CN108860548B - 一种核电船一回路主干电缆的布置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种核电船一回路主干电缆的布置方法，包括确定工作舱段，并获取工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级；根据工作舱段的相关结构信息，确定工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距，并根据工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级，确定主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距；根据上述工作舱段内主干电缆及主干冗余电缆的相关信息，对工作舱段进行电缆布置。实施本发明，能够确保核安全级冗余设备供电回路的独立性、核安全级设备与非安全级设备供电回路的独立性以及不同类型电缆之间的实体隔离等设计要求。

Description

一种核电船一回路主干电缆的布置方法
技术领域
本发明涉及核安全技术领域，尤其涉及一种核电船一回路主干电缆的布置方法。
背景技术
船舶主干电缆是指从发电机到主配电板，再从主配电板到各主要用电设备的供电及控制用电缆。主干电缆路径设计的优化与否，直接影响船舶电力系统供电的可靠性，同时也关系到敷设电缆的经济性和船上安装工艺的复杂性。
由于核电船安全性要求更高，机械工艺设备与管道数量很多，需采用紧凑型布置设计，因此使得普通船舶的主干电缆设计方法并不适用于核电船的设计。然而，目前核电船一回路的主干电缆设计方式并不常见，无法解决安全级冗余系列设备供电回路的相互独立性、安全级设备与非安全级设备供电回路的相互独立性和不同电压等级电缆供电回路的实体隔离等问题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种核电船一回路主干电缆的布置方法，能够确保核安全级冗余设备供电回路的独立性、核安全级设备与非安全级设备供电回路的独立性以及不同类型电缆之间的实体隔离等设计要求。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种核电船一回路主干电缆的布置方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、确定工作舱段，并获取所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级；其中，所述安全等级包括非危险、低危险和危险；
步骤S2、根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距，并根据所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级，确定主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距；其中，所述分支电缆和分支冗余电缆的类型均包括中压动力电缆、低压动力电缆和弱电电缆；所述主干电缆和主干冗余电缆的安装结构为敞开结构或封闭结构；
步骤S3、根据所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，所述工作舱段内主干电缆中各分支电缆的类型及间距，所述工作舱段内主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及所述工作舱段内主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距，对所述工作舱段进行电缆布置。
其中，所述步骤S2具体包括：
根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距；
当所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为非危险时，确定所述主干电缆的走向与所述主干冗余电缆的走向相一致，且所述主干电缆中各分支电缆的类型及间距与所述主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致；
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第一阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第二阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第三阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
其中，所述步骤S2还进一步包括：
根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距；
当所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为低危险时，确定所述主干电缆的走向与所述主干冗余电缆的走向相一致，且所述主干电缆中各分支电缆的类型及间距与所述主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致；
判断所述主干电缆和所述主干冗余电缆是否存在动力电缆；
如果否，则若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第四阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；或
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第五阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第六阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
其中，所述方法还进一步包括：
当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆均存在中压动力电缆和/或截面面积大于等于预设面积值的低压动力电缆时，若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构之中至少一个为敞开结构时，则设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第七阈值；反之，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第八阈值；或
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第九阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
其中，所述方法还进一步包括：
当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆存在截面面积小于所述预设面积值的低压动力电缆时，若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构之中至少一个为敞开结构时，则设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第十一阈值；反之，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第十二阈值；或
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十三阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十四阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
其中，所述步骤S2还进一步包括：
根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距；
当所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为危险时，设置所述主干电缆的走向与所述主干冗余电缆的走向不一致，并确定所述主干电缆的安装结构和所述主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构，以及所述主干电缆中各分支电缆的类型及间距与所述主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致。
其中，确定所述主干电缆中各分支电缆的间距的具体步骤包括：
将中压动力电缆和/或低压动力电缆设置在第一通道中，将弱电电缆设置在第二通道中；
若所述第一通道和所述第二通道进行水平布置时，则设置所述第一通道和所述第二通道之间的水平间距应大于等于第十五阈值；
若所述第一通道和所述第二通道进行上下布置时，进一步将所述第一通道和所述第二通道设置为平行方式并设置所述第一通道和所述第二通道之间的垂直间距应大于等于第十六阈值；或
进一步将所述第一通道和所述第二通道设置为交错方式并设置所述第一通道和所述第二通道之间的垂直间距应大于等于第十七阈值。
其中，所述工作舱段为反应堆舱、辅助舱、电气舱和连接舱之中一个或多个。
其中，所述工作舱段的相关结构信息包括工作舱段的结构、安全等级划分、甲板层次及整体电气自动化程度和电气设备布置情况。
其中，所述第一阈值为2.5cm，第二阈值为2.5cm，第三阈值为7.5cm，第四阈值为2.5cm，第五阈值为2.5cm，第六阈值为7.5cm，第七阈值为90cm，第八阈值为2.5cm，第九阈值为7.5cm，第十阈值为150cm，第十一阈值为15cm，第十二阈值为2.5cm，第十三阈值为7.5cm，第十四阈值为30cm，第十五阈值为10cm，第十六阈值为15cm，第十七阈值为10cm。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明将核电船不同区域位置划分为不同工作舱段，并将工作舱段布置主干电缆的安全等级设置为非危险区、低危险区和危险区，同时对主干电缆采用主干冗余电缆进行冗余备份，使得不同工作舱段内主干电缆在不同安全等级的区域采用不同的隔离要求，以抵御火灾、电气、机械与水淹的风险，避免了共模故障的发生；即便某一工作舱段内主干电缆受到火灾、飞射物等灾害的影响，尚有对应的主干冗余电缆可以正常工作，保证反应性控制、余热排出和放射性物质包容等相关安全相关功能的执行；
2、本发明通过设置主干电缆和主干冗余电缆之间的间距，以及主干电缆中各分支电缆之间的间距和主干冗余电缆中各分支冗余电缆之间的间距，用以保证主干电缆及主干冗余电缆紧凑合理的布置，可以节约舱室内宝贵的空间资源，同时减少船舶生产与维护难度，降低船舶造价。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例一提供的核电船一回路主干电缆的布置方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的核电船一回路主干电缆的布置方法中主干电缆内强电电缆和弱电电缆采用不同布置方式时间距设置的应用图；其中，a为水平布置时间距设置的应用图；b为上下平行布置时间距设置的应用图；c为上下交错布置时间距设置的应用图；
图3a-3d为本发明实施例一提供的核电船一回路主干电缆的布置方法中应用于电气舱的场景图；其中，3a为安全等级区域划分示意图；3b为2m层的电缆应用场景图；3c为5m层的电缆应用场景图；3d为8m层的电缆应用场景图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例一中，提供的一种核电船一回路主干电缆的布置方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、确定工作舱段，并获取所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级；其中，所述安全等级包括非危险、低危险和危险；
具体过程为，核电船一回路主干电缆是指反应堆舱、辅助舱、电气舱和连接舱等一回路舱段从发电机到主配电板，再从主配电板到主要用电设备的电力、测控和通讯用电缆。主干电缆布置设计的优化与否，直接影响核电船电力系统供电的可靠性，也关系到电缆敷设的经济性和船上安装工艺的复杂性。因此，工作舱段可设置为反应堆舱、辅助舱、电气舱和连接舱之中一个或多个。
在工作舱段内布置主干电缆前，应对工作舱段的安全级及相关电路的电缆敷设和设备区域进行审查，还应查明是否存在诸如高能管道、飞射物、火源和水淹等潜在危害。因此，可以将工作舱段内布置主干电缆的安全等级设置为非危险、低危险和危险，从而根据安全等级划分工作舱段的工作区域，分别为：非危险区、低危险区和危险区。
对于非危险区来说，该区域内无高能设备，也不存在飞射物、管道损坏或火灾等潜在危险源。该区域内的电路应限于仪表和控制功能，以及仅为本区域内设备服务的电源设备和电缆，且该区域内的电源电缆应安装在封闭的布线通道内，同时该区域应以防火屏障为界与邻近的其他区域隔离，该屏障应具有与可能存在的火灾危险相当的耐火能力，或者具有3h的耐火能力。
对于低危险区来说，该区域为电厂内无飞射物、非电气火灾和管道甩动等潜在危险的区域，且该区域内损坏电路的能量仅来自电气设备或电缆的内部故障。低危险区与非危险区之间的主要区别在于，非危险区内的电源电路和设备是受限制的。
对于危险区来说，该区域应考虑电缆敷设的限制条件或特殊的实体分隔等综合措施，使安全级系统冗余序列的独立性保持在可接受的程度之内。
应当说明的是，由于核电船中的反应堆舱、辅助舱、电气舱和连接舱等工作舱段结构较为复杂，因此某一工作舱段中可能存在多个不同安全等级的区域。例如，电气舱即存在低危险区，也存在非危险区。
应当说明的是，为了保证不同电气元件及电气设备间的可靠电气连接，核电船电缆采用低烟无卤阻燃型电缆。电缆应满足国家标准GB/T19216.11-2003、GB/T19216.21-2003、GB/T19216.23-2003、GB/T19216.25-2003中的有关规定。电缆应符合IEC60332-3-23-2009中的阻燃标准，阻燃试验应按照B类进行。电缆包括电缆芯线(不带护套)应通过GB/T18380.11-2008,GB/T18380.21-2008,GB/T18380.31-2008标准的垂直燃烧试验。同时安全级电气系统电缆还应参照《核岛电气设备设计建造规则》RCCE-2005中的相关规定，进行质量鉴定。
步骤S2、根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距，并根据所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级，确定主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距；其中，所述分支电缆和分支冗余电缆的类型均包括中压动力电缆、低压动力电缆和弱电电缆；所述主干电缆和主干冗余电缆的安装结构为敞开结构或封闭结构；
具体过程为，第一步、根据工作舱段的结构、安全等级划分、甲板层次及整体电气自动化程度和电气设备布置情况等相关结构信息，确定工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距；其中，主干电缆的安装结构为敞开结构或封闭结构，而主干电缆中各分支电缆的类型包括动力电缆(即强电电缆)和弱电电缆；动力电缆的类型又包括但不限于中压动力电缆、低压动力电缆等；弱电电缆的类型又包括但不限于通信电缆、测量电缆、火警电缆等。
如图2所示，对于主干电缆中动力电缆和弱电电缆的间距设置应遵循以下规则：
(1)将强电电缆和弱电电缆分别设置在不同通道，避免信号干扰：将中压动力电缆和/或低压动力电缆设置在第一通道中，将弱电电缆设置在第二通道中；
(2)根据位置布置强电电缆和弱电电缆来实现隔离，具体包括水平布置和上下布置；其中，上下布置包括上下平行布置方式(即在同一平面上的投影相平行)和上下交错布置方式(即在同一平面上的投影相交叉)：
若第一通道和第二通道进行水平布置时，则设置第一通道和第二通道之间的水平间距(如图2中d3所示)应大于等于第十五阈值(如10cm)，即强电电缆和弱电电缆的水平间距>＝10cm；
若第一通道T1和第二通道进行上下布置时，进一步将第一通道和第二通道设置为平行方式并设置第一通道和第二通道之间的垂直间距(如图2中d1所示)应大于等于第十六阈值(如15cm)，即强电电缆和弱电电缆的垂直间距>＝15cm；或
进一步将第一通道和第二通道设置为交错方式并设置第一通道和第二通道之间的垂直间距(如图2中d2所示)应大于等于第十七阈值(如10cm)，即强电电缆和弱电电缆的垂直间距>＝10cm。
第二步、根据工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级，确定主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距；其中，主干冗余电缆的安装结构为敞开结构或封闭结构，而主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型也包括动力电缆(即强电电缆)和弱电电缆；动力电缆的类型又包括但不限于中压动力电缆、低压动力电缆等；弱电电缆的类型又包括但不限于通信电缆、测量电缆、火警电缆等。
可以理解的是，主干冗余电缆作为主干电缆的冗余备份线路，在设置主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及其间距时，会考虑设置的与主干电缆中各分支电缆及其间距相一致。由此可见，对于主干冗余电缆中动力电缆和弱电电缆的间距设置应遵循主干电缆中动力电缆和弱电电缆的间距设置的规则，在此不再赘述。
考虑到安全等级分为非危险、低危险和危险，使得主干电缆和主干冗余电缆之间的布置间距也不同，因此以这三种情况进行详细分析，具体如下：
(I)、非危险的安全等级。此时主干电缆和主干冗余电缆的走向一致，主干电缆中各分支电缆的类型及间距与主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致，但主干电缆和主干冗余电缆也分水平布置和上下布置两种方式，并考虑到主干电缆和主干冗余电缆的不同安装结构，采用不同的间距设置：
当工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为非危险时，确定主干电缆的走向与主干冗余电缆的走向相一致，且主干电缆中各分支电缆的类型及间距与主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致；
若主干电缆和主干冗余电缆进行水平布置时，设置主干电缆和主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第一阈值(如2.5cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异，即主干电缆的安装结构可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干冗余电缆的安装结构不需要依赖主干电缆的安装结构，即可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干电缆和主干冗余电缆的水平间距>＝2.5cm；
若主干电缆和主干冗余电缆进行上下布置时，确定主干电缆和主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第二阈值(如2.5cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异，例如主干冗余电缆在下方时，其安装结构必定为封闭结构，则主干电缆的安装结构即可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干电缆(封闭结构)和主干冗余电缆(封闭或敞开结构)的垂直间距>＝2.5cm；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第三阈值(如7.5cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异，例如主干冗余电缆在下方时，其安装结构必定为敞开结构，则主干电缆的安装结构即可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干电缆(敞开结构)和主干冗余电缆(封闭或敞开结构)的垂直间距>＝7.5cm。
在一个实施例中，主干冗余电缆和主干电缆的水平布置及上下布置可参照下表1所示，其中，上下布置时，主干电缆位于主干冗余电缆的上方：
表1：
Figure BDA0001703383540000101
(II)、低危险的安全等级。此时主干电缆和主干冗余电缆的走向一致，主干电缆中各分支电缆的类型及间距与主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致，但主干电缆和主干冗余电缆也分水平布置和上下布置两种方式，并考虑到主干电缆和主干冗余电缆的不同安装结构，采用不同的间距设置，同时还要考虑主干电缆的分支电缆和主干冗余电缆的分支冗余电缆中存在不同动力电缆，也需采用不同的间距设置：
(a)不存在动力电缆时：当工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为低危险时，确定干电缆的走向与主干冗余电缆的走向相一致，且主干电缆中各分支电缆的类型及间距与主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致；
判断主干电缆和主干冗余电缆是否存在动力电缆；
如果否，则若主干电缆和主干冗余电缆进行水平布置时，设置主干电缆和主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第四阈值(如2.5cm)，且主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；或
若主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第五阈值(如2.5cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第六阈值(如7.5cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
应当说明的是，在上述(a)情况中，其主干电缆和主干冗余电缆的设置及其内部的设置与非危险区的设置一致，在此不再赘述。
(b)存在动力电缆时，此时需要进一步判断动力电缆的类型来设置不同的间距，具体分截面面积大于等于预设面积值的低压动力电缆和/或中压动力电缆，以及截面面积小于预设面积值的低压动力电缆两种方式：
(b1)存在截面面积大于等于预设面积值的低压动力电缆和/或中压动力电缆；
当检测到主干电缆和主干冗余电缆均存在中压动力电缆和/或截面面积大于等于预设面积值(如70mm2)的低压动力电缆时，若主干电缆和主干冗余电缆进行水平布置时，当检测到主干电缆和主干冗余电缆的安装结构之中至少一个为敞开结构时，则设置主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第七阈值(如90cm)；反之，当检测到主干电缆和主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第八阈值(如2.5cm)；或
若主干电缆和主干冗余电缆进行上下布置时，确定主干电缆和主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第九阈值(如7.5cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异，例如主干冗余电缆在下方时，其安装结构必定为封闭结构，则主干电缆的安装结构即可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干电缆(封闭结构)和主干冗余电缆(封闭或敞开结构)的垂直间距>＝2.5cm；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十阈值(如150cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异，例如主干冗余电缆在下方时，其安装结构必定为敞开结构，则主干电缆的安装结构即可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干电缆(敞开结构)和主干冗余电缆(封闭或敞开结构)的垂直间距>＝150cm。
应当说明的是，由于动力电缆具有较强的电磁干扰，特别是截面面积越大则带来的电磁干扰也越大，因此有必要增加敞开结构之间的间距。
在一个实施例中，主干冗余电缆和主干电缆均含有中压动力电缆，其水平布置及上下布置可参照下表2所示，其中，上下布置时，主干电缆位于主干冗余电缆的上方：
表2：
Figure BDA0001703383540000121
Figure BDA0001703383540000131
(b2)存在截面面积小于预设面积值的低压动力电缆，即主干电缆和主干冗余电缆存在动力电缆，且存在截面面积<预设面积值的低压动力电缆；
当检测到主干电缆和主干冗余电缆存在截面面积小于预设面积值(如70mm2)的低压动力电缆时，若主干电缆和主干冗余电缆进行水平布置时，当检测到主干电缆和主干冗余电缆的安装结构之中至少一个为敞开结构时，则设置主干电缆和主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第十一阈值(如15cm)；反之，当检测到主干电缆和主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第十二阈值(如2.5cm)；或
若主干电缆和主干冗余电缆进行上下布置时，确定主干电缆和主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十三阈值(如7.5cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异，例如主干冗余电缆在下方时，其安装结构必定为封闭结构，则主干电缆的安装结构即可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干电缆(封闭结构)和主干冗余电缆(封闭或敞开结构)的垂直间距>＝7.5cm；；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置主干电缆和主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十四阈值(如30cm)，且主干电缆和主干冗余电缆的安装结构相同或相异，例如主干冗余电缆在下方时，其安装结构必定为敞开结构，则主干电缆的安装结构即可以为封闭结构，也可以为敞开结构，此时主干电缆(敞开结构)和主干冗余电缆(封闭或敞开结构)的垂直间距>＝30cm。
在一个实施例中，主干冗余电缆和主干电缆均含有截面面积为60mm2的低压动力电缆，其水平布置及上下布置可参照下表3所示，其中，上下布置时，主干电缆位于主干冗余电缆的上方：
表3：
Figure BDA0001703383540000141
(III)、危险的安全等级。考虑到对线缆的保护，设置主干电缆和主干冗余电缆的走向不一致，并且设置干电缆和主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构，使得主干电缆出现故障后，主干冗余电缆可以正常运行。此时，主干电缆中各分支电缆的类型及间距与主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致。
当工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为危险时，设置主干电缆的走向与主干冗余电缆的走向不一致，并确定主干电缆的安装结构和主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距与主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致。
步骤S3、根据所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，所述工作舱段内主干电缆中各分支电缆的类型及间距，所述工作舱段内主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及所述工作舱段内主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距，对所述工作舱段进行电缆布置。
具体过程为，根据步骤S2的详细设计方案，对工作舱段进行电缆布置。
应当说明的是，对主干电缆和主干冗余电缆还应遵循以下原则：主干电缆和主干冗余电缆的走线应尽可能平直且易于检修，不容易受到外部机械损伤；主干电缆和主干冗余电缆的走线应避免潮气或水滴凝结的影响。尽量远离锅炉、热管或其他热源；主干电缆和主干冗余电缆的走线应尽量减少穿过防火、防爆和水密舱壁及甲板，一般不应穿过水舱，严禁穿越油舱；主干电缆和主干冗余电缆不能穿越冷藏场所、蓄电池间；非机舱辅机用的电缆不应穿越机舱敷设；主干电缆和主干冗余电缆应尽量避免穿过船体强力结构件；主干电缆、主干冗余电缆和重要设备的供电和控制用的电缆应远离具有较大失火危险的机械和机械部件；主干电缆和主干冗余电缆的走向应考虑到通过用电设备集中区域或兼顾左右舷用电设备。
同时，还对分支电缆及分支冗余电缆进行了设计要求规定，例如，对带有金属编制层的电缆，或者外径大于25mm2的电缆，其弯曲半径不应小于电缆外径的6倍；电缆外径小于等于25mm不带金属编制的电缆，其弯曲半径应不小于电缆外径的4倍。
当然，还有其他设计原则，如对要求两路供电的重要设备，例如操舵装置的供电及其控制用的两路电缆，应尽最大可能在水平及垂直方向远离敷设；对具有双套设备的重要设备或互为备用完成同一重要功能的双套系统，其各自的供电及其控制用的电缆尽可能在水平及垂直方向远离敷设；用于重要设备或应急动力设备、应急照明、以及应急状态下使用的船内通信或信号设备的电缆应尽量远离厨房、洗衣间、机器处所、机舱棚以及其他高度失火危险处所等等。
如图3a-3d所示，以电气舱作为工作舱段为例，对本发明实施例中的核电船一回路主干电缆的布置方法的应用场景做进一步说明：
核电船的电气舱位于辅助舱、辅机舱之间，属于非放射性区域。电气舱主要布置有主控室、电仪机柜、应急柴油机、蓄电池以及配套通风消防配套设施等。电气舱长16m，宽30m，高21m，共分为6层，除14m层高4m外，其余各层均为3m。双层底标高2米。电气舱每层左右舷设有电缆和工艺管道公用廊道，14米层两侧设有贯穿船首和船尾用于全船主干电缆敷设的公用电缆通道。公用电缆通道尺寸为2m宽1m高。结构上，电气舱从左到右有3道主要纵壁。
在图3a中，电气舱按照功能划分可分为3个安全分区：安全区域A、安全区域B和安全区域C，其中，安全区域A和安全区域B均为低危险区，且二者需要进行主干电缆的冗余设计，安全区域C为非危险区。安全区域A、安全区域B和安全区域C分区划分以主甲板、4甲板、综合通道侧壁为界。安全分区的边界是水密、防火分隔，是天然的水密与防火分区。3个安全区域主要用于布置不同系列安全级设备以及其它NC级设备，A系列安全级设备、B系列安全设备和主控室分别位于3个不同的安全分区。
此时，2m层和5m层以及2m～14m左舷综合廊道均属安全区域B，区域边界满足水密和防火要求，用于布置安全级B列和为其它一回路舱段左舷侧负荷供电的核安全(NC)级设备；8m层、11m层、14m层舱室以及2m～14m右舷综合廊道均属安全区域A，区域边界满足水密和防火要求，用于布置安全级A列和为其它一回路舱段右舷侧负荷供电的NC级设备；电气舱的18m层及其两侧综合通道均属于C区域。
在图3b中，2m层电缆通道主要用于敷设本层及5m层电气设备的电缆。平台标高2m以下属于双层底，隔断众多，结构复杂，是船体主要承力结构，不能大面积开孔。因此2m层电气设备采用上进线方式，5m层设备电缆采用下进线方式。
根据隔离原则，本层的安全级B列电缆经过左舷综合廊道B敷设，从而避免NC级电缆大量穿越右舷A/B区域分隔水密舱壁的情形，安全级B列电缆走独立通道，避免共模灾害(火灾、电气故障、机械故障)的影响，保证了安全级设备供电的独立性与可靠性。2m层电缆桥架按电压等级分有：中压、低压-控制、测量、通信火警4类。综合廊道B外侧布置中压和低压-控制电缆桥架，内侧布置测量及通讯电缆桥架，通道中两侧电缆通道间留有人员检修空间。为防止电磁干扰，中压电缆通道位于最上层，低压电缆通道位于中间，控制电缆通道在最下层，不同电压等级、性质电缆通道严格分隔。
在图3c中，由于5m机柜为下进线方式，8m层机柜为上进线方式，因此5m层主干电缆通道主要用于敷设本层照明、通讯和火警电缆。本层的安全级B列电缆经过左舷综合廊道B敷设。5m层主干电缆桥架设计如下：布置2层500mm，从右舷贯穿左舷，经综合廊道B敷设至船尾方向电缆间的主干电缆桥架，1层电力，1层通讯。因为B列应急柴油发电机风管道占据2m综合廊道B,延伸至主甲板，8m综合廊道B电缆较少，所以本层电缆桥架设计，先从5m层上至8m层，再敷设至船尾，从而满足隔离准则的要求。
在图3d中，8m层电缆通道主要用于敷设本层及11m层电气设备的电缆。本层甲板为水密分隔甲板，因此8m层电气设备采用上进线方式，11m层设备电缆采用下进线方式。根据隔离原则，本层的安全级A列电缆经过左舷综合廊道A敷设，从而避免NC级电缆大量穿越右舷A/B区域分隔水密舱壁的情形，安全级A列电缆走独立通道，避免共模灾害(火灾、电气故障、机械故障)的影响，保证了安全级设备供电的独立性与可靠性。8m层电缆桥架按电压等级分有：中压、低压-控制、测量、通信火警4类。综合廊道A外侧布置中压和低压-控制电缆桥架，内侧布置测量及通讯电缆桥架，通道中两侧电缆通道间留有人员检修空间。为防止电磁干扰，中压电缆通道位于最上层，低压电缆通道位于中间，控制电缆通道在最下层，不同电压等级、性质电缆通道严格分隔。
其中，11m和14m舱室及右舷综合廊道A均属于A区域，11m和14m舱室设备均为下进线，11m舱室电缆通道用于敷设11m及14m舱室设备的电缆。11m舱室安全级主干电缆经右舷综合廊道敷设。11m舱室电缆通道布置如下：11m靠船尾方向，从左舷贯穿右舷布置3列电缆通道，用于敷设14m靠船尾侧NC级仪控机柜的电缆。在本层舱室前后中间位置，及公共走道上方，布置2列从左舷贯穿右舷，用于敷设本层NC级低压电缆的通道(如：照明、火警、通讯)。右舷靠船首布置3列通道用于敷设14m层A列UPS机柜的电缆。在综合廊道中，控制电缆通道靠船内侧，电力电缆通道靠外侧，两列通道之间设置检修通道。
其中，14m层舱室及右舷综合廊道属于安全区域A，14m层设备为下进线，18m层设备采用下进线，因此14m层电缆桥架用于敷设14m本层低压非安电缆及18m层(主要是主控制台)设备电缆。由于18m主控制台的电缆不能完全做到A、B列机柜的分隔，14m层A列电缆沿右舷综合廊道敷设，14m层B列电缆沿左舷综合廊道敷设。由于14m层同时存在A、B两个系列的电缆，这与上述隔离原则相违背，需进行共模分析。对于不能满足要求的通道，将其中一个系列的通道采取穿管、防火包覆等措施隔离，对于进入盘柜电缆末端采取套软钢管或缠绕防火层等措施隔离。14m层靠船尾方向，从右舷贯穿左舷布置2层通道，在主控台下方分出3个分支，用于敷设船尾至3列主控台的A列电缆；左舷综合通道B布置1层通道，在通道内分成3个分支后敷设至主控台下，与A列电缆3个分支并列布置，用于敷设船尾至主控台B列电缆。布置2道从左舷贯穿右舷的通道用于敷设本层NC级电缆。布置1层独立于A/B列的，从左舷贯穿右舷的通道用于敷设18m层保护组III机柜的电缆，电缆从保护组III机柜经右舷综合通道A至反应堆舱右舷贯穿件C进入反应堆舱。14m层层高4m,在左右舷均设有尺寸为2mx1m，贯穿首尾的公共电缆通道，用于敷设跨舱室的电缆。综合廊道A内共布置5层桥架；综合廊道B布置1层桥架，靠船肿侧走仪控、信号电缆，外侧走电力电缆，两列通道间留有检修通道。
其中，电气舱18m为主控层。由于18m层甲板设备采用下进线，因此本层电缆通道用于敷设18米本层NC级电缆。18m层电缆通道布置如下：布置2列从左舷贯穿右舷的电缆桥架，用于敷设本层低压非安电缆(如：照明、火警、通讯)，其中1列位于靠船首公共人员走道上方，设置1层电力,1层通讯，用于靠近船首舱室的电缆敷设；另一列位于主控室上方，1层电力,1层通讯，用于靠近船尾舱室的电缆敷设。综合廊道A/B内均布置4层桥架。靠船肿侧走仪控、信号电缆，外侧走电力电缆，中间留有人员检修通道。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明将核电船不同区域位置划分为不同工作舱段，并将工作舱段布置主干电缆的安全等级设置为非危险区、低危险区和危险区，同时对主干电缆采用主干冗余电缆进行冗余备份，使得不同工作舱段内主干电缆在不同安全等级的区域采用不同的隔离要求，以抵御火灾、电气、机械与水淹的风险，避免了共模故障的发生；即便某一工作舱段内主干电缆受到火灾、飞射物等灾害的影响，尚有对应的主干冗余电缆可以正常工作，保证反应性控制、余热排出和放射性物质包容等相关安全相关功能的执行；
2、本发明通过设置主干电缆和主干冗余电缆之间的间距，以及主干电缆中各分支电缆之间的间距和主干冗余电缆中各分支冗余电缆之间的间距，用以保证主干电缆及主干冗余电缆紧凑合理的布置，可以节约舱室内宝贵的空间资源，同时减少船舶生产与维护难度，降低船舶造价。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、确定工作舱段，并获取所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级；其中，所述安全等级包括非危险、低危险和危险；
步骤S2、根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距，并根据所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级，确定主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距；其中，所述分支电缆和分支冗余电缆的类型均包括中压动力电缆、低压动力电缆和弱电电缆；所述主干电缆和主干冗余电缆的安装结构为敞开结构或封闭结构；
步骤S3、根据所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，所述工作舱段内主干电缆中各分支电缆的类型及间距，所述工作舱段内主干冗余电缆的走向、安装结构及其与对应主干电缆的间距，以及所述工作舱段内主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距，对所述工作舱段进行电缆布置。
2.如权利要求1所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距；
当所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为非危险时，确定所述主干电缆的走向与所述主干冗余电缆的走向相一致，且所述主干电缆中各分支电缆的类型及间距与所述主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致；
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第一阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第二阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第三阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
3.如权利要求2所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述步骤S2还进一步包括：
根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距；
当所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为低危险时，确定所述主干电缆的走向与所述主干冗余电缆的走向相一致，且所述主干电缆中各分支电缆的类型及间距与所述主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致；
判断所述主干电缆和所述主干冗余电缆是否存在动力电缆；
如果否，则若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第四阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；或
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第五阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第六阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
4.如权利要求3所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：
当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆均存在中压动力电缆和/或截面面积大于等于预设面积值的低压动力电缆时，若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构之中至少一个为敞开结构时，则设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第七阈值；反之，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第八阈值；或
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第九阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
5.如权利要求4所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：
当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆存在截面面积小于所述预设面积值的低压动力电缆时，若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行水平布置时，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构之中至少一个为敞开结构时，则设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第十一阈值；反之，当检测到所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆之间的水平间距应大于等于第十二阈值；或
若所述主干电缆和所述主干冗余电缆进行上下布置时，确定所述主干电缆和所述主干冗余电缆之中处于下方的电缆，并在检测到处于下方的电缆为封闭结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十三阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异；反之，则在检测到处于下方的电缆为敞开结构时，设置所述主干电缆和所述主干冗余电缆的垂直间距应大于等于第十四阈值，且所述主干电缆和所述主干冗余电缆的安装结构相同或相异。
6.如权利要求5所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述步骤S2还进一步包括：
根据所述工作舱段的相关结构信息，确定所述工作舱段内主干电缆的走向及安装结构，以及主干电缆中各分支电缆的类型及间距；
当所述工作舱段内布置主干电缆的当前安全等级为危险时，设置所述主干电缆的走向与所述主干冗余电缆的走向不一致，并确定所述主干电缆的安装结构和所述主干冗余电缆的安装结构均为封闭结构，以及所述主干电缆中各分支电缆的类型及间距与所述主干冗余电缆中各分支冗余电缆的类型及间距相一致。
7.如权利要求2-6中任一项所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，确定所述主干电缆中各分支电缆的间距的具体步骤包括：
将中压动力电缆和/或低压动力电缆设置在第一通道中，将弱电电缆设置在第二通道中；
若所述第一通道和所述第二通道进行水平布置时，则设置所述第一通道和所述第二通道之间的水平间距应大于等于第十五阈值；
若所述第一通道和所述第二通道进行上下布置时，进一步将所述第一通道和所述第二通道设置为平行方式并设置所述第一通道和所述第二通道之间的垂直间距应大于等于第十六阈值；或
进一步将所述第一通道和所述第二通道设置为交错方式并设置所述第一通道和所述第二通道之间的垂直间距应大于等于第十七阈值。
8.如权利要求7所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述工作舱段为反应堆舱、辅助舱、电气舱和连接舱之中一个或多个。
9.如权利要求8所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述工作舱段的相关结构信息包括工作舱段的结构、安全等级划分、甲板层次及整体电气自动化程度和电气设备布置情况。
10.如权利要求9所述的核电船一回路主干电缆的布置方法，其特征在于，所述第一阈值为2.5cm，第二阈值为2.5cm，第三阈值为7.5cm，第四阈值为2.5cm，第五阈值为2.5cm，第六阈值为7.5cm，第七阈值为90cm，第八阈值为2.5cm，第九阈值为7.5cm，第十阈值为150cm，第十一阈值为15cm，第十二阈值为2.5cm，第十三阈值为7.5cm，第十四阈值为30cm，第十五阈值为10cm，第十六阈值为15cm，第十七阈值为10cm。
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