特殊用途电线电缆的设计及其指导思想研究

【摘要】特殊用途电线电缆较普通电线电缆在某些方面的性能要求较高，能适用于各种恶劣环境。本文重点研究特殊用途电线电缆的设计，详细研究其设计指导思想，并且以耐高温、耐辐照、低噪音同轴电线电缆为例对特殊用途电线电缆的整个研制过程进行了分析研究。

【关键词】特殊用途电线电缆;设计;研制;指导思想

1.特殊用途电线电缆

1.1 特殊用途电线电缆概述

特殊用途电线电缆即用于特殊环境、特殊条件的专用型电线电缆，较普通电线电缆在某些方面性能更佳，使用范围较小。特殊用途电线电缆与普通电线电缆相比设计及指导思想不同，在电线电缆材料与结构选择上存在较大差异。

其特殊性主要体现在三个方面：

使用环境特殊，要求电线电缆在某些方面具有极强的物理性能，比如要耐高温、耐溶剂、阻燃等;

使用方式特殊，要求电线电缆具有较强的机械性能，比如抗弯曲、抗压、抗拉伸等;

使用条件特殊，这要求电线电缆具有非常优异的电性能，比如低噪音、高时延、低电容等。

1.2 特殊用途电线电缆设计研究指导思想及方法

特殊用途电线由于其特殊性决定了从事其设计、研究与制造的人员的特殊性，一般从事特殊用途电线电缆设计、研制的都是毕业于专业院校或者已经从事相关工作多年的行家或专家，他们都是从事电线电缆或者电气相关专业研究的专门人员。特殊用途电线电缆需要用于各种特殊场合，与各种电气设备、电子仪器、电气装备等结合使用，工作环境、工作条件以及工作方式都很特别，为了更好的提升特殊用途电线电缆的使用性能，满足各种设备的使用要求，参与特殊用途电线电缆设计、研制的每个人都要不断拓展知识领域，提升业务水平，深入了解与特殊用途电线电缆配套使用的电气装备、设备的基本条件和工作情况，明确电气设备的工作环境、工作条件，更好的满足特殊用途电线电缆的研制开发。

因此，为了做好特殊用途电线电缆的设计、研究工作就必须与电气装备方面相关工作人员进行沟通交流。同时，电线电缆设计、研究人员也要通过各种方式不断提升自己、丰富知识。

特殊用途电线电缆的设计与研究是一个涉及边缘学科的领域，需要电线电缆专业人员与电气装备和电子仪器专业人员进行专业合作，沟通交流。为了做好特殊用途电缆的设计与研究工作，需要专业的电线电缆人员，又需要专业电气装备和电子仪器人员，双方在工作时可以互补对方的不足和缺陷，自身又不用花费太多的时间在对方领域进行深层次研究。

这是特殊用途电缆的设计与研制的指导思想基础，本文将以耐高温、耐辐照、低噪音同轴电缆设计为例对具体设计与研制思想进行细致分析研究。

2.耐高温、耐辐照、低噪音同轴电缆设计研制

本文研究的耐高温、耐辐照、低噪音同轴电缆需要适应的工作环境条件为：工作温度350℃，γ射线通量10uR/s，工作电压直流500V，瞬时中子同量1010nvt/s。对此电线电缆的使用性能要求为：电容≤50pF/m，常温绝缘电阻>1013Ω・m，噪音≤0.1mV。

此特殊用途电线电缆需要应用于核子反应堆内，环境较为特殊，位于核心反应堆堆芯，用于将电离室与中子测量仪进行连接。使用时要求该电缆可以耐高温、耐辐照并且具有较小的噪音。

2.1 准备工作

为了做好特殊用途电线电缆的设计、研制工作，需要做大量的前期准备工作。除了进行电线电缆研制的材料选择、结构选择两个重点工作，还要做好充分的知识学习和提升工作。作为电线电缆设计与研制人员，不可能对核反应堆及其相关仪器有十分充分的了解，因此研制之前需要须对方相关工作人员进行详细的沟通与交流，为电线电缆设计与研制提供帮助。因此，特殊用途电线电缆设计、研制之前需要电线电缆专业人员进行两项具体工作，一是与对方即用户技术人员进行沟通交流，详细了解对方概况和技术要求、产品要求等;二是根据用户需求查阅相关资料，组织技术人员进行会谈，了解保密内容之外与电线电缆相关的核反应堆工作原理、中子测量仪器、工作结构。

2.2 材料选择

根据前期准备工作的结果，首先对特殊用途电线电缆的制造材料进行选择确定。

（1）耐高温、耐辐照的绝缘导体材料

通常耐高温材料一般耐辐照，耐辐照材料一般也耐高温，偶尔会有例外。针对本文研制的核反应堆核芯电缆绝缘材料根据要求可以选用高纯度氧化镁、二氧化硅、氧化铝等高纯度无机绝缘材料。内导体根据要求可以选用镍包铜线、不锈钢线或者其他类型的合金线，外导体可以直接采用常见的不锈钢管或者合金钢管。

（2）选择中子吸收面小材料

核反应堆是利用中子轰击核源铀（U238），发生核裂变联锁反映，从而产生大量热能，核电站再利用其他手段将热能转化为电能，这是核电站的基本工作原理。在核电站的工作过程中，电线电缆作为核反应堆整体工作材料的一部分，对工作结果有很大影响。

因此，必须选择中子吸收面小的材料，否则吸收大量中子，将会影响核反应堆工作效果和质量，严重影响工作效率。

2.3 结构选择

（1）低噪音电缆的结构

根据核反应堆工作对电线电缆要求，其噪音应该小于0.1mV。为了达到降噪目的，可以从以下几个方面入手：减少内外导体和外部高度绝缘材料之间的摩擦系数，使互相之间不能因摩擦产生静电荷或者少产生静电荷。为了达到这个目的可以在电缆外部的高度绝缘材料表层涂抹硅树脂;在电线电缆内部导体的表面和外部绝缘材料的表面包裹一层半导电材料，一旦互相之间摩擦产生静电荷，导电材料就将静电荷释放，避免静电荷的聚集和放电，此方法降噪效果更好;最后一种降噪方法是将特殊用途电线电缆外部导体制作成为不可弯曲不可相对移动的钢管，这样可以完全避免互相之间摩擦现象的出现，杜绝了静电荷出现。根据上一节材料选择可得，本特殊用途电线电缆采用不锈钢管或者其他合金钢管做外部导体，因此可以采用第三种降噪音电缆结构。

（2）电线电缆采用实心或者抽真空结构

电线电缆采用实心或抽真空结构是为了避免空气活化产生电流对检测电流产生影响。因为，中子轰击U238，再结合γ射线的照射，空气就会活化产生电流。采用实心或者抽真空结构就消除了电线电缆内部的空气，也就彻底避免空气活化现象，将对检测电流的影响降到最低。

3.结语

特殊用途电线电缆作为电线电缆的一个重要分支，在现代科技发达社会的需求量越大越大，日后对特殊用途电线电缆的研究也将越来越多。本文以耐高温、耐辐照、低噪音同轴电缆为例对特殊用途电线电缆的设计与研制进行了研究，从材料选择和结构选择两个方面进行了分析，提出了一些笔者个人的意见和建议，希望能给相关部门和单位提供一定参考。

参考文献

[1]王春江，范洪欣.特种用途电线电缆的设计和研究及其指导思想[J].电线电缆，2007.01.