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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(jí)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(jí)回路對(duì)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(wèn)題。電纜制造工作者深入了解該標(biāo)準(zhǔn)后,對(duì)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(lái)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(guó)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(jí)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(jí)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(yǔ)氣上較多地用了肯定詞“應(yīng)”(英語(yǔ)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(wú)關(guān),但可能對(duì)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(duì)象為電纜,現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)接頭”是指需要在現(xiàn)場(chǎng)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(shù)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(duì)1E安全級(jí)的電纜,1E級(jí)回路的定義如下:此安全級(jí)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(jí)。IEEE 690標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)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(jí)回路分管電力供應(yīng)、信號(hào)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(guó)核電站設(shè)計(jì),將1E級(jí)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(mén)對(duì)電纜的選型另行制訂更具體的規(guī)范,電纜制造部門(mén)也應(yīng)相應(yīng)規(guī)范來(lái)制訂各類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
二、電纜敷設(shè)的分隔
1E級(jí)回路需按電壓水平、信號(hào)水平和防范電氣干擾等因素,對(duì)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(jí)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(jí)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(shí),電纜間隙通電方式運(yùn)行。
4. 儀表電纜,用來(lái)傳輸變量的電流或電壓信號(hào)(模擬),或用來(lái)傳輸編碼信息(數(shù)碼)。電纜敷設(shè)時(shí)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(huì)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(hào)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(duì)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(chǎng)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(shí)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(shí),金屬層應(yīng)符合各種感應(yīng)電流容量的要求。對(duì)于儀表電纜,可在其絕緣芯外(含線對(duì)、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(duì)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?gòu)?fù)合帶時(shí),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(shí),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(guó)內(nèi)有些不正規(guī)產(chǎn)品,繞包聚酯薄膜金屬?gòu)?fù)合帶時(shí)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(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生畸變現(xiàn)象。
3. 屏蔽層設(shè)計(jì)時(shí),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(jí)回路電纜系統(tǒng)的防火
1E級(jí)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(gè)防火壁壘,壁壘由不會(huì)著火的墻壁、地面和天花板組成。防火壁壘的等級(jí)是按照火災(zāi)中壁壘能維持完整的時(shí)間來(lái)衡量。凡是穿過(guò)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(jí)。
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(shí)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(guò)程比較復(fù)雜,而且火災(zāi)的幾率甚少,所以對(duì)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(shí)均不會(huì)有相互侵害因素。
2. 在安裝過(guò)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(guò)程中,管材和電纜的徑向和縱向膨脹和收縮,可能對(duì)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(shí),為阻止火焰參透,會(huì)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(shí),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(shí)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(chǔ)存期間,電纜端頭應(yīng)密封,以避免電纜受潮和污染。成盤(pán)電纜的儲(chǔ)存應(yīng)按制造商推薦的辦法儲(chǔ)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)さ取W鳂I(yè)中最大允許牽引力和側(cè)壓力不應(yīng)超過(guò)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(shí)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(shí),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(dòng)機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)時(shí),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(lái)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(shí)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(shuō)明書(shū)進(jìn)行。
7. 牽引電纜時(shí)不應(yīng)繞過(guò)尖角和障礙物。
8. 牽引電纜時(shí)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(shí)的潤(rùn)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(shí)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(shí)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(shí)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(guó)家電氣規(guī)則第九章表9的規(guī)定。對(duì)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(guò)儲(chǔ)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(dòng)力發(fā)電站1E級(jí)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(gè)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(yǔ)
我國(guó)即將進(jìn)入核電站建設(shè)高潮時(shí)期,1E 級(jí)電纜全面國(guó)產(chǎn)化是必然趨勢(shì),對(duì)電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方面的認(rèn)識(shí),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(mén)對(duì)1E 級(jí)電纜有更深入的認(rèn)識(shí),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(jìng)爭(zhēng)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(lái)設(shè)計(jì)和制造優(yōu)質(zhì)低價(jià)的電纜。
