海阳核电一期工程电缆敷设设计实践

摘 要：核电厂电缆具有数量多、分类细、用途广、分布区域大、敷设要求严等特点，电缆敷设设计质量的好坏直接影响到电缆采购投资、现场施工进度，以及相关系统的安全运行。结合海阳核电一期工程实践，介绍电缆敷设的设计准则、设计过程及电缆管理软件的应用，总结工程管理经验，为后续工程电缆敷设设计及管理提供借鉴。

关键词：核电厂；电缆通道；电缆敷设；设计；管理

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

1 引言

海阳核电一期工程作为实现我国第三代核电自主化的依托项目，采用美国西屋公司研发的AP1000百万级压水堆核电机组，其主要安全系统，如余热排出系统、安注系统、安全壳冷却系统等，均采用非能动设计，系统简单，不依赖交流电源，无需能动设备即可长期保持核电站安全。因此，相对于传统压水堆核电厂，非能动设计使得AP1000核电厂电缆数量有一定程度的减少。海阳核电一期工程根据IEEE、NEMA、NFPA等规范，采用从美国引进的电缆敷设管理软件进行设计及管理，通过严格的过程管理，保证电缆敷设质量及工程进度。

2 电缆敷设设计分工

根据设计合同约定，各构筑物设计方负责本构筑物内的电缆通道规划及具体路径选择；对于穿越多个构筑物的电缆，由各设计方给出其范围内的电缆路径，由电缆开列方汇总完整的电缆路径。

3 电缆敷设设计准则

3.1 执行标准

核岛电缆敷设设计执行美国相关设计标准，电厂电气设计准则、电缆设计准则、电缆通道设计准则、电缆隔离准则均由核岛设计方制定，常规岛及BOP设计方参照执行。主要的电缆及电缆通道设计标准见表1。

3.2 电缆及电缆通道分类

根据电缆电压等级及电缆截面大小，AP1000核电厂电缆通道服务等级进行了详细的分类，并规定了各类电缆通道中电缆的敷设要求。AP1000电缆通道主要包括电缆桥架、电缆保护管、电缆排管、电缆沟、电气贯穿件等形式。其中，电缆桥架从上到下按W、XB、XA、Y、Z类分布，层间距一般为300mm，根据各等级电缆的数量确定相应等级的电缆桥架层数。电缆敷设时各等级的电缆须敷设到相应服务等级的电缆通道内（表2）。

另外，电缆管或管沟中的电缆填充率应进行限制，最大敷设工况应满足1根电缆时为53%，2根电缆时为31%，3根及以上电缆时为40%。

3.3 抗震等级

电缆通道及其支撑分为抗震I类、抗震Ⅱ类、抗震Ⅲ类及非抗震类。所有1E级回路的电缆通道及其支撑结构为抗震I类，非1E级回路电缆通道及其支撑为抗震Ⅱ类、抗震Ⅲ类及非抗震类。在非1E级回路电缆通道中，如果其本体或支架结构对抗震I类设备或结构构成了功能失效的潜在威胁时，或影响到主控室人员对核电站进行操作时，这里通道及其支架为抗震Ⅱ类。反应堆厂房和辅助厂房内不允许使用非抗震类电缆通道及支架。

3.4 电缆隔离要求

为满足核电厂安全级电缆独立性要求，AP1000核电厂电缆及电缆通道分为6个隔离组，即A、B、C、D、N和S。A组包括从A序列引出的安全级回路，B、C、D同样是相对于的安全级回路，N组对应非安全级回路，S组为冗余安全级回路。根据Regulatory Guide 1.75 和IEEE 384-1974的要求，不同组的电缆须敷设在实体隔离的电缆通道内，各类通道须规范中最小间距要求。另外，实现冷停堆、纵深防御等功能的设备的相关电缆须满足NFPA 804等标准规定的防火隔离要求。

另外，所有电缆敷设时应考虑所有可能导致电缆设计温度超过限制的热源影响。如果某些电缆在敷设路径中难以远离热源，需采取适当的隔热措施。通过计算分析确定电缆与热源间的最佳距离及隔热措施的设计方案，确保电缆正常运行温度不超过要求限制（90℃）（表3）。

4 主要设计文件

4.1 标准文件

在设计初始阶段，编制相关标准文件和典型施工图，主要有：《AP1000核电厂电气设计准则》《电缆线缆设计准则》《电缆通道设计准则》、《电缆隔离准则》、《电缆桥架及支架安装典型图》、《电缆沟及电缆排管典型图》、《电缆防火封堵典型图》等。

4.2 电缆通道布置图

电缆通道布置图直接作为施工图纸，主要包括电缆桥架布置图、电缆保护管布置图、电缆沟施工图等。对于电缆桥架或托盘，图纸标明桥架或托盘的编码、尺寸、相应的托盘轴线标识、底标高、安装方式、支架形式及支架的定位信息等。

4.3 电缆敷设文件

核岛采用计算机电缆管理软件进行电缆敷设设计，由该软件针对每根电缆生成相应的电缆敷设票，每张电缆敷设票即是一份施工文件。常规岛及BOP子项采用电缆清册作为电缆敷设施工文件。电缆敷设文件均包含电缆编码、规格型号、始终端设备编码及定位、各段电缆通道编码、电缆长度等信息。

5 计算机电缆管理软件的应用

目前计算机电缆敷设软件已在电厂设计中广泛采用。海阳核电一期工程采用了核岛设计方提供的电缆管理软件（Shaw Cable Manager），该软件主要用来完成电缆和电缆通道的设计，并可追踪现场施工状态，可实现打印作业票、验收、电缆分类统计等相关功能，其中作业票包含电缆敷设票、电缆端接、电缆通道安装作业票。该软件可实现电缆路径的自动敷设或手动敷设功能，并能自动检查各段电缆桥架的填充率。桥架填充率为选择合理的电缆路径提供依据，电缆分类统计报表为电缆设计进度计划及电缆采购提供依据。

6 实践中存在的问题和经验

6.1 专业间协作配合

核电厂电缆敷设设计工作需要设计院内部各专业协调和配合。电缆通道规划需要考虑主要设备布置、设备检修维护空间要求、人员通道、主管道布置、暖通风管布置、灯具布置、火灾报警设备布置等诸多因素。虽然目前电厂设计中已广泛采用计算机三维模型进行设计综合及碰撞检测，但由于设计疏忽或者施工偏差等原因，在现场实际施工过程中电缆桥架与其它物项位置冲突的情况时有发生。endprint

针对此类问题，首先设计方应加强专业间沟通与配合，深化施工图设计；其次，要落实设计图纸会审制度，提前发现问题；最后，施工承包商在大宗材料安装过程中各专业要协调配合。

6.2 设计接口管理

由于电缆敷设区域广、设计分工复杂，电缆及电缆敷设设计存在众多接口。一是物理接口，例如常规岛第一跨与核岛辅助厂房、附属厂房均存在电缆通道的接口，厂区除盐水箱、凝结水储存罐等BOP子项与主厂房存在电缆通道接口；二是功能接口，例如常规岛内的14个核岛工艺系统配电设计、DCS设计、发变组及辅助变保护设计等均存在核岛与常规岛设计方的设计接口。

针对设计接口问题的管理，首先根据合同需理顺设计分工，明确各方设计范围；其次，按照接口管理程序，使用接口控制手册（ICM：Interface Control Manual ）作为接口管理工具，跟踪电缆通道接口定位信息、电缆敷设信息的交换流程；另外，适时组织相关接口会议以协调处理数据交换中遇到的问题。

6.3 设计进度匹配

由于AP1000项目缺乏设计经验及项目管理经验，在设计过程中存在设计滞后、设备提资延误、设计变更较多等情况，这给电缆采购、电缆敷设进度甚至调试移交带来影响。

为保证电缆敷设设计进度与施工进度相匹配，自主化依托项目现场设计管理主要对设计三级进度进行管理，确保设计三级进度计划能满足现场三级施工进度计划的要求，三级施工进度计划上的控制点所需要的相关的设计文件能及时地发布给下游的施工承包商[1]。另外，施工承包商根据施工和移交进度计划，梳理出三个月内施工或移交包内的电缆，定期向设计管理部门反馈，设计方优先敷设此部分电缆以支持现场进度需求。

7 结语

AP1000核电厂作为大型的百万级先进压水堆核电厂，其电缆具有数量多、分类细、用途广、分布区域大、敷设要求严、设计及施工接口多等特点。再加上设计变更多、设计固化晚等不利因素，在实际工程设计中，各设计团队首先要熟练掌握AP1000电缆及电缆通道设计准则和设计方法，然后理顺设计思路、制定合理的设计进度，各方积极协作配合，从而保证电缆敷设质量和施工进度。通过一期工程电缆敷设设计实践，希望能为后续工程电缆敷设设计管理工作提供经验。

参考文献：

[1]张加军.AP1000自主化依托项目现场设计管理模式浅析[J].科协论坛，2011（11）：154-156.

作者简介： 郑海龙（1988-），男，山东潍坊人，本科，助理工程师，主要从事：核电厂电气设计管理工作。endprint