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核级反应堆国产化电缆组件鉴定试验异常分析及故障定位

2025-06-22 73 上传者：管理员

摘要：国内某核电机组核级反应堆电缆组件为俄供系统，电缆及连接器组件在现场进行操作时，容易因限位连帽过度移动而造成限位钢珠脱落丢失，存在异物掉入堆芯的风险。针对该问题设计了一款国产化电缆组件，但是在对其进行鉴定试验时电缆组件部分参数发生了异常。本文介绍了国产化核级反应堆电缆组件的结构及实验内容，并对电缆组件在鉴定试验时出现的异常进行了原因分析和故障定位。

关键词：
故障分析
故障定位
核级反应堆电缆组件
连接器组件
鉴定试验
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1、前言

国内某核电站堆芯核测与液位Y型电缆及连接器组件如图1所示｡其结构为一分二型电缆及连接器组件｡组件的一边(图1左端)有2个带45芯连接器的分支电缆;另一边(图1右端)为一个配有防护组件,内置40芯连接器并接散线的结构;组件中间为一个梯形的接线盒,用于连接组件左端的成缆和右端散线｡电缆的外部有一层不锈钢材质的带编织层的波纹管｡该型电缆组件主要用于连接堆芯核测探测器､堆芯液位探测器和水池边水泥墙插座,传输核测探测器､液位探测器的信号｡

2、电缆组件LOCA试验过程介绍

由于该国产化堆芯核测与液位电缆及连接器组件需包罗国内某核电机组的技术要求和华龙一号的技术要求,因此按计划将依次进行符合VVER技术要求的LOCA试验和符合华龙一号技术要求的LOCA试验[1-2]｡试验中要求监测电缆组件的电连续性｡试验后需要测量电缆组件的导通电阻､绝缘电阻值[3-6]｡试验分组见表1｡将A1､A2样件先进行VVER技术条件的LOCA试验,然后再进行华龙一号技术条件的LOCA试验[7-8]｡A3样件只进行华龙一号技术条件的LOCA试验｡

图1堆芯核测与液位Y型电缆及连接器组件结构示意

表1堆芯核测与液位电缆及连接器组件LOCA试验分组

根据表1的分组,A1､A2样件先进行VVER技术条件的LOCA试验｡试验过程中进行电缆组件的每个通道的电连续性监测,结果为合格｡LOCA试验结束后,对电缆组件样件的导通电阻､绝缘电阻值进行测量,结果正常｡

随后A1､A2样件与A3样件一起进行了华龙一号技术条件的LOCA试验｡试验过程中进行电缆组件的每个通道的电连续性监测,结果合格｡试验后进行导通电阻测试和绝缘电阻测试,出现了以下2种异常情况:①A2､A3样件中,45芯连接器端各有一个接分屏蔽的孔位与壳体不导通;②A1､A2､A3样件中存在部分孔位之间绝缘丧失｡

3、故障原因分析及定位

3.1接分屏蔽的孔位与壳体不导通故障原因分析及定位堆芯核测与液位

Y型电缆组件左端为45芯连接器接成缆,右端为40芯连接器接散导线,在组件中部梯形接线盒中使用压接端子将成缆和散导线相接｡

堆芯核测与液位Y型样件断路的线芯均为45芯连接器所接的双绞线屏蔽泄漏线与总屏蔽连接的线芯｡组件梯形接线盒处屏蔽泄漏线的处理方式为:将总屏蔽外翻缠绕屏蔽皮,然后将分屏蔽泄漏线外翻搭在屏蔽皮上,再缠绕屏蔽皮,之后进行挂锡焊接｡该处的正常连接为所有分屏蔽泄漏线均与总屏蔽搭接,总屏蔽与壳体导通｡目前,A2､A3两个样件各出现一个分屏蔽泄漏线与总屏蔽搭接失效,分析可能的原因是搭接处断开｡

3.2孔位之间绝缘丧失故障分析及定位

堆芯核测Y型组件所有样件中40芯直插拔连接器与电缆总屏蔽及外壳连接的孔位19和33与其余孔位之间绝缘均正常｡为定位故障,将孔位根据接线关系和故障情况进行分组(表2),总屏蔽和分屏蔽相接的孔位自成一组;无故障孔位分成一组;故障孔位根据相互之间是否导通分成不同的组,将相互导通的故障孔位分为一组｡故障组中,孔位之间绝缘丧失,线芯导通｡

表2故障情况分组

测量各组之间的绝缘电阻,结果如下:各组之间绝缘状态良好,绝缘电阻均在GΩ级别以上;无故障线芯与其他线芯之间的绝缘状态良好,绝缘电阻均在GΩ级别以上｡

堆芯核测与液位Y型电缆组件产品集成时,2个45芯连接器所接的电缆在梯形接线盒处分成两束,分别与散线通过压接端子转接,使用热缩管绝缘支撑,然后两束分别缠绕聚酰亚胺胶带,如图2所示｡

结合分组和接线关系图发现,A1样件中的故障组C组､E组位于一个45芯连接器X2所接电缆转接处的一束中,D组位于另一个45芯连接器X3所接电缆转接处的一束中｡

图2堆芯核测与液位Y型电缆组件梯形接线盒处集成情况

A2样件中的故障组C组､F组､G组位于一个45芯连接器X2所接电缆转接处的一束中,D组､E组位于另一个45芯连接器X3所接电缆转接处的一束中｡

A3样件中故障组D组､E组､F组､G位于一个45芯连接器X2所接电缆转接处的一束中,C组位于另一个45芯连接器X3所接电缆转接处的一束中｡可以看出,两束线芯之间不存绝缘丧失线芯导通故障,故障线芯分别位于各束内部｡

组件两端的导通电阻值约为300mΩ,对A3样件40芯连接器中绝缘丧失线芯导通的孔位2和3进行导通电阻测试,测得导通电阻值为101.55mΩ｡对比发现,40芯连接器侧绝缘丧失线芯导通的两芯之间导通电阻远小于组件两端的导通电阻,可以确定导通点位于靠近40芯连接器的位置,且为金属接触导通｡各个不导通的分组之间绝缘电阻均在GΩ级别,可以说明并非因为进水或者潮气导致的绝缘降低引发线芯导通｡

综上所述:①存在绝缘丧失线芯导通故障的均为成缆与散导线用压接端子转接的线芯;②未接线的孔位与其余孔位之间的绝缘良好,可以排除绝缘体部件丧失绝缘的可能;③存在绝缘丧失线芯导通故障的线芯分别位于转接处的两束转接线内部,两束转接线之间不存在绝缘丧失线芯导通故障;④导通电阻测试基本可以确定导通点位于靠近40芯连接器的位置,且为金属接触导通;⑤各个组件的各个分组之间绝缘电阻均在GΩ级别,说明并非因为进水或者潮气导致的绝缘性能降低造成的线芯导通｡

根据以上信息并结合组件的转接结构和转接工艺,组件的薄弱点位于转接处,转接处靠近40芯连接器,因此初步推测故障发生处为成缆与散导线使用压接端子进行转接的位置(也就是梯形转接盒内部),故障机理可能为压接端子绝缘热缩管破损造成压接端子之间失去绝缘支撑而导通｡

4、结束语

基于上述分析,故障位置已经定位,即位于电缆及连接器组件中部的接线盒内｡故障原因也已经找到,其中“接分屏蔽的孔位与壳体不导通故障”原因是屏蔽集束与故障孔位所接的屏蔽泄漏线在集束处断路造成的｡“孔位之间绝缘丧失故障”的原因为接线盒内成缆转接散导线处导线受力弯折,在压接端子端面处弯折造成热缩管局部受力严重,产生局部破损,造成压接端子之间金属接触,从而导致电缆组件部分芯线绝缘丧失｡

经过分析和测量,在不拆解电缆组件样件的情况下定位了故障位置并得出初步故障原因,避免盲目拆解电缆组件造成故障证据损毁,为下一步正确及最小范围拆解电缆组件提供了依据｡

参考文献:

[1]乌晓燕,钟志民.核安全级电缆耐LOCA工况能力的试验研究[J].核科学与工程,2016,36(5):679-682.

[2]王怡遥.核级电缆性能研究与开发[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2005.

[3]高宇,刘柏欣,杜伯学,等.核电站电缆绝缘的研究现状与展望[J].高电压技术,2023(2):449-460.

[4]李明华,闫春江,严璋.高压电缆故障测距及定位方法[J].高压电器,2002(6):38-40.

[5]刘洋,曹云东,侯春光.基于经验模态分解及维格纳威尔分布的电缆双端故障定位算法[J].中国电机工程学报,2015(16):4086-4093.

[6]徐东,李袁鹏,陈鹏.VVER机组国产化堆芯核测电缆组件集成工艺改进[J].电子技术应用,2022(增刊1):128-130.

[7]方刚,杨海马,丁大民,等.基于模糊专家库的核电LOCA试验温度控制[J].控制工程,2023,30(11):2058-2065.

[8]马培锋,吴超群.核电站K1类电缆采购标准化及鉴定方法[J].光纤与电缆及其应用技术,2012(4):1-3.

[9]张禹.基于多普勒雷达技术的输电线路防外力破坏预警系统研究[J].流体测量与控制,2020,1(1):33-36,45.

文章来源:张锦.核级反应堆国产化电缆组件鉴定试验异常分析及故障定位[J].流体测量与控制,2025,6(03):98-100.