淺析某核電站電纜次托盤選型設計

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，電纜托盤占整個電氣系統有相當大比重。由于核島房間結構復雜、用電設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。俄羅斯設計院在安裝期間對電纜主托盤系統的設計相對較為完善，整個電纜主托盤的安裝也較為規范標準,而次托盤系統沒有完整的設計圖紙，需要施工時進行現場設計,從而導致次托盤安裝時標準不一。在核電站運行期間規范次托盤的安裝的標準,本文對某核電站電纜托盤系統進行剖析,明確某核電站技術改造相關的電纜次托盤選型設計原則[1]。

1 電纜次托盤系統的選型

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行和停堆的重要條件，核電站的最大計算地震烈度為8度。在8度地震工況下，核電站安全相關系統應能正常工作。電纜托盤系統也應符合抗震性能的要求，托盤連接件根據承載載荷配置。當托臂使用螺栓在墻體上錨固時。

采用三倍靜重法對托盤系統進行抗震驗算：

RQ：螺栓均勻受剪力；

Q：螺栓所受剪切力；

N：螺栓的螺栓個數。

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行，與主托盤一致，延續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：總載荷應小于電纜托盤的允許載荷，在室外或帶護罩時，應計算水載和風載因素。電纜托盤的總載荷是由生產材料的規格型號決定的，不同規格型號的鋼板生產的電纜托盤的承載量是有區別的。在選用托盤時，生產單位提供電纜托盤承載的相關數據。安裝電纜時，電纜托盤的填充率為50%。由此，電纜托盤的規格可以通過以下公式進行計算：

S：電纜托盤的截面積；

S0：電纜托盤內電纜的截面積；

H：電纜托盤的有效高度；

B：電纜托盤的寬度；

N：托盤內電纜的根數；

D：托盤內電纜的直徑。

托盤寬度等于各電纜的直徑加上電纜間距與相應電纜直徑的根數的乘積。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乘積之和。如果支吊架的實際跨距為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：實際跨距（m）。

在某核電站核島的次托盤設計中，我們就選擇了小于2米的跨距，根據俄羅斯設計的電纜清單，確定出托盤的規格型號。

1.3 電纜托盤的標識類型

電纜托盤標識能夠反映電纜敷設的實際路徑，是正確進行電纜敷設的前提條件。對不同規格的托盤，采用相應的標識模板。電纜托盤標識應給出托盤的機組、廠房、標高、通道、組別等信息。

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

標識前后的方塊是托盤的通道色標，通道對應的顏色見表4，標識內容的字體顏色采用黑色。不同托盤高度對應不同字體高度，其起點高度也不同[2]。

1.4 電纜托盤的接地類型

電纜托盤接地系統是保護接地的一部份，接地的可靠性決定了系統運行的安全性。電纜托盤的接地線采用扁鋼或裸銅線，不同規格的電纜托盤采用不同規格的扁鋼或裸銅線。接地線與接地極的連接采用螺栓連接。當電纜托盤作為接地回路干線時，連接片聯結的托盤節間電阻不得大于0.00033歐姆。

某核電站的電纜托盤接地系統非常可靠，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。不同規格的托盤采用的裸銅線規格不一樣，接地方式分為三種[3]。

第一種是托盤段與接地體的連接。每個托盤段單獨與接地體連接：不小于3米的托盤段應保證3點接入接地網，小于3米的托盤段應有2點可靠接入接地網；

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。

2 結語

通過分析可以得出,電纜次托盤的選型設計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,才能選型設計出最優化的電纜次托盤型號。