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[核電電纜] 核電電纜標(biāo)準(zhǔn)解讀
P:2010-07-12 10:17:28
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解讀IEEE690-1984標(biāo)準(zhǔn)(2002年再次確認(rèn))
《核能發(fā)電站1E級回路用電纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝標(biāo)準(zhǔn)》
前言
這是一份電纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝標(biāo)準(zhǔn)，主要是陳述1E級回路對系統(tǒng)的要求，在編制方式上與電纜制造標(biāo)準(zhǔn)有較大的差異，但內(nèi)容卻與電纜關(guān)系密切，可以從系統(tǒng)要求聯(lián)系到電纜結(jié)構(gòu)上的問題。電纜制造工作者深入了解該標(biāo)準(zhǔn)后，對制訂電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品獲取資質(zhì)認(rèn)證有一定幫助。為方便讀者了解這份標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，本文以陳述的方式來表達(dá)其中與電纜有關(guān)的內(nèi)容，如有不當(dāng)之處，歡迎讀者指正。
一、一般敘述
美國IEEE 690-1984標(biāo)準(zhǔn)的前身為IEEE 442-1977導(dǎo)則，其名稱為《核能發(fā)電站1E級回路用電纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝導(dǎo)則》，該導(dǎo)則實(shí)際上也作為標(biāo)準(zhǔn)使用。1984年將導(dǎo)則制訂為標(biāo)準(zhǔn)，名稱為《核能發(fā)電站1E級回路用電纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝標(biāo)準(zhǔn)》，并且于2002年再次得到確認(rèn)。IEEE 690-1984與IEEE 422-1977導(dǎo)則相比，除內(nèi)容有所擴(kuò)大外，在文字語氣上較多地用了肯定詞“應(yīng)”（英語shall）。該標(biāo)準(zhǔn)專為核電站中與安全相關(guān)的電纜系統(tǒng)（包括輔助
回路）的設(shè)計(jì)與安裝提供指導(dǎo)，也可作為某些與安全無關(guān)，但可能對安全有影響的電纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝提供引導(dǎo)。IEEE 690標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的具體對象為電纜，現(xiàn)場接頭和連接。關(guān)于“電纜”的定義毋需作更多的解釋。關(guān)于“現(xiàn)場接頭”是指需要在現(xiàn)場進(jìn)行施工，并應(yīng)符合使用要求的永久性導(dǎo)體連接和樹脂絕緣，通常指導(dǎo)體焊接或壓接和絕緣的澆注或注塑。關(guān)于“連接”是指電纜終端、中間連接盒，或處于有害環(huán)境分界線部位的電纜與設(shè)備接合處的密封。IEEE 690標(biāo)準(zhǔn)主要針對1E安全級的電纜，1E級回路的定義如下：此安全級回路是指完成反應(yīng)堆緊急停堆；安全殼隔離、堆芯應(yīng)急冷卻、反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出、反應(yīng)堆安全殼的熱導(dǎo)出；防止放射性物質(zhì)向周圍環(huán)境排放等功能的電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全級。IEEE 690標(biāo)準(zhǔn)也對輔助回路提出同樣的要求，當(dāng)然不是包含所有的輔助回路，此處輔助回路的定義如下：與1E級回路分管電力供應(yīng)、信號源、封閉或管線的回路；或采取了可被接受的間隔距離、隔離圍墻或隔離措施裝置，但與1E回路未完全分隔或電氣絕緣的回路。我國核電站設(shè)計(jì)，將1E級再分為K1、K2和K3類三種電纜，要求有所差別，核電設(shè)計(jì)部門對電纜的選型另行制訂更具體的規(guī)范，電纜制造部門也應(yīng)相應(yīng)規(guī)范來制訂各類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
二、電纜敷設(shè)的分隔
1E級回路需按電壓水平、信號水平和防范電氣干擾等因素，對電纜系統(tǒng)提出電氣分隔要求。具體分為：
1. 中壓電力電纜，電壓等級為601～15000 V，通常設(shè)計(jì)用于廠內(nèi)輔助系統(tǒng)有關(guān)設(shè)備供電。
2. 低壓電力電纜，電壓等級為600 V及以下，常設(shè)計(jì)用于廠內(nèi)輔助系統(tǒng)有關(guān)設(shè)備供電。
3. 控制電纜，通常在較小電流水平下應(yīng)用，或在需要改變廠內(nèi)輔助系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)時，電纜間隙通電方式運(yùn)行。
4. 儀表電纜，用來傳輸變量的電流或電壓信號（模擬），或用來傳輸編碼信息（數(shù)碼）。電纜敷設(shè)時規(guī)定中壓電纜不應(yīng)壓在任何低壓電纜的上面，以免壓傷低壓電纜絕緣。儀表電纜的敷設(shè)，若會受到鄰近回路和設(shè)備的電氣干擾，應(yīng)使不允許受到的干擾信號降低到最小。
三、電纜的屏蔽和屏蔽接地
IEEE 690標(biāo)準(zhǔn)提出了屏蔽和屏蔽接地的要求。對于中壓電力電纜，除非特殊設(shè)計(jì)外，5 kV以上電纜的絕緣和導(dǎo)體應(yīng)有限制電場的非金屬材料屏蔽。屏蔽層必須有效的與電纜終端連接。同時應(yīng)采用金屬屏蔽層完成有效的單點(diǎn)或多點(diǎn)接地，當(dāng)多點(diǎn)接地時，金屬層應(yīng)符合各種感應(yīng)電流容量的要求。對于儀表電纜，可在其絕緣芯外（含線對、三線組和四線組）編織金屬線或繞包金屬帶或繞包聚酯薄膜金屬（鋁或銅箔）復(fù)合帶，此屏蔽層的目的是抑止外部對其感應(yīng)或內(nèi)部向外發(fā)射的干擾，屏蔽層主要是降低芯間和組間的電磁耦合。此外應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1. 結(jié)構(gòu)上要求屏蔽層必需保持導(dǎo)電連續(xù)性，所以繞包聚酯薄膜金屬復(fù)合帶時，金屬面應(yīng)向內(nèi)，并包含縱向裸絞線作為導(dǎo)引線，導(dǎo)引線截面在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)種規(guī)定。當(dāng)二根電纜在終端連接時，應(yīng)將屏蔽用導(dǎo)線可*連接。
2. 每根電纜的屏蔽層應(yīng)是相互絕緣的，以防止屏蔽層分散接地和多點(diǎn)接地。所以在屏蔽層外應(yīng)再搭蓋繞包一層聚酯薄膜。國內(nèi)有些不正規(guī)產(chǎn)品，繞包聚酯薄膜金屬復(fù)合帶時金屬面向外，成纜后再用銅線總編，表面上看似乎連接很完整，實(shí)際上構(gòu)成不規(guī)則的分散接地，在傳輸某些信號時會產(chǎn)生畸變現(xiàn)象。
3. 屏蔽層設(shè)計(jì)時，若只是考慮降低靜電或電磁耦合的功能，就不應(yīng)作為導(dǎo)體使用，即不允許用作傳導(dǎo)額外的電流或電壓。
4. 標(biāo)準(zhǔn)的同軸電纜、三同軸電纜和儀表電纜。應(yīng)符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和設(shè)備制造商提出的結(jié)構(gòu)。
四、1E級回路電纜系統(tǒng)的防火
1E級回路電纜系統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)包括三步措施：
1. 阻止火焰滲透措施，這是指建立一個防火壁壘，壁壘由不會著火的墻壁、地面和天花板組成。防火壁壘的等級是按照火災(zāi)中壁壘能維持完整的時間來衡量。凡是穿過防火壁壘的材料、設(shè)備和電纜束應(yīng)具有規(guī)定的阻燃等級。
2. 火焰熄滅（自熄），是要求材料、儀器和電纜束在火災(zāi)中著火后能夠自熄，這在電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)均有具體規(guī)定。
3. 電纜系統(tǒng)的封閉，是指組合在電纜系統(tǒng)周圍的一系列裝置，這些裝置在規(guī)定時間內(nèi)，能使電纜系統(tǒng)和包括周圍裝置本身，能保持回路安全和完整性的措施。發(fā)生火災(zāi)后的過程比較復(fù)雜，而且火災(zāi)的幾率甚少，所以對電纜不只是要求阻燃，也需要顧及其他方面：
1. 阻燃材料、電纜和管線材料，三者應(yīng)具有相容性，其含義是這些材料在正常使用和發(fā)生火災(zāi)時均不會有相互侵害因素。
2. 在安裝過程中不應(yīng)產(chǎn)生毒氣、腐蝕氣體或異味氣體（刺激性氣等）。
3. 在安裝和運(yùn)行過程中，管材和電纜的徑向和縱向膨脹和收縮，可能對電纜絕緣和護(hù)套產(chǎn)生擠壓作用，但擠壓不應(yīng)造成絕緣和護(hù)套破損。
4. 符合電纜載流量要求。
5. 火災(zāi)發(fā)生時，為阻止火焰參透，會產(chǎn)生某些物質(zhì)的壓力，上述材料、管道和電纜應(yīng)能耐受某些物質(zhì)壓力而不損壞。
6. 火災(zāi)發(fā)生時，為阻止火焰參透，以上材料、管道和電纜，應(yīng)具有應(yīng)付電氣著火時抵抗蒸汽噴淋的能力試驗(yàn)，當(dāng)然蒸汽噴淋的溫度和壓力是有規(guī)定限度的。
五、電纜的管理和敷設(shè)
電纜在儲存期間，電纜端頭應(yīng)密封，以避免電纜受潮和污染。成盤電纜的儲存應(yīng)按制造商推薦的辦法儲存和管理，以避免電纜損壞或變壞。電纜敷設(shè)應(yīng)遵循以下規(guī)定：
1. 電纜應(yīng)敷設(shè)在線管內(nèi)，并有合適的牽引作業(yè)點(diǎn)，作業(yè)點(diǎn)具有一定的空間，如人孔或崗?fù)さ�。作業(yè)中最大允許牽引力和側(cè)壓力不應(yīng)超過有關(guān)規(guī)定。
2. 電纜在線管內(nèi)敷設(shè)，必需有充分尺寸的彎道（包括作業(yè)點(diǎn)），以適應(yīng)電纜制造商允許的電纜敷設(shè)時最小彎曲半徑，不允許違反制造廠這項(xiàng)規(guī)定。
3. 當(dāng)采用鋼管或鋼套時，交流三相線路的任何一相和任何單相，均應(yīng)敷設(shè)在同一鋼管或鋼套內(nèi)，以使鋼質(zhì)材料感應(yīng)發(fā)熱量最小。
4. 電纜安裝到移動機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)時，不應(yīng)影響電纜系統(tǒng)的安全。
5. 電纜不應(yīng)敷設(shè)在用來負(fù)重或支撐設(shè)備的線管內(nèi)、管道內(nèi)、工具管道以及其他設(shè)備內(nèi)，除非線管系統(tǒng)特殊設(shè)計(jì)時兼顧到負(fù)重，或除非已采取特殊的預(yù)防措施，保護(hù)電纜能抵御所支撐設(shè)備及其組件的破壞作用。
6. 有電纜的牽引應(yīng)按制造商推薦的說明書進(jìn)行。
7. 牽引電纜時不應(yīng)繞過尖角和障礙物。
8. 牽引電纜時的環(huán)境溫度不應(yīng)低于制造商推薦的最低的敷設(shè)溫度。
9. 牽引電纜時的潤滑劑應(yīng)與電纜護(hù)套有相容性。
10. 不可用裸絞線軟繩作為牽引工具在管內(nèi)牽引電纜。
11. 中壓電纜在敷設(shè)時和敷設(shè)后，其終端均應(yīng)完好地密封。在潮濕地區(qū)的所有其他電纜，在敷
設(shè)時和敷設(shè)后，其終端均應(yīng)完好地密封。
12. 電纜端頭包括牽引件，在連接到終端前均應(yīng)切除。
13. 電纜牽引完畢后，安裝時的固定整形，應(yīng)符合制造商推薦的最小彎曲半徑。
14. 在電纜托架的地平面上以及有可能造成物理性損害的部位，應(yīng)具備電纜的保護(hù)措施。此外托架敷設(shè)電纜的數(shù)量，應(yīng)受載流量要求的限制，也受托架及其支撐能力和托架截面積的限制。管道內(nèi)電纜的填充率應(yīng)符合AMSI/NFPA-70-1984 國家電氣規(guī)則第九章表9的規(guī)定。對于垂直路線敷設(shè)的電纜，應(yīng)有間隔的固定措施，使其終端不承受電纜的重力。
六、電纜敷設(shè)后的交接試驗(yàn)
電纜敷設(shè)后的交接試驗(yàn)，目的是證明電纜經(jīng)過儲存和敷設(shè)，絕緣未發(fā)生損壞。需注意的是這些試驗(yàn)也許檢驗(yàn)不出電纜損壞，但在今后使用中最終仍有可能導(dǎo)致電纜出現(xiàn)損壞，例如中壓電纜的電纜護(hù)套或絕緣屏蔽損壞，或低壓電纜的絕緣損壞。交接試驗(yàn)的項(xiàng)目不多，總的應(yīng)符合ANSI/IEEE Std 336-1980核動力發(fā)電站1E級儀表和電氣裝備安裝、檢驗(yàn)和試驗(yàn)要求標(biāo)準(zhǔn)。
具體試驗(yàn)項(xiàng)目：
1. 中壓電纜與設(shè)備連接前應(yīng)進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)。
2. 低壓電纜既可以在與設(shè)備連接前進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)，也可作為檢驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)的一個部分進(jìn)行功能試驗(yàn)，試驗(yàn)應(yīng)在設(shè)備運(yùn)行電壓下進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)記錄留作今后工廠參考。
七、結(jié)語
我國即將進(jìn)入核電站建設(shè)高潮時期，1E 級電纜全面國產(chǎn)化是必然趨勢，對電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方面的認(rèn)識，至今未完全統(tǒng)一。本文介紹IEEE 690 標(biāo)準(zhǔn)的目的，希望制造部門對1E 級電纜有更深入的認(rèn)識，使電纜結(jié)構(gòu)和性能更為理性化。既不必以提高性作為盲目競爭的手段，也不能以降低成本而疏忽了某些基本要素。務(wù)必從全面和綜合的觀點(diǎn)來設(shè)計(jì)和制造優(yōu)質(zhì)低價的電纜。
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