核电站用lE级K3类电缆概说

摘要
　　我国建造*一座核电站时，电缆几乎全部进口。现在国内已有能力生产安全壳外使用的电缆，但电缆标准还不很成熟。
　　本文粗浅描述了核电站概况，阐述了压水堆核电站用1E级K3类电缆的品种及其一般要求。此后对电缆绝缘的热老化寿命评定、中压电力电缆的电寿命安全性；电缆线芯的绝缘电阻、电缆的绝缘线芯单根燃烧试验等问题进行了探讨，提供企业编制标准作参考。
　　本文认为国外对核电站用电缆的要求也并不统一，需要深入研讨并掌握其实质，以便正确合理地制定我国的国家标准。
前言
　　核电站用电缆的性能参数、质量水平、制造技术和验收规则比一般电缆高很多。我国核电站的建造，在技术上受到法国、美国和俄罗斯的影响，对电缆要求也不完全统一。我国生产1E级K3类电缆已有一定经验，但有些电缆厂在试制电缆中也遇到一些问题，本文主要对压水堆核电站用1E能K3类电缆有关问题进行讨论，提供企业编制标准作参考。
1E级K3类电缆的环境条件及敷设条件
　　关于1E级的定义----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。关于K3级的定义棗在安全壳外，在正常情况及地震荷载下能执行其功能的电气系统设备。至于1E级K1类电缆敷设安全壳内，性能要求更高，但应指出K1类电缆不包括反应堆内用的电线电缆。本文主要描述压水堆用1E级K3类电缆情况。
　　不同地区建造核电站，对电缆的环境条件有一定差异，以下为典型实例。
1．电缆在安装期间和投入运行之前的环境条件
　　环境温度为-10～+40℃；大气压力为0.096～0.106MPa：*大相对湿度为100％；有水喷淋；含盐份空气；有大量灰尘。在上述规定环境条件下，电缆的性能和结构不会受到不可恢复的损坏。当然不可忽视电缆应能长期经受日光直接照射，其外护套无损坏(例如表面开裂)，但允许护套颜色变化。我国曾有大批进口电缆在投入运行之前，在现场储存和安装期间，发生外护套严重开裂，分析其原因有三点：首先是护套用材料质量差；其次是护套挤出工艺不当；第三是实际*低环境温度下降到低于设计规范提出的*低温度。这种情况在进行电缆型式试验时不一定能发现，需要用特殊的冷、热冲击试验方法来考验和判定。这是值得引起重视的经验教训。
2．反应堆安全壳外的使用环境条件
　　环境温度为-10～+55℃；大气压力为0.096～0.106MPa；来自热辐射和热传导影响电缆的温升，*大高于环境温度15K；*大相对湿度为100％；有水喷淋；有含盐空气；存在灰尘；*大空气速度10m／s；截止频率的机械振动振幅为O一75μm，频率在10?000Hz的加速度0.2g，低于截止频率时表示位移恒定时的振幅，高于截止频率时表示加速度恒定时的振幅。实际上这样的振动对电缆无多大影响。反应堆安全壳外的使用环境条件比地区环境条件稍严，在这样的条件下，不管电缆是否使用，寿命应大于核电站设计寿命。
3．电缆的敷设条件
　　电缆敷设在户内或户外，在户外敷设时应避免日光直接照射，但实际上不可能完全无日光照射，所以电缆护套的耐光性能也需适当注意。
　　电缆架空敷设情况有3种：
　　a)电缆用线夹固定在墙上，
　　b)电缆敷设在水平的连续或断续的电缆托架上；
　　c)电缆被夹在垂直的电缆托架上。
　　当电缆在非通风用的管道内或埋设于混凝土结构中的导管内敷设。此时电缆受到必要的牵拉，其要求为：
　　a)电缆应能承受拉10m电缆的重量所产生的牵拉力；
　　b)与粗糙地面的摩擦力；
　　c)弯曲半径不小于12倍电缆外径时内弯曲应力(低压电力电缆为16倍)。
　　从敷设经验来看，在正常操作敷设电缆的情况下，电缆可以满足上述的牵拉要求。
1E级K3类电缆常用品种
　　电缆常用品种有：6／10kV电力电缆，0.6／1kV电力电缆，0.6／1kV控制电缆，300／500V仪表电缆，300／500V热偶补偿电缆共5种。其中6／10kV级电力电缆的连接系统为中压配电盘之间；中压配电盘与电动机之间；中压配电盘与6000／400V变压器之间。因此电缆的额定运行电压为6kV，但技术规范书却以6／10kV等级来考虑，留有一定的安全余度。
　　电力电缆和控制电缆在正常运行状态下，长期导体温度θ≤90℃，在事故运行状态下，导体温度θ≤250℃，时间不超过4s。
　　设计规范对6／10kV电力电缆要求用无卤阻燃交联聚乙烯或无卤阻燃乙丙橡胶绝缘，这与规范本身试验要求的规定有矛盾，所以实际采用的还是传统的非阻燃交联聚乙烯或乙丙橡胶绝缘料。由于乙丙橡胶较软，用户比较倾向于用乙丙橡胶绝缘。护套可用热塑型或交联型无卤低烟阻燃材料，无疑后者有显著的优越性，但工艺较麻烦，价格也较贵。电缆总体结构与一般电力电缆基本一致。0．6／1kV电力电缆可采用无卤低烟阻燃型交联聚烯烃或乙丙橡胶绝缘，也谈到用交联聚乙烯和阻燃无卤材料，含意不很明确。护套要求用热塑型或交联型无卤低烟阻燃材料，但为了加工简易，大多采用热塑型无卤低烟阻燃材料。
　　控制电缆的线芯数为2一37，直流网络电压为220V及以下，交流网络电压为220V和380V，主要完成带有强电性质的操作性功能。绝缘型式有：
　　a)无卤阻燃交联聚乙烯；
　　b)无卤阻燃材料；
　　c)完全粘合的双层无卤材料，外层应阻燃；
　　d)阻燃乙丙橡胶。
　　可见绝缘只要能满足使用温度要求，并不一定用热固性材料，但用户会提出承受4s时间的250℃短路温度，热塑型绝缘难以胜任，需有一定措施，但又会引起用户的质疑。控制电缆的线芯一般没有单独屏蔽，大部分在成缆后加总屏蔽。
　　仪表电缆用于测量系统的连接，实际上是弱电功能性质。补偿电缆用于热电偶与记录仪，计算机以及数据处理系统的连接。他们的运行电压虽为500V及以下，实际上不是信号的电压，而是系统设计的要求。仪表电缆的绝缘线芯需要绞合，由二芯、三芯或四芯绞成一个单元；补偿电缆绝缘合金线芯，需要对绞成单元，每个单元有屏蔽层，一般用聚酯铝箔复合带绕包加引接线构成，也有铜线编制。绝缘型式有：a)无卤材料，交联聚乙烯；b)无卤，阻燃材料；c)双层紧密结合的无卤材料。当绝缘能满足*高使用温度时，不一定用热固性材料，这类电缆一般未提出短路温度要求。各单元绞合成缆，绕包后有铜线编织的总屏蔽层，外护套为无卤阻燃交联或热塑材料。
1E级K3类电缆的一般性能指标
1．导体
　　除补偿电缆外，其他电缆的导体采用铜线或镀锡铜线，导体结构性能相应符合GB3953(电工圆铜线)、GB4910(镀锡圆铜线)、GB3957(电力电缆铜、铝导电线芯)、GB3956(电气装备电线电缆铜铝导电线芯)标准的有关规定。补偿电缆导体采用的合金线应符合GB／T4990的规定。
2．绝缘
　　绝缘有多种材料，如交联聚乙烯、阻燃交联聚烯烃、阻燃热塑聚烯烃、乙丙橡胶、阻燃乙丙橡胶等。以下是对各种材料的基本机械及理化性能要求。
(1)老化前抗张强度(To)和断裂伸长率(Eo)
 交联聚乙烯  阻燃交联聚烯烃  阻燃热塑聚烯烃  阻燃乙丙橡胶
To(MPa)*小  12.5  9.0  9.0  4.2
E。(％)*小  200  　 200(120)  120(100)  　 200
　　核电站设计规范原文中对上述规定有的并不十分确切，从制造经验来看，断裂伸长率对阻燃交联聚烯烃和阻燃热塑聚烯烃应取120％为宜。
(2)空气老化后的抗张强度变化率(ΔT)和断裂伸长率变化率(ΔE)
 交联聚乙烯  阻燃交联聚烯烃  阻燃热塑聚烯烃  阻燃乙丙橡胶
老化温度(℃)  135  135  120  135
老化时间(h)  240  240  240  240
ΔT(％)*大  土25  土25  土25  土25
ΔE(％)*大  土25  土25  土25  土25
(3)各种阻燃绝缘料燃烧时逸出气体分析应符合：
HCI含量*大为5mg／g；pH值*小为4.3；电导率*大为10μs／mm。
3.中压电力电缆用屏蔽
导体屏蔽和绝缘屏蔽料与一般电力电缆的大致指标相同，见表1。
表1
序号 性能指标  单位 导体屏蔽 绝缘屏蔽
1 老化前抗张强度*小  Mpa 7 7
2 老化前断裂伸长率*小  ％ 150 150
3 电阻率20℃*大
90℃*大  Ω•cm
Ω•cm  5000
25000
4 相容性试验(100℃ 42 d)
断裂伸长率变化率
42d *大14 d与 42 d*大差值  
％
％  
土40
士25
以上指标均在材料模压试片上讲行试验。
4．护套
护套由无卤低烟阻燃材料组成，根据要求可用热塑型或交联型，见表2。
表2
序号  性能指标  单位  热塑型护套  交联型护套
1
　  老化前机械性能
抗张强度　*小
断裂伸长率　*小  　
Mpa
％  　
9(7)*
120(120)*  　
9
120
2
　
　
　  空气老化后机械性能
老化条件：温度
　　　　　时间
抗张强度变化率　　*大
断裂伸长率变化率　*大  　
℃
h
％
％  　
110(100)*
240
土25
土25  　
120
240
土25
士25
3 燃烧性能
HCl含量　*大
pH值　*小
电导率　*大  　　　
mg／g
　　
μs ／mm  　
5
4.3
10  　
5
4.3
10
*括号中数据为中压电力电缆原始和老化后的指标要求。
4．其他性能
　　其他一些从成品切取的绝缘和护套试样性能，如热延伸、高温压力、热收缩、抗开裂、低温弯曲、低温拉伸、低温冲击、成品附加试验(即成品段的附加热老化试验)，大部分与一般电缆相同，此处从略。
5. 关于低压电缆的绝缘结构问题
　　电缆的工作温度、短路温度、热寿命评定、绝缘电阻、燃烧特性以及外径尺寸等指标是相互制约的，所以绝缘结构需作全面考虑。规范规定电缆可采用单层绝缘或双层绝缘结构，按目前各厂制定的企业标准分析，单层绝缘难以全面符合指标，双层绝缘可使绝缘和阻燃性能得以平衡，但工艺比较麻烦，需要双层共挤。电缆要求承受250℃4s，所以双层绝缘内层宜用无填料的交联聚乙烯，外层可用交联或热塑阻燃聚烯烃。内外层绝缘厚度不宜相差悬殊，并紧密结合不分层，若内层厚度过分薄，就不能理解为绝缘，实质上成为隔离层，按推理隔离层厚度不应计人绝缘总厚度，进一步推论隔离层的材料和工艺可不受上述绝缘材料和挤出工艺的限制，当然选用隔离层材料也不得低于绝缘的水平。从成品上剥取线芯绝缘的机械和老化试验方法也存在问题，因试样是整体进行试验的，假如内层为交联材料，外层为热塑材料，则指标与老化条件不相同。如果分别将材料压片进行试验，只能说明材料性能的保证，工艺因素未能考核。此外需着重指出，无论哪种绝缘和隔离层都必须是无卤材料，否则就不符合规范规定。
1E级K3类电缆的热寿命评定
　　核电站的工作寿命要求40年，*近又提出争取60年，当前设计要求电缆寿命应不低于40年。交联聚乙烯电缆已有40多年的发展史，长期在90℃下使用的热老化已被确认，但核电规范要求必须进行热老化寿命评定试验，所以电缆厂必须提供热老化寿命评定报告。
1．热老化评定的基本原理
几十年来，根据国际上对电线电缆用高分子材料的试验研究和运行经验，得出这样的结论，即电线电缆在一定工作温度范围内，热寿命的化学反应，大多数情况符合下面的经验公式。
lnτ＝a十b/T;
　　 式中τ ------产品在温度T条件下工作的寿命(h)
　　　　　T-------工作温度(K)
　　　　　a，b-------待定系数
　　此公式已应用了几十年，很多情况下验证有效，在设定的工作温度下，通过试验和推导，可计算出待定系数a和b，利用此公式可算出寿命τ，若τ的数值大于期望值，也就满足了设计寿命要求。
2．寿命评定试验方案设计
　　交联聚乙烯电缆的常规老化试验为135℃168h，因此可确定135℃为*低试验温度。试验方案参考IEC216“确定热老化试验程序和评定试验结果的一般规程”和IEEE一383标准。寿命评定试验温度的每个级差取15℃，共有4个试验温度点，*高试验温度为180℃。试验时间延续到5000h左右。
3．试样
　　试样制取是影响试验结果的主要因素之一。试样应当符合国内试验标准的规定，试验可采用电缆绝缘线芯制成试样，绝缘线芯的制造工艺与生产电缆工艺完全一致，具有实际代表性，从绝缘线芯上剥取管状试样，管壁厚约1mm，外径约3Mm。在进行热老化试验之前，应先进行其他有关试验，如热延伸试验等，以确认试样的工艺和性能正常，这样才能保证热老化试验的正确性。
4．寿命终止参数的选择
　　绝缘材料热老化过程中有二个特征参数，即抗张强度和断裂伸长率，在本试验过程中，断裂伸长率的下降速率比抗张强度快；因此，取断裂伸长率作为寿命评定参数。核电站用1E级K3类电缆，届固定敷设，电缆处于静弯曲状态下运行，绝缘的伸长状态稳定。按电缆敷设弯曲半径计算，绝缘实际伸长率数值不超过10％。测得试样原始断裂伸长率为260％，假设取断裂伸长率保留率50％作为寿命终止点，此时断裂伸长率仍有130％，对运行中电缆有足够的安全系数。
5．数据处理及寿命推算
　　　　按IEC60216-1导则及相关数学原理处理，先应用作图法，分别绘出4个温度的断裂伸长率保留与时间的关系，并根据假设的寿命终止点标出时间。典型的试验和计算结果如下：
试验温度(℃) 180 165 150 135
终止时间(h) 75 380 1000 4000
设 x＝1／T　　 y＝1ogτ 得方程式 y＝a十bx
用*小二乘法计算系数
编 号 1 2 3 4 Σ 平均值(p)
试验温度(℃) 180 165 150 135  
绝对温度了T(K) 453 438 423 408  
终止时间(h) 75 380 1000 4000  
x•103 2.2075 2.2831 2.3641 2.4510 9.3057 2.3264
x2•106 4.8731 5.2126 5.5890 6.0074 21.6821 
y 1.8751 2.5798 3.0000 3.6021 11.0570 2.7643
y2 3.5159 6.6554 9.0000 12.9751 32.1464 
xy•103 4.1393 5.8899 7.0923 8.8288 25.9503 
计算出 Lxx＝Σx2-(Σx)2／4
　　　　　　　　　 ＝[21.6821-(9．3057)2／4]•10－6
　　　　　　　　　 ＝0．0331•10-6
　　　　　　 Lyy＝Σy2-(Σy)2／4
　　　　　　　　　＝32.1464-(11.0570)2／4
　　　　　　　　　＝1.5821
　　　　　　Lxy＝Σxy-(Σx)( Σy)／4
　　　　　　　　　＝[25.9503-9.3057x11.0570／4]x10-3
　　　　　　　　　＝0．2270x10-3
热寿命方程式　　 y＝a十bx

　　　　　　 b=Lxy/lxx=6858.0

　　　　　　 a＝yp-hxp＝-13.1902

　　　　　　 得方程式 y＝-13.1902十6858.0x
　　 当温度为90℃ x＝2.7548x10-3
　　　　　　　　　y＝5.70222
　　 即　　　　　　logτ=5.70222
　　　　　　　　　　 τ＝503756 h
　　　　　　　　　　　 ≈57．5 y (年)
相关性检验(简便法)　r＝Lxy／(LxxxLyy)11/2
　　　　　　　　　　 ＝0.2270／0.2288
　　　　　　　　　　 ＝0.992
当n等于4　　　　　　　r＞O.95说明有明显相关性。
　　　电缆实际使用温度一般均低于90℃，因此实际寿命可超过60年。
　　 上述的寿命评定只是一个实际例子，通过几种材料的试验，交联聚乙烯或无卤阻燃交联聚烯烃，这一类绝缘寿命评定都能超过40年。但有必要指出，对于含卤绝缘材料(即使是含卤量较低)，因未进行实例试验，不能随意推论，根据加速老化试验经验，含卤(指含氯或溴元素)的绝缘材料，通常热老化性能比同类无卤绝缘材料差。为此电缆厂不可为提高燃烧性能而用含卤材料作为手段。
6／10kV电力电缆电老化寿命评定
1．电老化寿命评定的依据
　　法国核电站用1E级K3类电缆中的，6.6kV电力电缆应通过2U。5000h的热循环电老化寿命试验，电缆如不击穿，对电缆正常运行期限超过40年给予认可。由于试验时间太长，设计了加速试验方案，即提高试验电压，缩短试验时间，考验电缆是否击穿。很多文献报道，认为电缆在20~90℃下击穿电压受温度变化的影响很小，所以试验在室温下进行。为了充分体现出电缆绝缘的安全余度，*后再补充电缆经受逐级升压试验。应用这种试验方法，并非求取寿命指数(n)，而是利用现有寿命评定经验来对照电缆设计的安全性。
　　关于交联聚乙烯绝缘电力电缆的电老化寿命问题，国内外已进行了有大量试验和报道。普遍认为的电老化寿命方程式为：
　　 Unt＝C;　　　式中，U-----电缆上施加的电压
　　　　 n----寿命指数
　　　　 t----电击穿时间
　　　　 c----常数(与结构等有关)
　　早期文献报道，湿法制造交联聚乙烯绝缘电缆，其寿命指数n大于9，近期文献报道，干法制造交联聚乙烯绝缘电缆，其n为15-22，上述公式中t为击穿时间，如果在规定试验时间内，电缆并末击穿，则说明试验结果还有安全余度。核电站要求电缆使用寿命为40年，法国规定试验条件12kV 5000h电缆不击穿，可利用上述公式来推算电压与时间的关系。
　　工作电压U0＝6kV　　　 要求工作时间t0＝350400h(40年)
　　试验电压Ul＝12kV　　　要求试验时间tl＝5000h
　　 代入寿命方程式　　　　U0nt。＝U0ntl＝c
　　　　　　　　　　　　 6n×350400＝12n×5000
　　 解得n＝6.13比15小得多，还不到9，说明该试验方法有安全度。当确定6.13指数后，可应用(Ul／Uy)6.13＝ ty/tl的关系式，计算出施加其他电压(Uy)情况下的*短击穿时限。
　　　　当电缆分别施加电压为　　　 24kV　　　 30kV　　　　 36kV
　　　　 计算出*短时限要求为　　　 72h　　　　 18h　　　　　　　6h
如果电缆在*短时限内击穿，则电缆不够安全，反之则电缆是安全的。
2．三根电缆试样的试验结果及其分析
　　 *一根试样施加试验电压24kV经72h试样未击穿，继续升压至30kV经18h仍未击穿，再升压至36kV经6h还未击穿。而后以每秒钟3kV升压速度，继续升压至121kVlmin仍末击穿，试验结束。第二根试样加30kV经18h末击穿，再升压至36kV经6h末击穿。而后以每 秒钟3kV升压速度，继续升压至121kVlmin仍末击穿，试验结束。第三根试样加36kV经6h末击穿。而后以每秒钟3kV升压速度，升压至121kVlmin末击穿，试验结束。从上述试验结果来看，*一根试样经受了等效于三倍加压时间的试验，*后还保持相当高的瞬时击穿强度。通过三根试样的试验，可体现出一定的重复性，每根试样在规定电压下所经受的时间，比等效于2U。5000h还多或至少相等，*终均未击穿，证明电缆的电场强度设计安全系数很大。
3．电缆20天连续加电压与热循试验
　　　　这是另外设计的参考试验。对电缆连续施加1.73Uo电压，同时导体通以电流进行循环加热，使线芯达到100℃左右，一昼夜内通电8h，余下时间自然冷却。定期在2U。下测量局部放电量，共测5次，从第1次测量(原始测量)到第5次测量放电量都在5pC以下，实际上显示数值相同，可认为电缆基本无发生电老化现象。这项试验并不说明绝缘设计安全余度，但说明电缆的使用稳定性。
1E级K3类电缆的绝缘电阻
　　电线电缆大都有绝缘电阻要求，但达到1E级K3类电缆的绝缘电阻指标确有难度。绝缘线芯的绝缘电阻的公式如下：
　　　　　　　　　R＝klog10D／d
D----绝缘外径mm
d----导体外径 mm
R----绝缘电阻测量值 MΩ　
k----无论何种绝缘材料的绝缘常数，其数值应不小于如下规定：
　　　　　　20℃时为3000Ω．km
　　　　　　60℃时为30Ω．km
　　　　　　90℃时为3Ω．km
　　对于非阻燃交联聚乙烯材料，常数k可以符合以上规定，但对于阻燃绝缘材料，则难以胜任，以1．5mm2计算，导体外径为1．56(3×0．52)mm，绝缘外径为2．96(1．56十1．4)mm，当 20℃时，ρ至少大于8．2×1014Ω•cm，而大多数阻燃聚烯烃材料的体积电阻率只大于1.0×1013Ω•cm。浸水状态下测量结果常不能符合指标要求，如用体积电阻率再高出十倍以上的阻燃绝缘材料，则价格昂贵得多。为了解决这个问题，在导体与绝缘之间采用隔离层是一个可取 的方法。隔离层是电缆中的辅助结构，是标准中允许存在的元件，并可由企业自行确定。当然 隔离层不允许损害电缆原定的性能指标，必须有利于产品性能的提高。
　　1E级K3类电缆的导体和绝缘之间可采用聚酯薄膜作隔离层，聚酯薄膜的使用温度、体积电阻率、机械性能均高于交联聚乙烯。作为“隔离层”其厚度不计人绝缘厚度之内，薄膜本身厚度很薄，不会影响电缆总外径规定。聚酯薄膜绕包层本身不是封闭绝缘，但有主绝缘保护，所以不会产生水解反应，性能长期保持稳定，有效保证产品绝缘电阻。聚酯薄膜隔离层还能阻挡．金属离子迁移到绝缘层，这有利于推缓交联乙烯材料的热老化过程。电缆结构中的隔离层不需要考核热化性能，但用户对此会提出质疑，所以对聚酯薄膜的耐热性有必要加以证实。表3介绍聚酯薄膜主要性能，并可参照阻燃交联聚乙烯进行比较。
表3
性能项目  单 位  聚酯薄膜  阻燃交联聚烯烃
密度
抗张强度
断裂伸长率
介电系数
体积电阻率
介电强度
长期工作温度
短期使用温度
容许瞬时温度(5s)  g／cm3
MPa
％
　
Ω•cm
KV／mm
℃
℃
℃  1．39
80(屈服)
200
3．4
≥1017
≥190*
120
150
250  1．4
12(断裂)
140
3．5
≥1013
≥25**
90
130
250
*试样为聚酯薄膜 **试样为交联聚乙烯模压片
　　国内外大量资料报道，聚酯薄膜的温度指数为130／150℃。温度指数通常是指20000h的外推的结果。参考日本官本晃男著文，聚酯薄膜(PET)以下降到50％作为终止点处理，温度为135℃时，寿命外推为21000h。若继续外推当温度取90℃时，寿命外推为2510000h，约相当于286年。因此聚酯薄膜在1E级K3类电缆中作为隔离层应用，比交联聚乙烯热寿命评定还长得多。有的用户接受了这种结构，还有的用户并不赞成，有待今后商榷。
绝缘线芯的阻燃问题
　　 一般电线电缆只对成品进行单根燃烧试验考核，我国核电规范对1E级K3类控制电缆等产品，要求取出绝缘芯进行单根燃烧试验。IEEE383-1974也规定这项试验，试验按ASTMD2220-68第5款进行，其试验对象是聚氯乙烯绝缘电线电缆，IPCEAS -19-81借用了这种方法，我国GBl2666．2-90 DZ-3是参考此方法制订的。值得注意的是美国核电站用电缆未规定线芯必须采用无卤低烟绝缘材料，含卤绝缘(氯磺化聚乙烯)线芯很容易通过这项试验。我国1E级K3类电缆规定绝缘应采用无卤低烟材料，也要求通过IPCEA S-19-81单根燃烧试验，其难度很大，即使选用氧指数很高的绝缘材料，效果也不一定理想，相反对其他性能的负面影响较大。参考法国NF C32-070-1991燃烧试验方法标准后，对这样的单根燃烧试验提出必要的疑问。NF C32-070包括用电炉作为热源的燃烧试验方法，这是无焰燃烧试验方法，这种装置的原理见图4，装置底部的电炉用来加热空气，空气的温度和流量均可控制，装置上部的电炉用来加热(烘烤)电线试样，当到达规定温度后，用点火器点火，观察试样是否点燃。 从实质上看，无焰法能检验出绝缘材料是否在高温下逸出大量可燃气体，若有超过一定量可燃气体逸出，就可能引燃绝缘线芯，从而判定产品不合格。根据以往经验，无焰法试验对无卤低烟绝缘芯是有利的，目前因无试验装置而加以证实。
　　当前用户仍坚持用有焰法燃烧试验考核(DZ3)，若在绝缘线芯外再加隔氧层，则有可能通过试验。要求隔氧层的氧指数达到50以上，在燃烧过程中不会散落，保持一定的封闭状态。此外隔氧层应有较大的吸热效应，本身不吸潮；也不影响绝缘线芯表面电阻，不影响电缆敷设和线芯安装时柔软性能，其厚度不应影响成品外径超差。
　　对于绝缘线芯外隔氧层的含卤问题也有争议。虽然绝缘和护套已明确规定为无卤材料，但不等于电缆中所有非金属材料绝不允许含卤。IEC60754-2“通过测量pH值和电导率来测量电缆材料燃烧时释放气体的酸度”标准指出，评定电缆试验结果时用加要值来计算的，具体是指pH值加权值不小于4.3，电导率加权值不超过10μS／mm。如果隔氧层本身酸度超标，但其重量很轻，若试验结果经计算后，整体酸度并未超标，则电缆仍应判定合格。
电缆pH值和导电率的加权值计算，用pH’和c’表示：
P
式中，Wi----单位长度电缆的每种非金属材料的重量
　　　xi----每种非属材料的pH值
　　　ci----每种非金属材料的导电率
　
两个疑难问题
　　国内一些试制1E级K3类电缆的工厂，它们的设备和技术水平并不差，各种绝缘材料的筛选也很严格，但进行多次试制和试验，总是不够理想，由此而提出一些疑问。当今各电缆厂制定的企业标准是根据核电规范制定的，实际上标准由设计和使用单位审查批准。但这些标准中某些规定，确有商榷之余地。事实上进口的法国电缆也并不能完全符合这些标准要求。
1．绝缘电阻测量方法
　　关于绝缘电阻常数值的规定，理所当然制造部门应确认并接受，但其测量方法对产品的判定有很大关系。国内习惯于将绝缘电阻作为型式试验和抽样试验，测量方法规定从成品上剥取绝缘线芯浸人水中，分别在20℃、60℃、90℃下测量绝缘电阻。阻燃绝缘材料在20℃时，K值达到3000MΩ．km困难很大。根据1000V控制电缆规格书5.2 1.1 1.3(5.2.1款均为例行试验)绝缘电阻测量规定如下：绝缘层的绝缘电阻应在室温下在完整的电缆样品上，在干燥大气中在导体之间，按照GB3048.5或GB3048.6或相应的IEC标准进行。其他电缆也类似如此规定。再查阅此规格书中5.2.2款抽样试验f．条，在电缆*高额定工作温度(90℃)时的绝缘电阻的测量规定如下：绝缘电阻应按照GB3048.5或GB3048.6或相应1EC标准进行，在一个绝缘导体的样品上测量，测量应在样品通电5min，导体温度达到90℃后进行。以上说明企标与规范有不同之处，即例行试验与抽样试验之差异；完整电缆与绝缘线芯之差异；导体之间测量与导体和水之间测量之差异；干燥与浸水之差异。当然在干燥条件下二个导体之间绝缘电阻测量值，比单独的绝缘线芯在浸水条件下测量的绝缘电阻值大得多，可大10多倍。因此计算阻燃材料20℃的常数k很可能达到3000MΩ．km，单线电力电缆是带护套浸水测量，也问题不大。至于60℃、90℃的常数k本来就能符合指标。这个问题如能得到纠正，电缆制造可简单得多。
2．单根绝缘线芯的阻燃试验
　　查阅1000V电力电缆规范，5.2.3款抽样试验，7)阻燃性能试验：电缆应能成功经受IEC332?B标准的试验，这是成束燃烧试验，显然未提及单根绝缘线芯燃烧试验。查问仪表电缆和补偿电缆技术规范。7.1.2款抽样试验，阻燃特性的检查：电缆要能经受NFC 32?70 的No．2试验，也未直接提及单根绝缘线芯燃烧试验。查阅1000V控制电缆规格书，5．2．2款抽样试验g.阻燃性能试验，电缆应符合IEC332?B及IPCEAS一19?1的要求，后者是指电缆的绝缘线芯阻燃试验。各电缆厂企业标准对低压电力电缆、控制电缆、仪表电缆和补偿电缆都需进行单根绝缘线芯燃烧试验，这似乎比规范规定更严。控制电缆进入配电箱后即剥去护套，因此规定绝缘线芯阻燃要求也有必要，但是否一定需用有焰法(明火)试验可进一步讨论。
　　曾经与从事核电站设计的一位电缆专家探讨过此事，据介绍法国用电炉烘烤电缆进行燃烧试验。对照NF C 32一070一1991电线电缆燃烧试验方法标准，确实与这位专家论点有吻合之处。该法国标准将电线电缆分为几个等级。其中C2级产品是考核单根试样的火焰传播能力也就是中国用的术语“阻燃”，其试验方法与IEC332＝1差不多。其中C1级产品是考核可燃烧气体逸出性能，而且试样不止一根，如电线直径小于6mm，要取一束电线捆绑在一起，电线束的直径接近35mm，点火器由二根较小的灯管组成，但火焰不直接燃烧试样，火焰与试样保持距离5mm，由此可见这是无焰法试验方法 。详细内容需参考NF标准。总之，垂直燃烧方法可深入讨论，因为这是对绝缘线芯很关键的考核指标。
　　上述两个疑难问题，对绝缘结构影响很大，如果能够得以澄清，绝缘结构可以简化，双层绝缘或隔离层也许都没有必要了。当前有的设计和使用部门，对此并不打算深入研究，且又不接受隔离层结构，电缆厂只得采用双层绝缘结构，应当说这不是一种很好的结构组成和加工工艺。
结束语
　　我国核电站建设速度大致一年投入一座，1E级K3类电缆需求总量并不十分大。如果电缆行业骤然大量投入，短期造成热点，则对行业发展无多大好处，反而造成低价竞争和降低质量。企业必须十分重视核电站用电缆的质量，决不能认为K3类电缆辐射在安全壳之外而有所忽视，无论是K1或K3类，都是1E级，这一点应等同视之。有一些企业自称产品打入了核电站使用，这样的说法太笼统。核电站以外的生活区用电缆与常用电缆没有特殊的区别，也许仅仅是订货渠道为某某核电公司。所以一个企业是否真正入围，应当看是否达到lE级电缆水平，而且得到*终用户的确认。目前我国1E级K3类电缆可以自给，并略低于进口相同产品价格。我国至今还不具备LOCA试验条件，1E级K1类电缆末进行完整的LOCA试验，这有待于今后发展。