林偉波

廣東省電力設(shè)計研究院, 廣東 廣州 510663

引言

電纜路徑設(shè)計是電廠設(shè)計工作中最為繁雜的工作[1,2]。由于各種設(shè)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(fù)雜，同時電纜的規(guī)格、數(shù)量眾多，給設(shè)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(shè)計相比常規(guī)電廠就具有更大的難度。電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)用，可以把設(shè)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(shè)計的必然趨勢。本文針對核電廠電纜路徑設(shè)計的特殊性，探討電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計中的應(yīng)用，并提出深化方案。

1 CPR1000核電廠電纜路徑設(shè)計特殊性簡介

CPR1000核電廠電纜路徑設(shè)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(shè)在相對應(yīng)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(shè)計單位負責設(shè)計，而電纜必須由常規(guī)島設(shè)備敷設(shè)至核島的電氣廠房內(nèi)，設(shè)計單位以核島電氣孔洞作為設(shè)計范圍分界線，并通過接口交換各自設(shè)計范圍內(nèi)的電纜信息，最終形成完整的電纜路徑。由于設(shè)計分工不同，核島電氣孔洞作為設(shè)計雙方電纜路徑串聯(lián)的唯一節(jié)點，在電纜路徑設(shè)計過程中應(yīng)該謹慎選擇，一旦出錯將導(dǎo)致設(shè)計成品無法用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。3）核電廠電纜類型多，電纜敷設(shè)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(shè)路徑：常規(guī)島-電纜夾層-聯(lián)廊-電氣廠房，這就導(dǎo)致核電廠的電纜敷設(shè)距離一般都比常規(guī)電廠要長。

2 電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計中的應(yīng)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(shè)計相比常規(guī)電廠就具有更大的難度。電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)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(shè)計手工作業(yè)的方式，提高了電纜敷設(shè)的效率和敷設(shè)路徑的準確性，電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計中應(yīng)用也成為必然。

2.1 電纜敷設(shè)軟件的主要特點

電纜敷設(shè)軟件給電纜路徑設(shè)計帶來了極大方便，其主要特點表現(xiàn)為：

1） 設(shè)計信息均能從已有設(shè)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(chǔ)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(shè)，敷設(shè)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(shè)電纜。對于敷設(shè)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(shè)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(shè)結(jié)果動態(tài)查看任意電纜的敷設(shè)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(shè)軟件路徑設(shè)計流程

利用電纜敷設(shè)軟件進行電纜路徑設(shè)計的流程圖如圖1所示。

圖1 電纜敷設(shè)軟件路徑設(shè)計流程

2.2.1 橋架拓撲圖設(shè)計

橋架拓撲圖設(shè)計是電纜路徑設(shè)計的基礎(chǔ)，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(shè)備、終端設(shè)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(shè)軟件讀取。

2.2.3 電纜敷設(shè)及優(yōu)化

這一步是利用敷設(shè)軟件進行電纜路徑設(shè)計的關(guān)鍵。電纜敷設(shè)軟件在讀取電纜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，自動在橋架拓撲圖中查找電纜敷設(shè)路徑，按照設(shè)定的敷設(shè)原則進行優(yōu)化，計算出每一根電纜的長度。設(shè)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(shè)軟件還有一個比較出色的功能就是能夠?qū)Ψ笤O(shè)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?zāi)軌蚝芮宄嘏袛嚯娎|路徑兩端與始終端設(shè)備的距離，也可判斷敷設(shè)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(shè)電纜。

圖3 電纜敷設(shè)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(shè)軟件直接生成并導(dǎo)出。

2.3 核電廠路徑設(shè)計重點

核電廠電纜路徑設(shè)計與常規(guī)電廠相比具有多個特殊性，這些特殊性也是設(shè)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(yīng)系列的橋架進行敷設(shè)，這是設(shè)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(shè)軟件進行自主選擇，屬于不同設(shè)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(dǎo)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(shè)計的重點之二。電纜敷設(shè)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(shè)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(shè)軟件路徑設(shè)計深化

電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)用給電纜路徑設(shè)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(shè)軟件充分發(fā)揮作用，真正提高效率。

3.1 作為電纜路徑設(shè)計基礎(chǔ)的拓撲圖規(guī)劃設(shè)計應(yīng)重點考慮，設(shè)計人員必須清楚橋架周圍的各種工藝設(shè)備及設(shè)備信號類型，才能有針對性設(shè)計橋架拓撲圖，以保證設(shè)備周圍的橋架能夠滿足設(shè)備信號電纜的敷設(shè)。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(shè)，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(shè)備較少的區(qū)域增加，一旦在敷設(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(shè)計人員了解設(shè)備的布置位置，也可利用直觀的電纜路徑圖形，判斷敷設(shè)路徑是否符合要求。

3.4 電纜敷設(shè)軟件無法識別廠區(qū)的具體設(shè)備及墻體，如果設(shè)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(shè)計人員就要多加注意了，敷設(shè)軟件根據(jù)設(shè)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(shè)備直通，生成出來的路徑也不可用，因此，必須由設(shè)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(shè)軟件的應(yīng)用作了介紹

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

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

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

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