淺析某核電站電纜次托盤選型設(shè)計(jì)

宋艷紅

中核檢修有限公司連云港分公司 江蘇連云港 222000

在某核電站中，電纜托盤占整個(gè)電氣系統(tǒng)有相當(dāng)大比重。由于核島房間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用電設(shè)備的安裝位置具有可變性，所以電纜次托盤布置就有較大的不確定性。俄羅斯設(shè)計(jì)院在安裝期間對電纜主托盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對較為完善，整個(gè)電纜主托盤的安裝也較為規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),而次托盤系統(tǒng)沒有完整的設(shè)計(jì)圖紙，需要施工時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)計(jì),從而導(dǎo)致次托盤安裝時(shí)標(biāo)準(zhǔn)不一。在核電站運(yùn)行期間規(guī)范次托盤的安裝的標(biāo)準(zhǔn),本文對某核電站電纜托盤系統(tǒng)進(jìn)行剖析,明確某核電站技術(shù)改造相關(guān)的電纜次托盤選型設(shè)計(jì)原則[1]。

1 電纜次托盤系統(tǒng)的選型

1.1 電纜托盤的抗震性能

抗震性能是保證核電站在地震工況安全運(yùn)行和停堆的重要條件，核電站的最大計(jì)算地震烈度為8度。在8度地震工況下，核電站安全相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)能正常工作。電纜托盤系統(tǒng)也應(yīng)符合抗震性能的要求，托盤連接件根據(jù)承載載荷配置。當(dāng)托臂使用螺栓在墻體上錨固時(shí)。

采用三倍靜重法對托盤系統(tǒng)進(jìn)行抗震驗(yàn)算：

RQ：螺栓均勻受剪力；

Q：螺栓所受剪切力；

N：螺栓的螺栓個(gè)數(shù)。

Mmax：托臂根部最大彎矩；

Pt：托臂總支承力；

B：托盤寬度；

E：托盤邊到托臂根部的距離。

托盤受力按兩跨超靜定梁時(shí)中間托臂承受力最大：

q：作用在托盤上的額定均布載荷；

L：托臂間距。

電纜次托盤的抗震性能選型參考主托盤進(jìn)行，與主托盤一致，延續(xù)主托盤的抗震性能要求。

1.2 電纜托盤的承載要求

在核電站安全要求下，電纜托盤的承載量須滿足要求：總載荷應(yīng)小于電纜托盤的允許載荷，在室外或帶護(hù)罩時(shí)，應(yīng)計(jì)算水載和風(fēng)載因素。電纜托盤的總載荷是由生產(chǎn)材料的規(guī)格型號決定的，不同規(guī)格型號的鋼板生產(chǎn)的電纜托盤的承載量是有區(qū)別的。在選用托盤時(shí)，生產(chǎn)單位提供電纜托盤承載的相關(guān)數(shù)據(jù)。安裝電纜時(shí)，電纜托盤的填充率為50%。由此，電纜托盤的規(guī)格可以通過以下公式進(jìn)行計(jì)算：

S：電纜托盤的截面積；

S0：電纜托盤內(nèi)電纜的截面積；

H：電纜托盤的有效高度；

B：電纜托盤的寬度；

N：托盤內(nèi)電纜的根數(shù)；

D：托盤內(nèi)電纜的直徑。

托盤寬度等于各電纜的直徑加上電纜間距與相應(yīng)電纜直徑的根數(shù)的乘積。電纜托盤總載荷量等于每種電纜單位長度重量與電纜根數(shù)乘積之和。如果支吊架的實(shí)際跨距為2米，則工作均布載荷為：

qG：工作均布載荷（N/m）；

qE：額定均布載荷（N/m）；

LG：實(shí)際跨距（m）。

在某核電站核島的次托盤設(shè)計(jì)中，我們就選擇了小于2米的跨距，根據(jù)俄羅斯設(shè)計(jì)的電纜清單，確定出托盤的規(guī)格型號。

1.3 電纜托盤的標(biāo)識類型

電纜托盤標(biāo)識能夠反映電纜敷設(shè)的實(shí)際路徑，是正確進(jìn)行電纜敷設(shè)的前提條件。對不同規(guī)格的托盤，采用相應(yīng)的標(biāo)識模板。電纜托盤標(biāo)識應(yīng)給出托盤的機(jī)組、廠房、標(biāo)高、通道、組別等信息。

某核電站電纜托盤的標(biāo)識有兩種：一種是直接涂刷在托盤上的；另一種是涂刷在不銹鋼標(biāo)牌上，然后安裝在防火保護(hù)后的托盤上。

標(biāo)識前后的方塊是托盤的通道色標(biāo)，通道對應(yīng)的顏色見表4，標(biāo)識內(nèi)容的字體顏色采用黑色。不同托盤高度對應(yīng)不同字體高度，其起點(diǎn)高度也不同[2]。

1.4 電纜托盤的接地類型

電纜托盤接地系統(tǒng)是保護(hù)接地的一部份，接地的可靠性決定了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。電纜托盤的接地線采用扁鋼或裸銅線，不同規(guī)格的電纜托盤采用不同規(guī)格的扁鋼或裸銅線。接地線與接地極的連接采用螺栓連接。當(dāng)電纜托盤作為接地回路干線時(shí)，連接片聯(lián)結(jié)的托盤節(jié)間電阻不得大于0.00033歐姆。

某核電站的電纜托盤接地系統(tǒng)非?？煽?，鍍鋅托盤直接作為接地干線，而噴漆托盤的連接片通過裸銅線跨接，不同托盤段分別接入主地網(wǎng)。不同規(guī)格的托盤采用的裸銅線規(guī)格不一樣，接地方式分為三種[3]。

第一種是托盤段與接地體的連接。每個(gè)托盤段單獨(dú)與接地體連接：不小于3米的托盤段應(yīng)保證3點(diǎn)接入接地網(wǎng)，小于3米的托盤段應(yīng)有2點(diǎn)可靠接入接地網(wǎng)；

第二種是托盤段之間的連接。托盤段間采用裸銅線連接：托盤寬度大于400mm的采用50mm2裸銅線，托盤寬度小于400mm而大于150mm的采用16mm2裸銅線，托盤寬度為100mm和50mm的采用6mm2裸銅線；

第三種是托盤段的不同托盤層的連接。托盤段的不同托盤層采用扁鋼并連：在距托盤段端部200mm處，托盤層間用扁鋼通過連接螺栓并聯(lián)。

2 結(jié)語

通過分析可以得出,電纜次托盤的選型設(shè)計(jì)需要綜合考慮電纜托盤的抗震性能，電纜托盤的承載要求,電纜托盤的類型選擇,電纜托盤的標(biāo)識/防火/接地等因素。只有通過以上綜合因素的考慮,才能選型設(shè)計(jì)出最優(yōu)化的電纜次托盤型號。