Модуль для кабельного герметичного ввода
SEALED CABLE FEED-THROUGH MODULE

Изобретение относится к области электротехнического оборудования, а именно к модулям кабельным, безразрывным, двухкорпусным, продольно герметичным. Модули предназначены к установке в электрических герметичных кабельных проходках/герметичных кабельных вводах, применяемых для ввода электрической энергии и сигналов в герметичные помещения атомных электростанций, атомных судах, т.д., имеющих две защитные оболочки.
Известна конструкция модулей, содержащая один корпус - нержавеющую трубу и электрические провода/жгуты из неразрывно изолированных однопроволочных не гибких проводников. Уплотнения проводов/жгутов проводов относительно трубы корпуса осуществляются путем механического обжатия в изоляторах из полисульфона или полиэфирэфиркетона.
Указанная конструкция модулей применяется в проходках различных компаний - АО «Элокс-Пром» (Россия), IST Conax (США), IST Auxitrol (Франция).
Указанная конструкция модулей применяется в проходках для реакторов различных типов (ВВЭР, PWR, PHWR, EPR), для которых требуется установка проходок через одну защитную оболочку контаймента реактора. Длина модулей для таких реакторов может колебаться от 400 до 1600 мм. При такой длине не возникает никаких проблем с установкой, эксплуатацией модулей с одножильными (не гибкими) проводами.
Для новых энергетических реакторов, например ВВЭР-ТОИ (Россия), АР-1000 (США) и ряда других объектов, требуется установка проходок через две защитные оболочки реактора с длиной модулей 5 м и более. При этом кроме своих основных электрических функций модули должны выполнять функцию компенсатора от взаимных перемещений защитных оболочек реактора относительно друг друга, обеспечивать нормативную огнестойкость через обе оболочки и внутри межоболочного пространства.
Существующая конструкция модулей с не гибкими однопроволочными проводниками требует применения проходок длиной более 5 метров. Это требует большого конструктивного объема помещений реактора, создает сложности с монтажом проходок и компенсацией взаимных перемещений защитных оболочек реактора, делает невозможным замену модулей в процессе эксплуатации проходок. Альтернативами могут являться применение модулей, состоящих из гибких проводов, но изготавливаемых с разрывом электрической изоляции проводников, что понижает надежность и срок их эксплуатации (см. патент на изобретение РФ №2322717, 04.10.2006 г., МПК Н01В 17/26), или применение модулей с разрывом проводников модулей и соединение их с кабелем монтажными муфтами в межоболочном пространстве, что является недопустимым по техническим стандартам на проходки (см. патент на изобретение РФ №2557669, 26.02.2014 г., МПК G21C 13/04). Последний из описанных модулей выбран в качестве ближайшего технического решения.
Недостатком модуля по патенту РФ №2557669 является его несоответствие техническим стандартам на проходки, а именно пониженные характеристики по герметичности, электрическим параметрам и огнестойкости.
Задачей данного изобретения является создание модуля для установки в электрических герметичных кабельных проходках/герметичных кабельных вводах с повышенными характеристиками по герметичности, электрическим параметрам, огнестойкости при обеспечении компенсации взаимных перемещений двух оболочек реактора.
Для решения указанной задачи применена технология безразрывного проводника и безразрывной электрической изоляции модуля.
Поставленная задача решается за счет того, что в модуле для кабельного герметичного ввода, применяемого для ввода электрической энергии и сигналов в герметичные помещения атомных электростанций, имеющих две защитные оболочки, содержащем два корпуса, предназначенные для закрепления в корпусах герметичных кабельных вводов в двух оболочках реактора, внутри которых размещен проводник большого сечения, проводник большого сечения выполнен в виде многопроволочного безразрывного гибкого проводника, предварительно опрессованного в медной трубе с нанесенной безразрывной электрической изоляцией, причем медная изолированная труба уплотнена в корпусах модуля, выполненных из нержавеющих труб через дополнительные изоляторы. Безразрывная электрическая изоляция медной трубы может быть выполнена полиамидно-фторопластовой или полиэфирэфиркетоновой. Медная изолированная труба может быть уплотнена в корпусе модуля, предназначенном для закрепления в первом, герметичном корпусе реактора, через изоляторы из полисульфона или из полиэфирэфиркетона. Медная изолированная труба может быть уплотнена в корпусе модуля, предназначенном для закрепления во втором, защитном корпусе реактора, через изоляторы из полисульфона и из огнестойкого силикона. Участки проводника модуля с полиамидно-фторопластовой изоляцией не опрессованные в корпусах модуля, могут быть дополнительно снабжены вторичной электрической изоляцией, а стыки корпуса модуля для герметичной оболочки с вторичной изоляцией дополнительно снабжены термоусаживаемыми трубками.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1, на которой изображен разрез модуля.
Гибкий многопроволочный 1, 8, 12, 14 неизолированный проводник необходимой длины механическим обжатием герметизируется в медной трубе 6 длиной приблизительно 300-1500 мм (зависит от длины корпуса проходки в герметичной защитной оболочке реактора). Для обеспечения продольной герметизации модуля между жилами проводника в процессе обжатия применяются органические клеевые наполнители.
На проводник наносится безразрывная электрическая изоляция 2, 13, например полиамидно-фторопластовая или полиэфиркетоновая, с последующим уплотнением проводника в нержавеющих трубах корпусов модуля для герметичной 5 и внешней 9 оболочек реактора.
Полиамидно-фторопластовая изоляция наносится на медный проводник путем запекания при высокой температуре, что создает надежную электрическую изоляцию проводника. Кроме того, на проводник наносится вторичная изоляция 3, 11, 15, например силиконовая или термоусаживаемыми трубками, которая обеспечивает механическую защиту электрической изоляции проводника. Уплотнение проводника в нержавеющих трубах корпусов модуля выполняется методом радиального обжатия через полисульфоновые или полиэфиркетоновые изоляторы. Описываемый модуль сохраняет эксплуатационные свойства при повышенных температурах и воздействии открытого огня за счет того, что полисульфоновые изоляторы сохраняют превосходную герметичность, а изоляторы из полиэфирэфиркетона (имеющего допустимую температуру 340°С) предотвращают вытекание или выдавливание полисульфона в аварийных режимах.
Для обеспечения требуемой огнестойкости модулей во внешней защитной оболочке реактора уплотнение проводника в нержавеющей трубе 9 вторичного корпуса модуля дополнительно выполняется через огнестойкие силиконовые изоляторы 10. Кроме того, стыки корпуса модуля герметичной оболочки с вторичной изоляцией проводника защищены термоусаживаемыми трубками 4, 16.
Таким образом, конструкция модуля предусматривает:
- проводник - многопроволочный гибкий не изолированный проводник;
- опрессовку части этого проводника в медной трубе для создания цельного стержневого проводника, который можно уплотнить в корпусе модуля (нержавеющей трубе) методом радиального обжатия для обеспечения герметичности;
- затем нанесение первичной полиамидно-фторопластовой электрической изоляции на всей длине проводника, которая обеспечивает электрические параметры модуля;
- затем уплотнение изолированного проводника в 2-х корпусах модуля методом радиального обжатия через полисульфоновые/полиэфирэфиркетоновые изоляторы в первичном корпусе и через полисульфоновые и силиконовые изоляторы во вторичном корпусе;
- затем нанесение вторичной электрической изоляции проводника на участках выхода из первичного корпуса модуля в «грязную зону» (3), в межоболочном пространстве (15), выхода из вторичного корпуса модуля в «чистую зону» (11).
Указанные материалы наиболее приемлемы для конструкций модулей, предназначенных к установке в электрических герметичных кабельных проходках (см., например, патент РФ на ПМ №46381).
Описанный модуль за счет применения технологии безразрывного проводника и безразрывной электрической изоляции модуля при передаче электрических сигналов через две оболочки реактора обеспечивает требуемые характеристики по герметичности, электрическим параметрам, огнестойкости, обеспечивает компенсации взаимных перемещений двух оболочек реактора, обеспечивает возможность замены модуля в герметичном кабельном вводе в процессе эксплуатации.