浅析某核电站电缆次托盘选型设计

宋艳红

中核检修有限公司连云港分公司 江苏连云港 222000

在某核电站中，电缆托盘占整个电气系统有相当大比重。由于核岛房间结构复杂、用电设备的安装位置具有可变性，所以电缆次托盘布置就有较大的不确定性。俄罗斯设计院在安装期间对电缆主托盘系统的设计相对较为完善，整个电缆主托盘的安装也较为规范标准,而次托盘系统没有完整的设计图纸，需要施工时进行现场设计,从而导致次托盘安装时标准不一。在核电站运行期间规范次托盘的安装的标准,本文对某核电站电缆托盘系统进行剖析,明确某核电站技术改造相关的电缆次托盘选型设计原则[1]。

1 电缆次托盘系统的选型

1.1 电缆托盘的抗震性能

抗震性能是保证核电站在地震工况安全运行和停堆的重要条件，核电站的最大计算地震烈度为8度。在8度地震工况下，核电站安全相关系统应能正常工作。电缆托盘系统也应符合抗震性能的要求，托盘连接件根据承载载荷配置。当托臂使用螺栓在墙体上锚固时。

采用三倍静重法对托盘系统进行抗震验算：

RQ：螺栓均匀受剪力；

Q：螺栓所受剪切力；

N：螺栓的螺栓个数。

Mmax：托臂根部最大弯矩；

Pt：托臂总支承力；

B：托盘宽度；

E：托盘边到托臂根部的距离。

托盘受力按两跨超静定梁时中间托臂承受力最大：

q：作用在托盘上的额定均布载荷；

L：托臂间距。

电缆次托盘的抗震性能选型参考主托盘进行，与主托盘一致，延续主托盘的抗震性能要求。

1.2 电缆托盘的承载要求

在核电站安全要求下，电缆托盘的承载量须满足要求：总载荷应小于电缆托盘的允许载荷，在室外或带护罩时，应计算水载和风载因素。电缆托盘的总载荷是由生产材料的规格型号决定的，不同规格型号的钢板生产的电缆托盘的承载量是有区别的。在选用托盘时，生产单位提供电缆托盘承载的相关数据。安装电缆时，电缆托盘的填充率为50%。由此，电缆托盘的规格可以通过以下公式进行计算：

S：电缆托盘的截面积；

S0：电缆托盘内电缆的截面积；

H：电缆托盘的有效高度；

B：电缆托盘的宽度；

N：托盘内电缆的根数；

D：托盘内电缆的直径。

托盘宽度等于各电缆的直径加上电缆间距与相应电缆直径的根数的乘积。电缆托盘总载荷量等于每种电缆单位长度重量与电缆根数乘积之和。如果支吊架的实际跨距为2米，则工作均布载荷为：

qG：工作均布载荷（N/m）；

qE：额定均布载荷（N/m）；

LG：实际跨距（m）。

在某核电站核岛的次托盘设计中，我们就选择了小于2米的跨距，根据俄罗斯设计的电缆清单，确定出托盘的规格型号。

1.3 电缆托盘的标识类型

电缆托盘标识能够反映电缆敷设的实际路径，是正确进行电缆敷设的前提条件。对不同规格的托盘，采用相应的标识模板。电缆托盘标识应给出托盘的机组、厂房、标高、通道、组别等信息。

某核电站电缆托盘的标识有两种：一种是直接涂刷在托盘上的；另一种是涂刷在不锈钢标牌上，然后安装在防火保护后的托盘上。

标识前后的方块是托盘的通道色标，通道对应的颜色见表4，标识内容的字体颜色采用黑色。不同托盘高度对应不同字体高度，其起点高度也不同[2]。

1.4 电缆托盘的接地类型

电缆托盘接地系统是保护接地的一部份，接地的可靠性决定了系统运行的安全性。电缆托盘的接地线采用扁钢或裸铜线，不同规格的电缆托盘采用不同规格的扁钢或裸铜线。接地线与接地极的连接采用螺栓连接。当电缆托盘作为接地回路干线时，连接片联结的托盘节间电阻不得大于0.00033欧姆。

某核电站的电缆托盘接地系统非常可靠，镀锌托盘直接作为接地干线，而喷漆托盘的连接片通过裸铜线跨接，不同托盘段分别接入主地网。不同规格的托盘采用的裸铜线规格不一样，接地方式分为三种[3]。

第一种是托盘段与接地体的连接。每个托盘段单独与接地体连接：不小于3米的托盘段应保证3点接入接地网，小于3米的托盘段应有2点可靠接入接地网；

第二种是托盘段之间的连接。托盘段间采用裸铜线连接：托盘宽度大于400mm的采用50mm2裸铜线，托盘宽度小于400mm而大于150mm的采用16mm2裸铜线，托盘宽度为100mm和50mm的采用6mm2裸铜线；

第三种是托盘段的不同托盘层的连接。托盘段的不同托盘层采用扁钢并连：在距托盘段端部200mm处，托盘层间用扁钢通过连接螺栓并联。

2 结语

通过分析可以得出,电缆次托盘的选型设计需要综合考虑电缆托盘的抗震性能，电缆托盘的承载要求,电缆托盘的类型选择,电缆托盘的标识/防火/接地等因素。只有通过以上综合因素的考虑,才能选型设计出最优化的电缆次托盘型号。