【国家标准(GB)】 核电厂安全壳电气贯穿件

UDC 621. 315. 6 : 621. 039. 577F87
中华人民共和国国家标准
GB13538—92
核电厂安全壳电气贯穿件
Electrical penetration assemblies in containmentstructuresfornuclearpowerplants1992-07-01发布
国家技术监督局
1993-03-01实施
中华人民共和国国家标准
核电广安全壳电气贯穿件
Electrical penetration assemblies in containmentstructures for nuclear power plantsGB13538—92
电气贯穿件提供了一个或多个电路穿过核电厂安全壳(简称“安全壳”)的气密和耐压力的通路。本标准参照采用国际电工委员会标准IEC772一1983《核电厂安全壳构筑物上的电气贯穿件》。1主题内容与适用范围
本标准规定了安全壳构筑物上的电气贯穿件在设计、计算、加工、装配、试验、安装和维修中要满足的工程安全要求。
本标准适用于安全壳上的电气贯穿件。1.1本标准中，电气贯穿件包括：在安全壳内侧和安全壳外侧最近连接点之间的电气导体(贯穿导件）；a.
用于这种导体电气绝缘的部件；c.
用于这种导体组件的耐压、气密和耐温的壳体以及用于使它与安全壳墙壁相连接的部件；用于监测气体泄漏的永久性的连接装置。1.2以下部件不属于电气贯穿件：a.
用于固定贯穿件的安全壳墙壁的部件，例如用螺栓或管子连接的密封件或需要焊接的预埋管；连至贯穿件导体或连接器的外部电缆和导线；终端部件，例如电缆线鼻子或电缆头，或固定在电缆或连接导线上的焊接套管；临时连到贯穿件上的泄漏试验装置或抽气装置。d.
对与贯穿件相连接的外部电路的要求或对安全壳构筑物的要求不属于本标准的范围。2引用标准
GB12727核电厂安全系统电气物项质量鉴定GB2951.19电线电缆燃烧试验方法GB13625核电厂安全系统电气设备抗震鉴定3术语
3.1假设始发事件postulatedinitiatingevents假定作为设计依据的一部分并能导致预计运行事件或事故工况的那些事件（或它们的可信组合）。例如：设备故障、操纵员差错、地震和它们的后果。3.2单道开孔密封singleapertureseal在安全壳开孔和电气贯穿件之间的一道密封。3.3单道电气导体密封singleelectricalcouductorseal在安全壳构筑物的内部和外部之间沿电气导体轴线设有一道压力屏障密封的某种机械装置。3.4双道开孔密封doubleapertureseal国家技术监督局1992-07-01批准1993-03-01实施
两个单道开孔密封串联。
GB13538—92
3.5双道电气导体密封doubleelectricalconductorseal两个单道电气导体密封串联。
3.6电气贯穿件electricalpenetrationassembly由带绝缘的电气导体、导体密封和开孔密封构成的一个装置，它提供了电气导体在安全壳构筑物上单个开孔的通路，并在安全壳构筑物的内部和外部之间提供压力屏障。3.7环境条件environmentalconditions包括（但不限于）预计在正常运行和假设始发事件情况下出现的环境温度、压力、辐射、湿度、化学喷淋在内的电气贯穿件外部的物理条件。3.8安装寿命installedlife
从安装到永久退役之间的时间间隔，在此期间，电气贯穿件必须满足规定工作条件下的所有设计要求。
3.9鉴定裕度qualificationmargin在运行条件和鉴定试验所采用的条件之间的差别。3.10主要的过电流保护器件或装置primaryovercurrentprotectivedeviceorapparatus正常执行切断电路功能的器件或装置。3.11质量鉴定寿命qualifiedlife一个可验证的时间间隔，在此期间电气贯穿件将满足规定工作条件下的所有设计要求。3.12运行条件operational conditions预计在正常运行下要求的和在假设始发事件情况下出现的环境、动力和信号条件。4分类和额定值
4.1本标准中电气贯穿件导体采用下列分类4.1.1高压动力导体
电气贯穿件中电力电路导体的额定电压大于1000V者应划为“高压动力导体”。4.1.2低压动力导体
电气贯穿件中电力电路导体的额定电压小于或等于1000V者应划为“低压动力导体”。4.1.3低压控制导体
电气贯穿件中控制电路和仪表电路导休的额定电压小于或等于1000V者应划为“低压控制导体”。
4.1.4仪表导体
仪表电路的同轴、三同轴和热电偶导体应划为“仪表导体”。4.2电气贯穿件的额定值
4.2.1额定电压
动力和控制导体的额定电压应符合国家标准。4.2.2额定连续电流
电气贯穿件一个导体的额定连续电流是在最高正常环境温度及贯穿件中所有其他导体承载其额定连续电流的情况下该导体能够连续承载而不使它和贯穿件预埋管与混凝土界面的稳定温度超过其设计限值的电流。
4.2.3额定短时过负荷电流和最大持续时间电气贯穿件一个导体的额定短时过负荷电流是在最高正常环境温度及贯穿件中所有其他导体承载其额定连续电流的情况下，该导体在额定连续电流连续运行后能在规定时间内承载而不使导体温度超过其短时过负荷设计温度限值的过负荷电流。2
GB13538—92
额定短时过负荷电流不得小于导体额定连续电流的7倍，持续时间不得小于10s。4.2.4额定短路电流
电气贯穿件一个导体的额定短路电流是在最高正常环境温度及贯穿件中所有其他导体承载其额定连续电流的情况下该导体能够承载而仍能保持其电气完整性和机械完整性的电流。4.2.5额定短路热容量It
电气贯穿件中一个导体的额定短路热容量是在最高正常环境温度及贯穿件中所有其他导体承载其额定连续电流的情况下，该导体在额定连续电流下连续运行后能够承载而仍能保持电气完整性和机械完整性的短路电流的平方值与持续时间的乘积。持续时间不得超过2s。4.2.6最严重假设始发事件环境条件下的额定连续电流电气贯穿件的导体必须在最严重的假设始发事件环境条件下仍能承载不小于4.2.2条中所述的额定连续电流而保持导体的电气完整性和安全壳完整性。4.2.7最严重假设始发事件环境条件下的额定短时过负荷电流和持续时间电气贯穿件的导体必须在最严重的假设始发事件环境条件下，在其他导体都承载额定连续电流时仍能承受不小于4.2.3条中所述的额定短时过负荷电流和持续时间而保持导体的电气完整性和安全壳完整性。
4.2.8最严重假设始发事件环境条件下的额定短路电流电气贯穿件的导体必须在最严重的假设始发事件环境条件下，在其他导体都承载额定连续电流时仍能承载不小于4.2.4条中所述的额定短路电流而保持安全壳完整性，并且不影响其余导体的机械和电气完整性。
4.2.9最严重假设始发事件环境条件下的额定短路热容量I2t电气贯穿件的导体必须在最严重的假设始发事件环境条件下，在额定连续电流连续运行后，有不小于4.2.5条中所述的额定短路热容量且仍能保持安全壳完整性，此时电气贯穿件可能丧失电气完整性但不影响未承载短路电流的导体的电气完整性和机械完整性，其限制条件为：短路电流不得超过其额定短路电流；a.
短路电流的最大持续时间必须与后备过电流保护器件或装置的特性相协调，但不得超过2s。b.
4.2.10额定压力和温度
电气贯穿件的额定压力和温度必须不低于安全壳内规定的最大压力和温度。4.2.11额定最低运行温度
电气贯穿件的额定最低运行温度必须根据安装位置处的环境温度的保守值来确定。4.2.12额定温升要求
下列温升要求适用于正常运行。4.2.12.1套简（安全壳预埋管）套筒的最高允许温度必须与环境条件相容。4.2.12.2导体
端接处导体的最大的温升必须与周围材料相适应。5设计要求
5.1机械设计要求
5.1.1压力边界
贯穿件的压力边界必须满足国家有关压力容器设计标准的规定。5.1.2气体泄漏
电气贯穿件在5～35℃和设计压力下对干燥氮气的最大气体泄漏不得大于：a，不包括开孔密封的电气贯穿件1×10-°cm*/s;
b.电气贯穿件的开孔密封
c、包括开孔密封的电气贯穿件
CB13538-92
1×10-3cm*/s;
1×10-2cm2/s。
5.1.3试验装置
电气贯穿件必须设有不必从贯穿件上拆下任何外部电路即可以测量泄漏率的装置。5.1.4完整性
电气贯穿件必须设计成能承受运行条件的恶化而不丧失安全壳的完整性和不损坏自身的结构（除了4.2.9条所述的情况以外）。
5.1.5装卸和存
电气贯穿件必须设计成能承受预计的温度和运输振动荷载的作用而不致损坏。5.1.6安装
应适当选择电气贯穿件在安全壳墙壁上固定点的位置，以避免受邻近设备的机械损伤，并便于在运行中进行检查。
如果电气贯穿件用螺栓固定，则固定点应设置在安全壳内侧墙壁上特设的区域内。必须根据所用密封的形式计算并确定最大夹紧力矩，必须采取保持预应力和防止螺栓自行松脱的措施。
如果电气贯穿件用焊接固定，则必须设计成易于焊接，当焊到安全壳墙壁上时，不使贯穿件，特别是它的绝缘材料受到损坏。
焊接固定点可设置在安全壳内侧的墙壁上。5.1.7凝露现象
必须采取措施避免贯穿件中发生任何凝露现象。5.1.8抗震
电气贯穿件必须在装有外部接线的情况下能承受特定的地震条件。5.1.9压力平衡和凝结
在电气贯穿件及其罩壳和端接箱中必须采取平衡压力和防止或排除凝结水的措施。必须采取措施防止水和灰尘等污染物进入贯穿件（例如使电缆出口面朝下）；需要时，必须对这区域加以防护以防止水和污染物进入。5.1.10去污染能力
电气贯穿件及其罩壳和端接箱的去污能力必须与安全壳要满足的要求相一致。5.1.11防火bzxZ.net
电气贯穿件的材料和设计必须使它的防火极限与安全壳（作为防火屏障）要满足的要求相一致。5.1.12应力分析
应该进行有关贯穿件承压部件的验证性应力分析，当不能这样做时，可用压力试验来代替之。5.1.13可接近性
必须提供存在辐射场的情况下可对贯穿件进行维修的适当通路。5.1.14抗辐射能力
在选择电气贯穿件的材料时必须考虑由于材料电离而引起特性的变化；必要时，必须对贯穿件采取屏蔽措施。
5.2电气设计要求
5.2.1防火极限
导体绝缘系统和非金属材料必须是阻燃的，符合国家有关防火标准的要求。5.2.2电晕
高压动力导体在额定电压作用下不得发生局部放电(电晕)现象。5.2.3测量导线的贯穿件要满足的特殊要求4
GB13538—92
电气贯穿件必须具有与测量电路相匹配的特性，以避免由于电气贯穿件而使测量电路特性变坏。例如，如果一个电气贯穿件位于热电偶和补偿装暨之间，则必须小心地选择导体材料以免形成附加的电偶。
5.2.4电缆接线
高压和低压导体的接线和接头必须能在施加额定短路电流之前和之后承载额定连续电流而不使接线和接头的温度超过设计限值。5.2.5电气完整性
除了4.2.9条所述的情况以外，导体，接线和电气绝缘系统必须设计成能承受所有的电气环境荷载而不损害或丧失其功能。
5.2.6中间鉴定试验
如果已知贯穿件的质量鉴定寿命小于规定的安装寿命，则必须采取中间鉴定试验的措施以延长其鉴定寿命（见GB12727）。
5.2.7电动应力
贯穿件必须设计成如4.2.8和4.2.9条所规定的能承受短路所引起的应力而不改变泄漏特性。特别是，出口端绝缘子应设计成能承受这些应力，其相对于断裂应力的最小安全系数为2。5.2.8导体
导体的横截面必须选择使最大温升保持在国家有关标准规定的限值以内。5.2.9信号电缆电气贯穿件
电气贯穿件必须具有与传输系统要求相匹配的特性，以便不致因电气贯穿件而使整个传输线的特性变坏。
要考虑的特殊问题包括：
抗电气干扰的屏蔽；
b．工作电压；
特性阻抗；
d．传递阻抗；
辐射探测器用贯穿件中脉冲方式的电气击穿。e.
电气干扰
必须对会受到电气干扰有害影响的电路予以适当保护，例如将贯穿导体置于软金属管中和采用必要的接地。
5.2.11发热和电流承载能力
在确定导体额定电流时必须考虑取决于所选设备和(或)有关规定及每一端接部件和接线的允许发热，需要时还要考虑事故温度的叠加。5.1.12绝缘
所果用的绝缘材料必须不易于：在稳态运行的温度和湿度作用下降低或丧失其机械特性(特别是弹性)和电气特性；a.
b．在电场作用下特性变坏(这将影响电气完整性)；c、在辐射作用下特性变坏(这将影响电气完整性)。在假设始发事件下可能与安全壳大气接触的绝缘部分必须能耐这种环境的作用。6.设计鉴定
6.1验证
设计合格性必须通过在有代表性的贯穿件上进行型式试验来验证。在确定有代表性的电气贯穿件时，必须考虑其分类和额定值。5
GB13538-92
这种型式试验的目的是证明，电气贯穿件在受到模拟规定工作条件下安装寿命的条件作用时能执行其项期的功能。当能通过分析或附加的试验证明已有的数据对被鉴定的贯穿件有效时，也可应用已有的鉴定试验数据。试验计划，步骤和试验结果必须编成文件。6.2鉴定裕度
按GB12727规定执行。
6.3材料试验
6.3.1防火极限
电气贯穿件必须是耐火的，其耐火能力应达到以下程度：a。带绝缘的导体和绝缘系统必须是能自熄灭的；b、所有其他非金属材料必须按GB2951.19的规定属于自熄灭等级。6.3.2抗辐射能力
必须对所有可能因辐照而性能变坏的材料进行试验以验证当贯穿件受到在整个安装寿期内的工作环境作用时材料能保持必需的电气和物理性能。6.3.3老化
确定贯穿件的质量鉴定寿命时必须考虑老化。6.4型式试验
电气贯穿件的型式试验必须包括以规定顺序进行的下列试验。如果采用另一种试验顺序，则必须证明此顺序比本标准规定的顺序更为严格。6.4.1气压试验
气压试验必须包括国家有关压力容器设计标准所规定的静压试验，这试验可以与6.4.2条所述的试验结合起来进行。
6.4.2气体泄漏率试验
气体泄漏率试验必须满足5.1.2条的要求。6.4.3导体连续性(即通断)试验
每一个导体必须进行电气连续性试验，以检验其电气连续性。每一个导体必须在贯穿件的两端作永久性的标志。
6.4.4介电强度试验
介电强度试验必须在室内环境条件下按照以下要求进行：a。高压动力、低压动力和控制导体必须(在每一个导体和地之间及每一个导体与没有接地屏障分隔的邻近导体之间)经受不少于1min的耐压试验。试验电压必须按照国家有关标准规定执行。b．仪表导体必须按照它们在系统中使用的要求进行试验。6.4.5绝缘电阻试验
绝缘电阻试验必须在室内环境条件下按照以下要求进行：a.高压动力导体必须在直流2000V(最小值)下进行试验，其导体和地之间及导体与没有接地屏障分的邻近导体之间的绝缘电阻不得小于10°0。低压动力导体必须在直流500V(最小值)下进行试验，其导体和地之间及导体与没有接地屏b.
障分隔的邻近导体之间的绝缘电阻不得小于10°0。c。仪表导体必须按照仪表系统规定的要求进行试验。6.4.6局部放电(电晕)试验
高压动力导体必须在每相导体之间进行局部放电（电晕)试验，局部放电熄灭电压不小于额定电压。试验要求如下：
a。测试电路必须保证本底噪声电荷量不超过规定允许放电电荷量的50%；测量电路本身的灵敏度应能探测到等于或小于规定允许放电电荷量的20%。6
GB13538-92
b.在1.05U%//3电压下测量，允许放电电荷量为10×10-12C。式中：Un—额定电压。
6.4.7额定连续电流试验
对贯穿件中每一个导体，包括终端头，必须进行额定连续电流试验（在规定环境条件下使导体通过额定连续电流）。导体和混凝土界面的最大稳定温度不得超过设计限值。在进行这些试验时应模拟贯穿件的实际安装条件。6.4.8质量鉴定寿命试验
必须对每一种型号的一个有代表性的贯穿件按以下顺序进行老化试验。模拟5.1.5条论及的运输和览存环境；a.
b．按照推荐的工艺规程模拟安装焊接条件（如果采用时）；用热循环来模拟核电厂的工作循环。热循环从规定的起始温度开始，在相对湿度大于98%下c.
进行，最小温度变化为56℃，循环周期不大于24h，循环次数为120次；d。抗辐射能力的验证可以通过对贯穿件的每一个有关部件进行试验来实现；e.合格试验包括按5.1.2、6.4.4、6.4.5和6.4.3条规定进行的气体泄漏率、介电强度、绝缘电阻和导体连续性试验。
6.4.9额定短时过负荷电流试验
对动力和控制导体必须进行额定短时过负荷电流试验。6.4.10额定短路电流试验
所有导体在装配了终端装置之后都应进行短路电流试验。对动力和控制导体必须按国家有关标准进行此试验。6.4.11冲击电压试验
应在每一个导体和其他接地的导体之间施加有关国家标准规定的直流电压和需要时施加冲击电压，不得发生击穿、闪络和电晕放电现象。6.4.12抗震试验
必须按照GB13625的规定对电气贯穿件进行抗震试验。试验必须在模拟安装条件下进行，并且包括电缆头。合格试验必须按6.4.8.e条的规定进行。6.4.13假设始发事件试验
必须对电气贯穿件进行规定的假设始发事件试验（证实达到4.2.6、4.2.7、4.2.8和4.2.9条的要求）。试验时，必须对贯穿件施加作为该事件后果的规定的试验条件（例如在动力和控制导体上施加额定电压和额定电流，在仪表导体上施加额定电压）。如果可能办到的话，应在此试验前先进行规定的假设始发事件辐照试验。
假设始发事件试验后，必须验证电气贯穿件的可运行性，验证时应考虑6.4.2、6.4.4、6.4.11诸条。6.5验收试验
必须进行验收试验，它包括气体泄漏率按照5.1.2条)、导体连续性（按照6.4.3条）、介电强度（按照6.4.4条）和额定短路电流试验（按照4.2.4和4.2.5条）。7产品试验
在运输以前，必须对每一个电气贯穿件进行下列产品试验。7.1气压试验
气压试验必须按6.4.1条的规定进行，此试验可以与7.2条的试验结合进行。7.2气体泄漏率试验
气体泄漏率试验必须满足5.1.2条的要求。7.3介电强度试验
GB13538-92
每一个贯穿件导体必须按照6.4.4条的规定在室温条件下进行此试验，不得发生任何击穿和闪络现象。
7.4绝缘电阻试验
每一个贯穿件导体必须按6.4.5条的规定进行此试验。7.5导体连续性试验
每一个贯穿件导体必须按6.4.3条的规定进行此试验。另外必须使用某种取样技术检验导体的电阻以验证其完整性。
7.6导体标识
每一个导体必须在贯穿件的两端作永久性的标志。8安装和现场试验
8.1安装规程
必须制定电气贯穿件的现场安装规程，最低限度，它必须包括：试验要求；
b．防止损坏贯穿件的措施；
c．推荐的焊接和组装(如果使用的话)步骤。8.2机械安装
电气贯穿件必须按国家有关压力容器设计标准的规定进行安装、检查和试验。8.3泄溺率试验
必须对安装后贯穿件进行试验以保证在额定压差和环境温度下对干燥氮气的泄漏率小于1X10-2cm*/s。
8.4电气试验
必须结合连接电路的电厂检查和这些电路的特殊要求对电气贯穿件能否满足电气要求的能力进行试验。
9质量保证要求
9.1材料、工艺和人员
必须保存贯穿件承压部件所有材料、工艺过程的合格证书和人员的鉴定记录。9.2设计鉴定的文件
鉴定文件必须证实贯穿件按预计的应用条件进行了鉴定，并且满足规定的性能要求。必须阐述鉴定的基准以表明整个设备合格的依据。用于证实鉴定合格的数据必须是针对应用条件的，具有便于审查的形式。
9.2.1用户必须持有鉴定文件。根据所采用鉴定方法的不同，文件必须包括下列资料：a.
技术性能规格书；
待证明的特定功能的说明；
试验计划；
结果报告，包括：
目的；
被试设备，
试验装置说明；
试验步骤；
试验数据和准确度；
摘要、结论或讨论；
批准、签字和日期。
GB13538-92
9.2.2如果采用运行经验数据，则必须提供下列资料：a.
技术性能规格书；
边界条件；
设备技术规格书；
待证明的特定功能的说明；
过去应用条件与新应用条件的比较；用于鉴定的运行经验的摘要和来源；说明数据正确和设备鉴定合格的基准；批准、鉴定和日期。
任何分析数据必须包括下列内容：a.
技术性能规格书；
边界条件；
特定功能，假设故障模式或要分析的故障影响；所采用的假定、经验数据和数字模型及其适用性的证明；所采用的分析方法或计算机程序的说明；由分析证明的性能特性和其可接受性的摘搞要说明；批准、鉴定和日期。
9.3贯穿件铭牌
每一个贯穿件最低限度必须按国家有关压力容器设计规定标准的要求作永久性的标志。9.4数据和额定值记录
每一个电气贯穿件的数据和额定值必须记录并保存起来作为永久性记录的一部分。贯穿件若有变更或修改必须由业主和其代理人记录下来。每一个电气贯穿件的数据和额定值必须符合本标准要求，并且必须包括下列内容：
制造厂名称和制造年份；
产品序号；
工作电压等级和额定电气工作特性，例如电厂正常运行或假设始发事件或两者；额定电压；
质量鉴定寿命(以年为单位)和鉴定种类，如初始全面鉴定或中间鉴定；额定连续电流；
额定短时过负荷电流(和持续时间)；额定短路电流(和持续时间)；
额定短路电流和额定最大持续时间；连续额定温度值（需要时）：
安全壳预埋管和混凝土界面的额定温度；电气绝缘系统额定温度；
安全壳内、外的允许环境温度范围；额定最大压力和温度；
额定最小运行温度；
假设始发事件的额定温度、压力、湿度、化学喷淋和持续时间。包括正常运行和假设始发事件下的辐射种类、累积剂量和剂量率。由系统设计技术规格书规定的仪表、同轴、三同轴和热电偶导体的额定值。9
GB13538-92
附录A
用户技术规格书要求
(补充件）
本附录作为成功的实践经验的例子，用于提供用户技术规格书中应该包括的项目。A1总则
下面提出对电气贯穿件特定的最低设计要求。应注意在本标准的设计额定值和试验要求条款中没有提出的可能的异常和特殊要求，这些要求由于用途或设计的特殊性，可能是核电厂用电气贯穿件所独有的。
A2用户技术规格书的推荐要点
设计技术规格书的内容必须包括：a.
要求的范围；
不包括的工作；
为生产厂和用户规定的法规、标准和导则；运行条件和环境条件；
安装寿命；
安全壳构筑物的总说明；
设计和结构的详细说明；
设计鉴定；
非标准产品试验；
供方需提供的图纸、文件、数据和资料：检查、质量保证和质量控制要求；包装、运输、装卸和贮存要求；按工作分类和额定值分类的电气贯穿件清单；电气贯穿件的抗震要求。
附录B
电气贯穿件有关推荐值
(参考件）
B1最低设计温度
电气贯穿件的最低设计温度为一28℃。B2介电强度试验
对于高压动力、低压动力和控制电气贯穿件，在每一个导体与地之间及在每一个导体与没有接地屏障的邻近导体之间施加50Hz正弦电压，时间不短于1min，电压值见表B1。10
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