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解讀IEEE690-1984標準(2002年再次確認)
《核能發(fā)電站1E級回路用電纜系統(tǒng)的設計和安裝標準》
前言
這是一份電纜系統(tǒng)的設計和安裝標準，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準有較大的差異，但內容卻與電纜關系密切，可以從系統(tǒng)要求聯(lián)系到電纜結構上的問題。電纜制造工作者深入了解該標準后，對制訂電纜產品標準和產品獲取資質認證有一定幫助。為方便讀者了解這份標準的實質內容，本文以陳述的方式來表達其中與電纜有關的內容，如有不當之處，歡迎讀者指正。
一、一般敘述
美國IEEE 690-1984標準的前身為IEEE 442-1977導則，其名稱為《核能發(fā)電站1E級回路用電纜系統(tǒng)的設計和安裝導則》，該導則實際上也作為標準使用。1984年將導則制訂為標準，名稱為《核能發(fā)電站1E級回路用電纜系統(tǒng)的設計和安裝標準》，并且于2002年再次得到確認。IEEE 690-1984與IEEE 422-1977導則相比，除內容有所擴大外，在文字語氣上較多地用了肯定詞“應”（英語shall）。該標準專為核電站中與安全相關的電纜系統(tǒng)（包括輔助
回路）的設計與安裝提供指導，也可作為某些與安全無關，但可能對安全有影響的電纜系統(tǒng)設計與安裝提供引導。IEEE 690標準規(guī)定的具體對象為電纜，現(xiàn)場接頭和連接。關于“電纜”的定義毋需作更多的解釋。關于“現(xiàn)場接頭”是指需要在現(xiàn)場進行施工，并應符合使用要求的永久性導體連接和樹脂絕緣，通常指導體焊接或壓接和絕緣的澆注或注塑。關于“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備接合處的密封。IEEE 690標準主要針對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堆緊急停堆；安全殼隔離、堆芯應急冷卻、反應堆余熱導出、反應堆安全殼的熱導出；防止放射性物質向周圍環(huán)境排放等功能的電氣系統(tǒng)設備的安全級。IEEE 690標準也對輔助回路提出同樣的要求，當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、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。我國核電站設計，將1E級再分為K1、K2和K3類三種電纜，要求有所差別，核電設計部門對電纜的選型另行制訂更具體的規(guī)范，電纜制造部門也應相應規(guī)范來制訂各類產品標準。
二、電纜敷設的分隔
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，通常設計用于廠內輔助系統(tǒng)有關設備供電。
2. 低壓電力電纜，電壓等級為600 V及以下，常設計用于廠內輔助系統(tǒng)有關設備供電。
3. 控制電纜，通常在較小電流水平下應用，或在需要改變廠內輔助系統(tǒng)設備運行狀態(tài)時，電纜間隙通電方式運行。
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）。電纜敷設時規(guī)定中壓電纜不應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，若會受到鄰近回路和設備的電氣干擾，應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標準提出了屏蔽和屏蔽接地的要求。對于中壓電力電纜，除非特殊設計外，5 kV以上電纜的絕緣和導體應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。同時應采用金屬屏蔽層完成有效的單點或多點接地，當多點接地時，金屬層應符合各種感應電流容量的要求。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）復合帶，此屏蔽層的目的是抑止外部對其感應或內部向外發(fā)射的干擾，屏蔽層主要是降低芯間和組間的電磁耦合。此外應注意以下幾點：
1. 結構上要求屏蔽層必需保持導電連續(xù)性，所以繞包聚酯薄膜金屬復合帶時，金屬面應向內，并包含縱向裸絞線作為導引線，導引線截面在產品標準種規(guī)定。當二根電纜在終端連接時，應將屏蔽用導線可*連接。
2. 每根電纜的屏蔽層應是相互絕緣的，以防止屏蔽層分散接地和多點接地。所以在屏蔽層外應再搭蓋繞包一層聚酯薄膜。國內有些不正規(guī)產品，繞包聚酯薄膜金屬復合帶時金屬面向外，成纜后再用銅線總編，表面上看似乎連接很完整，實際上構成不規(guī)則的分散接地，在傳輸某些信號時會產生畸變現(xiàn)象。
3. 屏蔽層設計時，若只是考慮降低靜電或電磁耦合的功能，就不應作為導體使用，即不允許用作傳導額外的電流或電壓。
4. 標準的同軸電纜、三同軸電纜和儀表電纜。應符合系統(tǒng)設計要求和設備制造商提出的結構。

四、1E級回路電纜系統(tǒng)的防火
1E級回路電纜系統(tǒng)的防火設計包括三步措施：
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、設備和電纜束應具有規(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中著火后能夠自熄，這在電纜產品標準均有具體規(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，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)生火災后的過程比較復雜，而且火災的幾率甚少，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，三者應具有相容性，其含義是這些材料在正常使用和發(fā)生火災時均不會有相互侵害因素。
2. 在安裝過程中不應產生毒氣、腐蝕氣體或異味氣體（刺激性氣等）。
3. 在安裝和運行過程中，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套產生擠壓作用，但擠壓不應造成絕緣和護套破損。
4. 符合電纜載流量要求。
5. 火災發(fā)生時，為阻止火焰參透，會產生某些物質的壓力，上述材料、管道和電纜應能耐受某些物質壓力而不損壞。
6. 火災發(fā)生時，為阻止火焰參透，以上材料、管道和電纜，應具有應付電氣著火時抵抗蒸汽噴淋的能力試驗，當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
電纜在儲存期間，電纜端頭應密封，以避免電纜受潮和污染。成盤電纜的儲存應按制造商推薦的辦法儲存和管理，以避免電纜損壞或變壞。電纜敷設應遵循以下規(guī)定：
1. 電纜應敷設在線管內，并有合適的牽引作業(yè)點，作業(yè)點具有一定的空間，如人孔或崗亭等。作業(yè)中最大允許牽引力和側壓力不應超過有關規(guī)定。
2. 電纜在線管內敷設，必需有充分尺寸的彎道（包括作業(yè)點），以適應電纜制造商允許的電纜敷設時最小彎曲半徑，不允許違反制造廠這項規(guī)定。
3. 當采用鋼管或鋼套時，交流三相線路的任何一相和任何單相，均應敷設在同一鋼管或鋼套內，以使鋼質材料感應發(fā)熱量最小。
4. 電纜安裝到移動機械設備系統(tǒng)時，不應影響電纜系統(tǒng)的安全。
5. 電纜不應敷設在用來負重或支撐設備的線管內、管道內、工具管道以及其他設備內，除非線管系統(tǒng)特殊設計時兼顧到負重，或除非已采取特殊的預防措施，保護電纜能抵御所支撐設備及其組件的破壞作用。
6. 有電纜的牽引應按制造商推薦的說明書進行。
7. 牽引電纜時不應繞過尖角和障礙物。
8. 牽引電纜時的環(huán)境溫度不應低于制造商推薦的最低的敷設溫度。
9. 牽引電纜時的潤滑劑應與電纜護套有相容性。
10. 不可用裸絞線軟繩作為牽引工具在管內牽引電纜。
11. 中壓電纜在敷設時和敷設后，其終端均應完好地密封。在潮濕地區(qū)的所有其他電纜，在敷
設時和敷設后，其終端均應完好地密封。
12. 電纜端頭包括牽引件，在連接到終端前均應切除。
13. 電纜牽引完畢后，安裝時的固定整形，應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，應具備電纜的保護措施。此外托架敷設電纜的數(shù)量，應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。管道內電纜的填充率應符合AMSI/NFPA-70-1984 國家電氣規(guī)則第九章表9的規(guī)定。對于垂直路線敷設的電纜，應有間隔的固定措施，使其終端不承受電纜的重力。
六、電纜敷設后的交接試驗
電纜敷設后的交接試驗，目的是證明電纜經過儲存和敷設，絕緣未發(fā)生損壞。需注意的是這些試驗也許檢驗不出電纜損壞，但在今后使用中最終仍有可能導致電纜出現(xiàn)損壞，例如中壓電纜的電纜護套或絕緣屏蔽損壞，或低壓電纜的絕緣損壞。交接試驗的項目不多，總的應符合ANSI/IEEE Std 336-1980核動力發(fā)電站1E級儀表和電氣裝備安裝、檢驗和試驗要求標準。
具體試驗項目：
1. 中壓電纜與設備連接前應進行直流高壓試驗。
2. 低壓電纜既可以在與設備連接前進行絕緣電阻試驗，也可作為檢驗設備系統(tǒng)的一個部分進行功能試驗，試驗應在設備運行電壓下進行。試驗結果應記錄留作今后工廠參考。
七、結語
我國即將進入核電站建設高潮時期，1E 級電纜全面國產化是必然趨勢，對電纜產品標準方面的認識，至今未完全統(tǒng)一。本文介紹IEEE 690 標準的目的，希望制造部門對1E 級電纜有更深入的認識，使電纜結構和性能更為理性化。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。務必從全面和綜合的觀點來設計和制造優(yōu)質低價的電纜。

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