敷设软件在核电厂路径设计中的应用及深化

林伟波

广东省电力设计研究院, 广东 广州 510663

引言

电缆路径设计是电厂设计工作中最为繁杂的工作[1,2]。由于各种设备种类多、布置分散，厂区覆盖面积大，使得电缆通道非常复杂，同时电缆的规格、数量众多，给设计工作带来了很大的难度。就核电厂而言，其与常规电厂相比具有更多的特殊性，要求更为严格，核电厂的电缆路径设计相比常规电厂就具有更大的难度。电缆敷设软件的应用，可以把设计人员从繁重的工作中解脱出来，既提高了工作效率，又增加了准确性，是电缆路径设计的必然趋势。本文针对核电厂电缆路径设计的特殊性，探讨电缆敷设软件在核电厂路径设计中的应用，并提出深化方案。

1 CPR1000核电厂电缆路径设计特殊性简介

CPR1000核电厂电缆路径设计与常规电厂相比具有如下特殊性：1）核电厂的电缆安全系列较多[3]，划分为A 列、B 列、D列、保护Ⅰ组、保护Ⅱ组、保护Ⅲ组、保护Ⅳ组、事故后处理Ⅰ组和事故后处理Ⅱ组电缆，其中A列又分为安全级、安全相关级和非安全级电缆，不同安全系列的电缆必须敷设在相对应系列的电缆桥架中。2）核电厂核岛和常规岛往往由不同的设计单位负责设计，而电缆必须由常规岛设备敷设至核岛的电气厂房内，设计单位以核岛电气孔洞作为设计范围分界线，并通过接口交换各自设计范围内的电缆信息，最终形成完整的电缆路径。由于设计分工不同，核岛电气孔洞作为设计双方电缆路径串联的唯一节点，在电缆路径设计过程中应该谨慎选择，一旦出错将导致设计成品无法用于指导现场施工。3）核电厂电缆类型多，电缆敷设距离长。核电厂电缆不同安全系列的区分增加了对不同类型电缆的需求，而DCS机柜统一布置在核岛电气厂房内，所有跨岛电缆都有类似的敷设路径：常规岛-电缆夹层-联廊-电气厂房，这就导致核电厂的电缆敷设距离一般都比常规电厂要长。

2 电缆敷设软件在核电厂路径设计中的应用

核电厂与常规电厂相比具有更多的特殊性，电缆路径设计相比常规电厂就具有更大的难度。电缆敷设软件的应用，能够通过软件计算实现了电缆路径自动查找和电缆路径清册文件输出，改善了一直以来电缆路径设计手工作业的方式，提高了电缆敷设的效率和敷设路径的准确性，电缆敷设软件在核电厂路径设计中应用也成为必然。

2.1 电缆敷设软件的主要特点

电缆敷设软件给电缆路径设计带来了极大方便，其主要特点表现为：

1） 设计信息均能从已有设计结果中自动提取，无需手工输入。

2） 电缆长度统计精确，在综合考虑各种余量的基础上进行汇总。

3） 自动进行高压、低压、控制、信号电缆的分层敷设，敷设结果精确到桥架的每一层。

4） 软件能够按照容积率自动敷设电缆。对于敷设结果可以进行容积率和经济性校验，生成校验报告，并可以在图面查看指定桥架的容积率。

5） 现场由于各种原因无法设置主桥架的区域，可在软件中增加虚拟桥架，便于优化电缆路径。

6） 根据电缆敷设结果动态查看任意电缆的敷设路径，简单直观。

7） 自动生成完整的电缆路径清册，结果详尽准确。

2.2 电缆敷设软件路径设计流程

利用电缆敷设软件进行电缆路径设计的流程图如图1所示。

图1 电缆敷设软件路径设计流程

2.2.1 桥架拓扑图设计

桥架拓扑图设计是电缆路径设计的基础，桥架拓扑图提供全厂所有电缆通道的数据，包括了各段电缆通道始端与终端的节点编号、长度、桥架类型、桥架标高、桥架走向、桥架容量等信息。图2为核电厂局部桥架拓扑图。

图2 核电厂局部桥架拓扑图

2.2.2 电缆数据读取

电缆数据包括电缆编号、安全系列、始端设备、终端设备、电缆规格型号、电缆始终端三维位置信息等。将以上数据编制为固定格式的电缆信息表格，便于电缆敷设软件读取。

2.2.3 电缆敷设及优化

这一步是利用敷设软件进行电缆路径设计的关键。电缆敷设软件在读取电缆数据的基础上，自动在桥架拓扑图中查找电缆敷设路径，按照设定的敷设原则进行优化，计算出每一根电缆的长度。设计人员也可调整电缆的必经节点以及选择特定某一层桥架，以满足现场施工实际需要。

2.2.4 电缆路径校验

电缆敷设软件还有一个比较出色的功能就是能够对敷设完的电缆路径进行直观的图形校验，如图3所示。通过图形校验能够很清楚地判断电缆路径两端与始终端设备的距离，也可判断敷设路径是否为最优路径，如果得到的结果能够符合要求，便可生成电缆路径清单，否则必须重新调整敷设电缆。

图3 电缆敷设软件图形校验

2.2.5 成品文件生成

成品文件包括电缆路径清单、电缆汇总表等，都可通过电缆敷设软件直接生成并导出。

2.3 核电厂路径设计重点

核电厂电缆路径设计与常规电厂相比具有多个特殊性，这些特殊性也是设计过程必须关注的重点。对于不同安全系列的电缆，在软件中必须选择相应系列的桥架进行敷设，这是设计重点之一。同一个电气孔洞往往有多层同种类型的桥架，如果仅仅依靠电缆敷设软件进行自主选择，属于不同设计范围的电气孔洞前后电缆路径便可能处于不同桥架层，这将导致电缆路径错误，因此，电气孔洞前后电缆路径的相互匹配是路径设计的重点之二。电缆敷设软件自动计算和统计的功能虽然能够淡化核电厂电缆种类多、敷设距离长的特殊性，但其计算结果来源于电缆数据的提取，又直接关系到电缆采购的经济效益，所以电缆数据的真实性也是必须要关注的重点。

3 电缆敷设软件路径设计深化

电缆敷设软件的应用给电缆路径设计带来了极大的便利，也带来了新的问题，只有解决这些问题，才能让电缆敷设软件充分发挥作用，真正提高效率。

3.1 作为电缆路径设计基础的拓扑图规划设计应重点考虑，设计人员必须清楚桥架周围的各种工艺设备及设备信号类型，才能有针对性设计桥架拓扑图，以保证设备周围的桥架能够满足设备信号电缆的敷设。另外，生成的电缆路径清单也是以拓扑图为基准，必须保证拓扑图的每个节点编码完全准确，否则经过该节点的所有电缆路径都将出错。

3.2 虚拟桥架为路径优化提供了方便，但不可随意增设，必须考虑现场施工条件，如确实需要增加，必须选择两个较近的节点（一般距离不大于2米）且附近工艺设备较少的区域增加，一旦在敷设软件中增加了虚拟桥架，必须在施工阶段对虚拟桥架进行澄清，以保证施工单位以次桥架的形式连接到主桥架，确保实际桥架和敷设软件拓扑图保持一致。

3.3 在电缆数据读取阶段，必须保证电缆始终端三维位置信息的准确性，这是由于始终端三维位置信息在电缆敷设路径生成过程中起到决定性的作用。只要三维位置信息稍有出错，都必将导致软件选择的最优路径不真实，甚至差之毫厘，失之千里。在电缆路径校验阶段如果设计人员了解设备的布置位置，也可利用直观的电缆路径图形，判断敷设路径是否符合要求。

3.4 电缆敷设软件无法识别厂区的具体设备及墙体，如果设备是布置在厂区的某个房间之内，而房间内部及外部附近都有电缆桥架，在这种情况下，电缆路径校验阶段设计人员就要多加注意了，敷设软件根据设定的最优路径原则选择电缆路径，有可能选择了房间外部的电缆路径，而这个路径往往无法与房间内部的设备直通，生成出来的路径也不可用，因此，必须由设计人员重新调整选择房间内部的电缆必经路径。

4 结束语

国内已经有多篇文章对电缆敷设软件的应用作了介绍

[4][5][6]，文章都给出了电缆敷设软件的优点和应用结果，但并未针对电缆敷设软件应用过程中出现的问题进行探讨，本文首先对电缆敷设软件在核电厂中的应用与常规电厂做了对比，并对软件应用过程中出现的问题作了深入分析，提出软件应用的深化方案。这些深化方案已经在多个CPR1000核电厂的电缆路径设计中得到了执行，有效提高了电缆敷设的效率和电缆路径的准确性，为电缆敷设施工带来了更多的便利。

[1]梅豫明. 计算机在电厂电缆敷设设计中的应用[J]. 广东电力,2005,18(12):46-48.

[2]赵永刚，贾杰基. 基于PDMS热控电缆设计优化分析[J]. 内蒙古电力技术, 2011,29(5):30-35.

[3]陈智，游建伟.秦山核电二期工程核岛电缆敷设设计实践[J]. 核动力工程, 2003,24(2): 201-203.

[4]安庆敏，徐爱东，陈志强，马建伦. 火力发电厂热控电缆敷设软件的开发与应用[J]. 工业仪表与自动化装置, 2011(6):64-66.

[5]陈江义,苏智剑,陈芳,吴素研. 电缆布设计算机辅助设计系统研究[J]. 郑州大学学报( 工学版)，2003,24 (2):77-79

[6]陈志强, 徐爱东. 热控电缆数字化布线在上湾电厂的应用[J].华电技术，2011,33(5):31-34