敷設軟件在核電廠路徑設計中的應用及深化

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，廠區覆蓋面積大，使得電纜通道非常復雜，同時電纜的規格、數量眾多，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）核電廠核島和常規島往往由不同的設計單位負責設計，而電纜必須由常規島設備敷設至核島的電氣廠房內，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的唯一節點，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分增加了對不同類型電纜的需求，而DCS機柜統一布置在核島電氣廠房內，所有跨島電纜都有類似的敷設路徑：常規島-電纜夾層-聯廊-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

核電廠與常規電廠相比具有更多的特殊性，電纜路徑設計相比常規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，其主要特點表現為：

1） 設計信息均能從已有設計結果中自動提取，無需手工輸入。

2） 電纜長度統計精確，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。對于敷設結果可以進行容積率和經濟性校驗，生成校驗報告，并可以在圖面查看指定橋架的容積率。

5） 現場由于各種原因無法設置主橋架的區域，可在軟件中增加虛擬橋架，便于優化電纜路徑。

6） 根據電纜敷設結果動態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據，包括了各段電纜通道始端與終端的節點編號、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 電纜數據讀取

電纜數據包括電纜編號、安全系列、始端設備、終端設備、電纜規格型號、電纜始終端三維位置信息等。將以上數據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 電纜敷設及優化

這一步是利用敷設軟件進行電纜路徑設計的關鍵。電纜敷設軟件在讀取電纜數據的基礎上，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化，計算出每一根電纜的長度。設計人員也可調整電纜的必經節點以及選擇特定某一層橋架，以滿足現場施工實際需要。

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對敷設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路徑，如果得到的結果能夠符合要求，便可生成電纜路徑清單，否則必須重新調整敷設電纜。

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，但其計算結果來源于電纜數據的提取，又直接關系到電纜采購的經濟效益，所以電纜數據的真實性也是必須要關注的重點。

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點編碼完全準確，否則經過該節點的所有電纜路徑都將出錯。

3.2 虛擬橋架為路徑優化提供了方便，但不可隨意增設，必須考慮現場施工條件，如確實需要增加，必須選擇兩個較近的節點（一般距離不大于2米）且附近工藝設備較少的區域增加，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 在電纜數據讀取階段，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決定性的作用。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的具體設備及墻體，如果設備是布置在廠區的某個房間之內，而房間內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，敷設軟件根據設定的最優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整選擇房間內部的電纜必經路徑。

4 結束語

國內已經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點和應用結果，但并未針對電纜敷設軟件應用過程中出現的問題進行探討，本文首先對電纜敷設軟件在核電廠中的應用與常規電廠做了對比，并對軟件應用過程中出現的問題作了深入分析，提出軟件應用的深化方案。這些深化方案已經在多個CPR1000核電廠的電纜路徑設計中得到了執行，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熱控電纜設計優化分析[J]. 內蒙古電力技術, 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. 火力發電廠熱控電纜敷設軟件的開發與應用[J]. 工業儀表與自動化裝置, 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. 熱控電纜數字化布線在上灣電廠的應用[J].華電技術，2011,33(5):31-34