变化后出现开裂。近几年中国内产品也出现类似护套开裂事故。
防止护套开裂有三种途径：
（1）采用交联型护套，但不一定是上策，此举增加了原材料成本和加工成本。对护套有三种交联方法，其一为辐照交联，该工艺只适用于小直径电缆，对于中、大直径电缆，总体上不一定达到交联均匀，反会产生隐患。其二为化学交联，该工艺的设备太复杂，并在通过蒸汽管道时，有可能造成绝缘变形。其三为硅烷交联，该工艺虽不产生缺陷，但时间较长；
采用阻燃无卤交联型护套虽然可以消除成品电缆护套的开裂问题，但采用辐照交联型护套在工艺上并没有特别的优势，尤其电缆直径稍大时，生产线速度较慢，耗电量大，而且护套的交联度均匀性较难掌握，严重的不均匀性，反而会促使护套开裂。
（2）采用高性能热塑型护套材料，除满足阻燃要求外，最好材料的原始断裂伸长率E≥250％，同时在低温条件下也应保持一定的断裂伸长率，具体指标有待验证和协商。中国不同地区的低温要求有差异，低温伸长率指标暂时不能确定；
（3）调整护套挤出工艺，对于第一代材料必须采用低压缩比螺杆，挤出速度适当放慢，切忌使用塑化螺杆。对于目前已商品化的高性能无卤低烟阻燃护套料，应按其说明书进行加工，不要轻易更改工艺条件。
优质阻燃无卤热塑型护套料，并采用合适的挤出工艺，同样也能
避免护套开裂。目前国内外材料已有较好的产品，如Dow 化学公司DFDA-1643 NT阻燃无卤热塑型护套料，不含有任何对环境有害的物质，挤出工艺不需要使用特殊设计的螺杆，挤出护套表面平整，无焦粒子。DFDA-1643 NT阻燃无卤热塑型护套料材料性能典型值见表2～表4所示。
表2 DFDA-1643 NT物理和电气性能
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
试验项目 低温冲击 高温冲击 断裂伸长率 环境应力 耐磨性 体积电阻率 介电常数 耗散因素
试验条件 －25℃16 h 130℃ 1h －25℃16 h 10％Igepl F20 00
600周 室温 室温 60Hz 室温 60Hz
试验结果 无损坏 无开裂 180％ 无损坏 0.4％ 1.39×1015 Ω-cm
3.35 0.014
试验方法 IEC60811-1-4 IEC60811-3-1 IEC60811-1-4 IEC60811-4-1/B Dow method ASTM D 257 ASTM D 150 ASTM D 150
表3 DFDA-1643 NT空气热老化性能
表4 DFDA-1643 NT性能汇总
IE 级电缆的耐放射性
核电站反应堆设备发生故障或损坏以及操纵人员的失误等均会发生事故，但并不是所有事故都会导致放射性物质逸出，与放射性物质逸出有关的事故分为二类：一类是只导致容纳在一次冷却系统中的放射性物质逸出的事故，如回路管道、阀门漏水、蒸汽发生器管子破裂等等。这类事故较频繁，但泄漏出的放射性物质数量不大，并由于安全壳的封闭作用和废气和废液处理系统的净化，对环境的放射性物质排放一般都可以控制在正常允许水平以下；另一类是可能导致燃料
元件的严重过热或燃料芯体熔化的重大事故，甚至设想或许发生一种“最大假想事故”，即全堆熔化事故。电缆是否能顶住后一种事故是不堪设想的，而对前一种事故，则各类电缆应具有不同程度的承受能力。
K3电缆的试验性质和水平要求不高。表5是核电站具体环境条件，尽管还未正式公布，实际上已在按此进行操作和要求。表6为主蒸汽管道破裂事故（MSLB ）及安全壳内冷却剂泄漏事故（LOCA ）工况下反应堆厂房内环境条件，有些数据也可理解为试验条件，电缆应在这种条件下通过试验合格。
表5核电站正常环境条件
项目 温度 相对湿度 最大累计量 正常压力
反应堆厂房 0～49℃ 30～85％ 2.0×105Gy 0.086～0.106MPa
核辅助厂房 0～40℃ 30～85％ 4.0×104Gy 0.086～0.106MPa
表6核电站事故环境条件下（仅对反应堆厂房内的电缆）
表7是俄罗斯规范的环境参数，它没有明确K1和K3类电缆之区别，而是以敷设在安全壳内部及其临近区域来区分，实质上和国内情况是基本一致的。目前我国对K1类电缆试验还没有完整规范化，试验程序、设备核技术等需要进一步解决。
表7 俄罗斯规范原始稿安全壳内部的环境参数
31
1E 级 K1 类电缆，需要经受辐射试验。耐辐射试验要求，大概情况如下：
(1) 热老化试验，美国为 138 ℃ 300 小时，相当于使用 40 年； (2) 辐照试验，老化试验后用钴源进行γ射线辐照试验，美国对缓和环境电缆的吸收剂量规定为 7 × 105 Gy ，对严酷环境为 15 × 105 Gy ；
(3) 模拟 LOCA-HELB 试验，电缆放在容器内以规定的温度、蒸汽压力和时间进行循环试验，同时喷射化学溶液，常采用含 1.5% 硼酸溶液，并在室温下用氢氧化钠调节其 pH 值至 10.5 作为溶液。喷射流量对水平投影面为 34.2 i/min m2 ；
(4) 浸水耐电压试验。在γ辐照试验后，对缓和环境电缆，卷绕在20 倍电缆外径的金属圆柱体上；对严酷环境电缆则电缆卷绕在 40倍径的金属圆柱体上，然后浸入室温水中，以 3.15 MV/m 梯度施加电压，5分钟不击穿为合格。
以上仅是核电站用电缆耐辐射试验的概略简介，实际试验还有许多具体细则规定要求。
32