海陽核電一期工程電纜敷設設計實踐

摘 要：核電廠電纜具有數量多、分類細、用途廣、分布區域大、敷設要求嚴等特點，電纜敷設設計質量的好壞直接影響到電纜采購投資、現場施工進度，以及相關系統的安全運行。結合海陽核電一期工程實踐，介紹電纜敷設的設計準則、設計過程及電纜管理軟件的應用，總結工程管理經驗，為后續工程電纜敷設設計及管理提供借鑒。

關鍵詞：核電廠；電纜通道；電纜敷設；設計；管理

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

1 引言

海陽核電一期工程作為實現我國第三代核電自主化的依托項目，采用美國西屋公司研發的AP1000百萬級壓水堆核電機組，其主要安全系統，如余熱排出系統、安注系統、安全殼冷卻系統等，均采用非能動設計，系統簡單，不依賴交流電源，無需能動設備即可長期保持核電站安全。因此，相對于傳統壓水堆核電廠，非能動設計使得AP1000核電廠電纜數量有一定程度的減少。海陽核電一期工程根據IEEE、NEMA、NFPA等規范，采用從美國引進的電纜敷設管理軟件進行設計及管理，通過嚴格的過程管理，保證電纜敷設質量及工程進度。

2 電纜敷設設計分工

根據設計合同約定，各構筑物設計方負責本構筑物內的電纜通道規劃及具體路徑選擇；對于穿越多個構筑物的電纜，由各設計方給出其范圍內的電纜路徑，由電纜開列方匯總完整的電纜路徑。

3 電纜敷設設計準則

3.1 執行標準

核島電纜敷設設計執行美國相關設計標準，電廠電氣設計準則、電纜設計準則、電纜通道設計準則、電纜隔離準則均由核島設計方制定，常規島及BOP設計方參照執行。主要的電纜及電纜通道設計標準見表1。

3.2 電纜及電纜通道分類

根據電纜電壓等級及電纜截面大小，AP1000核電廠電纜通道服務等級進行了詳細的分類，并規定了各類電纜通道中電纜的敷設要求。AP1000電纜通道主要包括電纜橋架、電纜保護管、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，根據各等級電纜的數量確定相應等級的電纜橋架層數。電纜敷設時各等級的電纜須敷設到相應服務等級的電纜通道內（表2）。

另外，電纜管或管溝中的電纜填充率應進行限制，最大敷設工況應滿足1根電纜時為53%，2根電纜時為31%，3根及以上電纜時為40%。

3.3 抗震等級

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級回路的電纜通道及其支撐結構為抗震I類，非1E級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級回路電纜通道中，如果其本體或支架結構對抗震I類設備或結構構成了功能失效的潛在威脅時，或影響到主控室人員對核電站進行操作時，這里通道及其支架為抗震Ⅱ類。反應堆廠房和輔助廠房內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電纜獨立性要求，AP1000核電廠電纜及電纜通道分為6個隔離組，即A、B、C、D、N和S。A組包括從A序列引出的安全級回路，B、C、D同樣是相對于的安全級回路，N組對應非安全級回路，S組為冗余安全級回路。根據Regulatory Guide 1.75 和IEEE 384-1974的要求，不同組的電纜須敷設在實體隔離的電纜通道內，各類通道須規范中最小間距要求。另外，實現冷停堆、縱深防御等功能的設備的相關電纜須滿足NFPA 804等標準規定的防火隔離要求。

另外，所有電纜敷設時應考慮所有可能導致電纜設計溫度超過限制的熱源影響。如果某些電纜在敷設路徑中難以遠離熱源，需采取適當的隔熱措施。通過計算分析確定電纜與熱源間的最佳距離及隔熱措施的設計方案，確保電纜正常運行溫度不超過要求限制（90℃）（表3）。

4 主要設計文件

4.1 標準文件

在設計初始階段，編制相關標準文件和典型施工圖，主要有：《AP1000核電廠電氣設計準則》《電纜線纜設計準則》《電纜通道設計準則》、《電纜隔離準則》、《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、電纜保護管布置圖、電纜溝施工圖等。對于電纜橋架或托盤，圖紙標明橋架或托盤的編碼、尺寸、相應的托盤軸線標識、底標高、安裝方式、支架形式及支架的定位信息等。

4.3 電纜敷設文件

核島采用計算機電纜管理軟件進行電纜敷設設計，由該軟件針對每根電纜生成相應的電纜敷設票，每張電纜敷設票即是一份施工文件。常規島及BOP子項采用電纜清冊作為電纜敷設施工文件。電纜敷設文件均包含電纜編碼、規格型號、始終端設備編碼及定位、各段電纜通道編碼、電纜長度等信息。

5 計算機電纜管理軟件的應用

目前計算機電纜敷設軟件已在電廠設計中廣泛采用。海陽核電一期工程采用了核島設計方提供的電纜管理軟件（Shaw Cable Manager），該軟件主要用來完成電纜和電纜通道的設計，并可追蹤現場施工狀態，可實現打印作業票、驗收、電纜分類統計等相關功能，其中作業票包含電纜敷設票、電纜端接、電纜通道安裝作業票。該軟件可實現電纜路徑的自動敷設或手動敷設功能，并能自動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，電纜分類統計報表為電纜設計進度計劃及電纜采購提供依據。

6 實踐中存在的問題和經驗

6.1 專業間協作配合

核電廠電纜敷設設計工作需要設計院內部各專業協調和配合。電纜通道規劃需要考慮主要設備布置、設備檢修維護空間要求、人員通道、主管道布置、暖通風管布置、燈具布置、火災報警設備布置等諸多因素。雖然目前電廠設計中已廣泛采用計算機三維模型進行設計綜合及碰撞檢測，但由于設計疏忽或者施工偏差等原因，在現場實際施工過程中電纜橋架與其它物項位置沖突的情況時有發生。endprint

針對此類問題，首先設計方應加強專業間溝通與配合，深化施工圖設計；其次，要落實設計圖紙會審制度，提前發現問題；最后，施工承包商在大宗材料安裝過程中各專業要協調配合。

6.2 設計接口管理

由于電纜敷設區域廣、設計分工復雜，電纜及電纜敷設設計存在眾多接口。一是物理接口，例如常規島第一跨與核島輔助廠房、附屬廠房均存在電纜通道的接口，廠區除鹽水箱、凝結水儲存罐等BOP子項與主廠房存在電纜通道接口；二是功能接口，例如常規島內的14個核島工藝系統配電設計、DCS設計、發變組及輔助變保護設計等均存在核島與常規島設計方的設計接口。

針對設計接口問題的管理，首先根據合同需理順設計分工，明確各方設計范圍；其次，按照接口管理程序，使用接口控制手冊（ICM：Interface Control Manual ）作為接口管理工具，跟蹤電纜通道接口定位信息、電纜敷設信息的交換流程；另外，適時組織相關接口會議以協調處理數據交換中遇到的問題。

6.3 設計進度匹配

由于AP1000項目缺乏設計經驗及項目管理經驗，在設計過程中存在設計滯后、設備提資延誤、設計變更較多等情況，這給電纜采購、電纜敷設進度甚至調試移交帶來影響。

為保證電纜敷設設計進度與施工進度相匹配，自主化依托項目現場設計管理主要對設計三級進度進行管理，確保設計三級進度計劃能滿足現場三級施工進度計劃的要求，三級施工進度計劃上的控制點所需要的相關的設計文件能及時地發布給下游的施工承包商[1]。另外，施工承包商根據施工和移交進度計劃，梳理出三個月內施工或移交包內的電纜，定期向設計管理部門反饋，設計方優先敷設此部分電纜以支持現場進度需求。

7 結語

AP1000核電廠作為大型的百萬級先進壓水堆核電廠，其電纜具有數量多、分類細、用途廣、分布區域大、敷設要求嚴、設計及施工接口多等特點。再加上設計變更多、設計固化晚等不利因素，在實際工程設計中，各設計團隊首先要熟練掌握AP1000電纜及電纜通道設計準則和設計方法，然后理順設計思路、制定合理的設計進度，各方積極協作配合，從而保證電纜敷設質量和施工進度。通過一期工程電纜敷設設計實踐，希望能為后續工程電纜敷設設計管理工作提供經驗。

參考文獻：

[1]張加軍.AP1000自主化依托項目現場設計管理模式淺析[J].科協論壇，2011（11）：154-156.

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