海陽(yáng)核電一期工程電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)踐

摘 要：核電廠電纜具有數(shù)量多、分類細(xì)、用途廣、分布區(qū)域大、敷設(shè)要求嚴(yán)等特點(diǎn)，電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響到電纜采購(gòu)?fù)顿Y、現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，以及相關(guān)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。結(jié)合海陽(yáng)核電一期工程實(shí)踐，介紹電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)過(guò)程及電纜管理軟件的應(yīng)用，總結(jié)工程管理經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)工程電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)及管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：核電廠；電纜通道；電纜敷設(shè)；設(shè)計(jì)；管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.167

1 引言

海陽(yáng)核電一期工程作為實(shí)現(xiàn)我國(guó)第三代核電自主化的依托項(xiàng)目，采用美國(guó)西屋公司研發(fā)的AP1000百萬(wàn)級(jí)壓水堆核電機(jī)組，其主要安全系統(tǒng)，如余熱排出系統(tǒng)、安注系統(tǒng)、安全殼冷卻系統(tǒng)等，均采用非能動(dòng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不依賴交流電源，無(wú)需能動(dòng)設(shè)備即可長(zhǎng)期保持核電站安全。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)壓水堆核電廠，非能動(dòng)設(shè)計(jì)使得AP1000核電廠電纜數(shù)量有一定程度的減少。海陽(yáng)核電一期工程根據(jù)IEEE、NEMA、NFPA等規(guī)范，采用從美國(guó)引進(jìn)的電纜敷設(shè)管理軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)及管理，通過(guò)嚴(yán)格的過(guò)程管理，保證電纜敷設(shè)質(zhì)量及工程進(jìn)度。

2 電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)分工

根據(jù)設(shè)計(jì)合同約定，各構(gòu)筑物設(shè)計(jì)方負(fù)責(zé)本構(gòu)筑物內(nèi)的電纜通道規(guī)劃及具體路徑選擇；對(duì)于穿越多個(gè)構(gòu)筑物的電纜，由各設(shè)計(jì)方給出其范圍內(nèi)的電纜路徑，由電纜開列方匯總完整的電纜路徑。

3 電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

核島電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)執(zhí)行美國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，電廠電氣設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、電纜設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、電纜通道設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、電纜隔離準(zhǔn)則均由核島設(shè)計(jì)方制定，常規(guī)島及BOP設(shè)計(jì)方參照?qǐng)?zhí)行。主要的電纜及電纜通道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

3.2 電纜及電纜通道分類

根據(jù)電纜電壓等級(jí)及電纜截面大小，AP1000核電廠電纜通道服務(wù)等級(jí)進(jìn)行了詳細(xì)的分類，并規(guī)定了各類電纜通道中電纜的敷設(shè)要求。AP1000電纜通道主要包括電纜橋架、電纜保護(hù)管、電纜排管、電纜溝、電氣貫穿件等形式。其中，電纜橋架從上到下按W、XB、XA、Y、Z類分布，層間距一般為300mm，根據(jù)各等級(jí)電纜的數(shù)量確定相應(yīng)等級(jí)的電纜橋架層數(shù)。電纜敷設(shè)時(shí)各等級(jí)的電纜須敷設(shè)到相應(yīng)服務(wù)等級(jí)的電纜通道內(nèi)（表2）。

另外，電纜管或管溝中的電纜填充率應(yīng)進(jìn)行限制，最大敷設(shè)工況應(yīng)滿足1根電纜時(shí)為53%，2根電纜時(shí)為31%，3根及以上電纜時(shí)為40%。

3.3 抗震等級(jí)

電纜通道及其支撐分為抗震I類、抗震Ⅱ類、抗震Ⅲ類及非抗震類。所有1E級(jí)回路的電纜通道及其支撐結(jié)構(gòu)為抗震I類，非1E級(jí)回路電纜通道及其支撐為抗震Ⅱ類、抗震Ⅲ類及非抗震類。在非1E級(jí)回路電纜通道中，如果其本體或支架結(jié)構(gòu)對(duì)抗震I類設(shè)備或結(jié)構(gòu)構(gòu)成了功能失效的潛在威脅時(shí)，或影響到主控室人員對(duì)核電站進(jìn)行操作時(shí)，這里通道及其支架為抗震Ⅱ類。反應(yīng)堆廠房和輔助廠房?jī)?nèi)不允許使用非抗震類電纜通道及支架。

3.4 電纜隔離要求

為滿足核電廠安全級(jí)電纜獨(dú)立性要求，AP1000核電廠電纜及電纜通道分為6個(gè)隔離組，即A、B、C、D、N和S。A組包括從A序列引出的安全級(jí)回路，B、C、D同樣是相對(duì)于的安全級(jí)回路，N組對(duì)應(yīng)非安全級(jí)回路，S組為冗余安全級(jí)回路。根據(jù)Regulatory Guide 1.75 和IEEE 384-1974的要求，不同組的電纜須敷設(shè)在實(shí)體隔離的電纜通道內(nèi)，各類通道須規(guī)范中最小間距要求。另外，實(shí)現(xiàn)冷停堆、縱深防御等功能的設(shè)備的相關(guān)電纜須滿足NFPA 804等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防火隔離要求。

另外，所有電纜敷設(shè)時(shí)應(yīng)考慮所有可能導(dǎo)致電纜設(shè)計(jì)溫度超過(guò)限制的熱源影響。如果某些電纜在敷設(shè)路徑中難以遠(yuǎn)離熱源，需采取適當(dāng)?shù)母魺岽胧?。通過(guò)計(jì)算分析確定電纜與熱源間的最佳距離及隔熱措施的設(shè)計(jì)方案，確保電纜正常運(yùn)行溫度不超過(guò)要求限制（90℃）（表3）。

4 主要設(shè)計(jì)文件

4.1 標(biāo)準(zhǔn)文件

在設(shè)計(jì)初始階段，編制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件和典型施工圖，主要有：《AP1000核電廠電氣設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》《電纜線纜設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》《電纜通道設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》、《電纜隔離準(zhǔn)則》、《電纜橋架及支架安裝典型圖》、《電纜溝及電纜排管典型圖》、《電纜防火封堵典型圖》等。

4.2 電纜通道布置圖

電纜通道布置圖直接作為施工圖紙，主要包括電纜橋架布置圖、電纜保護(hù)管布置圖、電纜溝施工圖等。對(duì)于電纜橋架或托盤，圖紙標(biāo)明橋架或托盤的編碼、尺寸、相應(yīng)的托盤軸線標(biāo)識(shí)、底標(biāo)高、安裝方式、支架形式及支架的定位信息等。

4.3 電纜敷設(shè)文件

核島采用計(jì)算機(jī)電纜管理軟件進(jìn)行電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)，由該軟件針對(duì)每根電纜生成相應(yīng)的電纜敷設(shè)票，每張電纜敷設(shè)票即是一份施工文件。常規(guī)島及BOP子項(xiàng)采用電纜清冊(cè)作為電纜敷設(shè)施工文件。電纜敷設(shè)文件均包含電纜編碼、規(guī)格型號(hào)、始終端設(shè)備編碼及定位、各段電纜通道編碼、電纜長(zhǎng)度等信息。

5 計(jì)算機(jī)電纜管理軟件的應(yīng)用

目前計(jì)算機(jī)電纜敷設(shè)軟件已在電廠設(shè)計(jì)中廣泛采用。海陽(yáng)核電一期工程采用了核島設(shè)計(jì)方提供的電纜管理軟件（Shaw Cable Manager），該軟件主要用來(lái)完成電纜和電纜通道的設(shè)計(jì)，并可追蹤現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)打印作業(yè)票、驗(yàn)收、電纜分類統(tǒng)計(jì)等相關(guān)功能，其中作業(yè)票包含電纜敷設(shè)票、電纜端接、電纜通道安裝作業(yè)票。該軟件可實(shí)現(xiàn)電纜路徑的自動(dòng)敷設(shè)或手動(dòng)敷設(shè)功能，并能自動(dòng)檢查各段電纜橋架的填充率。橋架填充率為選擇合理的電纜路徑提供依據(jù)，電纜分類統(tǒng)計(jì)報(bào)表為電纜設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃及電纜采購(gòu)提供依據(jù)。

6 實(shí)踐中存在的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)

6.1 專業(yè)間協(xié)作配合

核電廠電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)工作需要設(shè)計(jì)院內(nèi)部各專業(yè)協(xié)調(diào)和配合。電纜通道規(guī)劃需要考慮主要設(shè)備布置、設(shè)備檢修維護(hù)空間要求、人員通道、主管道布置、暖通風(fēng)管布置、燈具布置、火災(zāi)報(bào)警設(shè)備布置等諸多因素。雖然目前電廠設(shè)計(jì)中已廣泛采用計(jì)算機(jī)三維模型進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合及碰撞檢測(cè)，但由于設(shè)計(jì)疏忽或者施工偏差等原因，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程中電纜橋架與其它物項(xiàng)位置沖突的情況時(shí)有發(fā)生。endprint

針對(duì)此類問(wèn)題，首先設(shè)計(jì)方應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)間溝通與配合，深化施工圖設(shè)計(jì)；其次，要落實(shí)設(shè)計(jì)圖紙會(huì)審制度，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；最后，施工承包商在大宗材料安裝過(guò)程中各專業(yè)要協(xié)調(diào)配合。

6.2 設(shè)計(jì)接口管理

由于電纜敷設(shè)區(qū)域廣、設(shè)計(jì)分工復(fù)雜，電纜及電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)存在眾多接口。一是物理接口，例如常規(guī)島第一跨與核島輔助廠房、附屬?gòu)S房均存在電纜通道的接口，廠區(qū)除鹽水箱、凝結(jié)水儲(chǔ)存罐等BOP子項(xiàng)與主廠房存在電纜通道接口；二是功能接口，例如常規(guī)島內(nèi)的14個(gè)核島工藝系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)、DCS設(shè)計(jì)、發(fā)變組及輔助變保護(hù)設(shè)計(jì)等均存在核島與常規(guī)島設(shè)計(jì)方的設(shè)計(jì)接口。

針對(duì)設(shè)計(jì)接口問(wèn)題的管理，首先根據(jù)合同需理順設(shè)計(jì)分工，明確各方設(shè)計(jì)范圍；其次，按照接口管理程序，使用接口控制手冊(cè)（ICM：Interface Control Manual ）作為接口管理工具，跟蹤電纜通道接口定位信息、電纜敷設(shè)信息的交換流程；另外，適時(shí)組織相關(guān)接口會(huì)議以協(xié)調(diào)處理數(shù)據(jù)交換中遇到的問(wèn)題。

6.3 設(shè)計(jì)進(jìn)度匹配

由于AP1000項(xiàng)目缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在設(shè)計(jì)滯后、設(shè)備提資延誤、設(shè)計(jì)變更較多等情況，這給電纜采購(gòu)、電纜敷設(shè)進(jìn)度甚至調(diào)試移交帶來(lái)影響。

為保證電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)進(jìn)度與施工進(jìn)度相匹配，自主化依托項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)管理主要對(duì)設(shè)計(jì)三級(jí)進(jìn)度進(jìn)行管理，確保設(shè)計(jì)三級(jí)進(jìn)度計(jì)劃能滿足現(xiàn)場(chǎng)三級(jí)施工進(jìn)度計(jì)劃的要求，三級(jí)施工進(jìn)度計(jì)劃上的控制點(diǎn)所需要的相關(guān)的設(shè)計(jì)文件能及時(shí)地發(fā)布給下游的施工承包商[1]。另外，施工承包商根據(jù)施工和移交進(jìn)度計(jì)劃，梳理出三個(gè)月內(nèi)施工或移交包內(nèi)的電纜，定期向設(shè)計(jì)管理部門反饋，設(shè)計(jì)方優(yōu)先敷設(shè)此部分電纜以支持現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度需求。

7 結(jié)語(yǔ)

AP1000核電廠作為大型的百萬(wàn)級(jí)先進(jìn)壓水堆核電廠，其電纜具有數(shù)量多、分類細(xì)、用途廣、分布區(qū)域大、敷設(shè)要求嚴(yán)、設(shè)計(jì)及施工接口多等特點(diǎn)。再加上設(shè)計(jì)變更多、設(shè)計(jì)固化晚等不利因素，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，各設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首先要熟練掌握AP1000電纜及電纜通道設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)方法，然后理順設(shè)計(jì)思路、制定合理的設(shè)計(jì)進(jìn)度，各方積極協(xié)作配合，從而保證電纜敷設(shè)質(zhì)量和施工進(jìn)度。通過(guò)一期工程電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)踐，希望能為后續(xù)工程電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)管理工作提供經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張加軍.AP1000自主化依托項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)管理模式淺析[J].科協(xié)論壇，2011（11）：154-156.

作者簡(jiǎn)介： 鄭海龍（1988-），男，山東濰坊人，本科，助理工程師，主要從事：核電廠電氣設(shè)計(jì)管理工作。endprint