林偉波

廣東省電力設計研究院, 廣東 廣州 510663

引言

電纜路徑設計是電廠設計工作中最為繁雜的工作[1,2]。由于各種設備種類多、布置分散，廠區(qū)覆蓋面積大，使得電纜通道非常復雜，同時電纜的規(guī)格、數(shù)量眾多，給設計工作帶來了很大的難度。就核電廠而言，其與常規(guī)電廠相比具有更多的特殊性，要求更為嚴格，核電廠的電纜路徑設計相比常規(guī)電廠就具有更大的難度。電纜敷設軟件的應用，可以把設計人員從繁重的工作中解脫出來，既提高了工作效率，又增加了準確性，是電纜路徑設計的必然趨勢。本文針對核電廠電纜路徑設計的特殊性，探討電纜敷設軟件在核電廠路徑設計中的應用，并提出深化方案。

1 CPR1000核電廠電纜路徑設計特殊性簡介

CPR1000核電廠電纜路徑設計與常規(guī)電廠相比具有如下特殊性：1）核電廠的電纜安全系列較多[3]，劃分為A 列、B 列、D列、保護Ⅰ組、保護Ⅱ組、保護Ⅲ組、保護Ⅳ組、事故后處理Ⅰ組和事故后處理Ⅱ組電纜，其中A列又分為安全級、安全相關(guān)級和非安全級電纜，不同安全系列的電纜必須敷設在相對應系列的電纜橋架中。2）核電廠核島和常規(guī)島往往由不同的設計單位負責設計，而電纜必須由常規(guī)島設備敷設至核島的電氣廠房內(nèi)，設計單位以核島電氣孔洞作為設計范圍分界線，并通過接口交換各自設計范圍內(nèi)的電纜信息，最終形成完整的電纜路徑。由于設計分工不同，核島電氣孔洞作為設計雙方電纜路徑串聯(lián)的唯一節(jié)點，在電纜路徑設計過程中應該謹慎選擇，一旦出錯將導致設計成品無法用于指導現(xiàn)場施工。3）核電廠電纜類型多，電纜敷設距離長。核電廠電纜不同安全系列的區(qū)分增加了對不同類型電纜的需求，而DCS機柜統(tǒng)一布置在核島電氣廠房內(nèi)，所有跨島電纜都有類似的敷設路徑：常規(guī)島-電纜夾層-聯(lián)廊-電氣廠房，這就導致核電廠的電纜敷設距離一般都比常規(guī)電廠要長。

2 電纜敷設軟件在核電廠路徑設計中的應用

核電廠與常規(guī)電廠相比具有更多的特殊性，電纜路徑設計相比常規(guī)電廠就具有更大的難度。電纜敷設軟件的應用，能夠通過軟件計算實現(xiàn)了電纜路徑自動查找和電纜路徑清冊文件輸出，改善了一直以來電纜路徑設計手工作業(yè)的方式，提高了電纜敷設的效率和敷設路徑的準確性，電纜敷設軟件在核電廠路徑設計中應用也成為必然。

2.1 電纜敷設軟件的主要特點

電纜敷設軟件給電纜路徑設計帶來了極大方便，其主要特點表現(xiàn)為：

1） 設計信息均能從已有設計結(jié)果中自動提取，無需手工輸入。

2） 電纜長度統(tǒng)計精確，在綜合考慮各種余量的基礎上進行匯總。

3） 自動進行高壓、低壓、控制、信號電纜的分層敷設，敷設結(jié)果精確到橋架的每一層。

4） 軟件能夠按照容積率自動敷設電纜。對于敷設結(jié)果可以進行容積率和經(jīng)濟性校驗，生成校驗報告，并可以在圖面查看指定橋架的容積率。

5） 現(xiàn)場由于各種原因無法設置主橋架的區(qū)域，可在軟件中增加虛擬橋架，便于優(yōu)化電纜路徑。

6） 根據(jù)電纜敷設結(jié)果動態(tài)查看任意電纜的敷設路徑，簡單直觀。

7） 自動生成完整的電纜路徑清冊，結(jié)果詳盡準確。

2.2 電纜敷設軟件路徑設計流程

利用電纜敷設軟件進行電纜路徑設計的流程圖如圖1所示。

圖1 電纜敷設軟件路徑設計流程

2.2.1 橋架拓撲圖設計

橋架拓撲圖設計是電纜路徑設計的基礎，橋架拓撲圖提供全廠所有電纜通道的數(shù)據(jù)，包括了各段電纜通道始端與終端的節(jié)點編號、長度、橋架類型、橋架標高、橋架走向、橋架容量等信息。圖2為核電廠局部橋架拓撲圖。

圖2 核電廠局部橋架拓撲圖

2.2.2 電纜數(shù)據(jù)讀取

電纜數(shù)據(jù)包括電纜編號、安全系列、始端設備、終端設備、電纜規(guī)格型號、電纜始終端三維位置信息等。將以上數(shù)據(jù)編制為固定格式的電纜信息表格，便于電纜敷設軟件讀取。

2.2.3 電纜敷設及優(yōu)化

這一步是利用敷設軟件進行電纜路徑設計的關(guān)鍵。電纜敷設軟件在讀取電纜數(shù)據(jù)的基礎上，自動在橋架拓撲圖中查找電纜敷設路徑，按照設定的敷設原則進行優(yōu)化，計算出每一根電纜的長度。設計人員也可調(diào)整電纜的必經(jīng)節(jié)點以及選擇特定某一層橋架，以滿足現(xiàn)場施工實際需要。

2.2.4 電纜路徑校驗

電纜敷設軟件還有一個比較出色的功能就是能夠?qū)Ψ笤O完的電纜路徑進行直觀的圖形校驗，如圖3所示。通過圖形校驗能夠很清楚地判斷電纜路徑兩端與始終端設備的距離，也可判斷敷設路徑是否為最優(yōu)路徑，如果得到的結(jié)果能夠符合要求，便可生成電纜路徑清單，否則必須重新調(diào)整敷設電纜。

圖3 電纜敷設軟件圖形校驗

2.2.5 成品文件生成

成品文件包括電纜路徑清單、電纜匯總表等，都可通過電纜敷設軟件直接生成并導出。

2.3 核電廠路徑設計重點

核電廠電纜路徑設計與常規(guī)電廠相比具有多個特殊性，這些特殊性也是設計過程必須關(guān)注的重點。對于不同安全系列的電纜，在軟件中必須選擇相應系列的橋架進行敷設，這是設計重點之一。同一個電氣孔洞往往有多層同種類型的橋架，如果僅僅依靠電纜敷設軟件進行自主選擇，屬于不同設計范圍的電氣孔洞前后電纜路徑便可能處于不同橋架層，這將導致電纜路徑錯誤，因此，電氣孔洞前后電纜路徑的相互匹配是路徑設計的重點之二。電纜敷設軟件自動計算和統(tǒng)計的功能雖然能夠淡化核電廠電纜種類多、敷設距離長的特殊性，但其計算結(jié)果來源于電纜數(shù)據(jù)的提取，又直接關(guān)系到電纜采購的經(jīng)濟效益，所以電纜數(shù)據(jù)的真實性也是必須要關(guān)注的重點。

3 電纜敷設軟件路徑設計深化

電纜敷設軟件的應用給電纜路徑設計帶來了極大的便利，也帶來了新的問題，只有解決這些問題，才能讓電纜敷設軟件充分發(fā)揮作用，真正提高效率。

3.1 作為電纜路徑設計基礎的拓撲圖規(guī)劃設計應重點考慮，設計人員必須清楚橋架周圍的各種工藝設備及設備信號類型，才能有針對性設計橋架拓撲圖，以保證設備周圍的橋架能夠滿足設備信號電纜的敷設。另外，生成的電纜路徑清單也是以拓撲圖為基準，必須保證拓撲圖的每個節(jié)點編碼完全準確，否則經(jīng)過該節(jié)點的所有電纜路徑都將出錯。

3.2 虛擬橋架為路徑優(yōu)化提供了方便，但不可隨意增設，必須考慮現(xiàn)場施工條件，如確實需要增加，必須選擇兩個較近的節(jié)點（一般距離不大于2米）且附近工藝設備較少的區(qū)域增加，一旦在敷設軟件中增加了虛擬橋架，必須在施工階段對虛擬橋架進行澄清，以保證施工單位以次橋架的形式連接到主橋架，確保實際橋架和敷設軟件拓撲圖保持一致。

3.3 在電纜數(shù)據(jù)讀取階段，必須保證電纜始終端三維位置信息的準確性，這是由于始終端三維位置信息在電纜敷設路徑生成過程中起到?jīng)Q定性的作用。只要三維位置信息稍有出錯，都必將導致軟件選擇的最優(yōu)路徑不真實，甚至差之毫厘，失之千里。在電纜路徑校驗階段如果設計人員了解設備的布置位置，也可利用直觀的電纜路徑圖形，判斷敷設路徑是否符合要求。

3.4 電纜敷設軟件無法識別廠區(qū)的具體設備及墻體，如果設備是布置在廠區(qū)的某個房間之內(nèi)，而房間內(nèi)部及外部附近都有電纜橋架，在這種情況下，電纜路徑校驗階段設計人員就要多加注意了，敷設軟件根據(jù)設定的最優(yōu)路徑原則選擇電纜路徑，有可能選擇了房間外部的電纜路徑，而這個路徑往往無法與房間內(nèi)部的設備直通，生成出來的路徑也不可用，因此，必須由設計人員重新調(diào)整選擇房間內(nèi)部的電纜必經(jīng)路徑。

4 結(jié)束語

國內(nèi)已經(jīng)有多篇文章對電纜敷設軟件的應用作了介紹

[4][5][6]，文章都給出了電纜敷設軟件的優(yōu)點和應用結(jié)果，但并未針對電纜敷設軟件應用過程中出現(xiàn)的問題進行探討，本文首先對電纜敷設軟件在核電廠中的應用與常規(guī)電廠做了對比，并對軟件應用過程中出現(xiàn)的問題作了深入分析，提出軟件應用的深化方案。這些深化方案已經(jīng)在多個CPR1000核電廠的電纜路徑設計中得到了執(zhí)行，有效提高了電纜敷設的效率和電纜路徑的準確性，為電纜敷設施工帶來了更多的便利。

[1]梅豫明. 計算機在電廠電纜敷設設計中的應用[J]. 廣東電力,2005,18(12):46-48.

[2]趙永剛，賈杰基. 基于PDMS熱控電纜設計優(yōu)化分析[J]. 內(nèi)蒙古電力技術(shù), 2011,29(5):30-35.

[3]陳智，游建偉.秦山核電二期工程核島電纜敷設設計實踐[J]. 核動力工程, 2003,24(2): 201-203.

[4]安慶敏，徐愛東，陳志強，馬建倫. 火力發(fā)電廠熱控電纜敷設軟件的開發(fā)與應用[J]. 工業(yè)儀表與自動化裝置, 2011(6):64-66.

[5]陳江義,蘇智劍,陳芳,吳素研. 電纜布設計算機輔助設計系統(tǒng)研究[J]. 鄭州大學學報( 工學版)，2003,24 (2):77-79

[6]陳志強, 徐愛東. 熱控電纜數(shù)字化布線在上灣電廠的應用[J].華電技術(shù)，2011,33(5):31-34