Q/DG-1-K001-2011-火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计导则.pdf
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中国电力工程顾问集团公司企业标准中国电力工程顾问集团公司企业标准StandardofChinaPowerEngineeringConsultingGroupCorporationQ/DG1-K0012011StandardofChinaPowerEngineeringConsultingGroupCorporationQ/DG1-K0012011火力发电厂仪表与控制电缆、导管火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计导则和就地设备布置设计导则DesignGuideforI&CCable,ImpulsePipeandLocalEquipmentLayoutofFossilFuelPowerPlantsDesignGuideforI&CCable,ImpulsePipeandLocalEquipmentLayoutofFossilFuelPowerPlants2011-04-25发布2011-05-30实施2011-04-25发布2011-05-30实施中国电力工程顾问集团公司中国电力工程顾问集团公司发布发布火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计导则Q/DG1-D0142011中国电力工程顾问集团公司企业标准本文件的知识产权为中国电力工程顾问集团公司所有,任何单位或个人未经许可不得复制和使用,违者将被追究法律责任!
I目录前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14总则.25电缆及敷设和接地.26仪表导管.117就地设备布置.43附录A(资料性附录)仪表保护/保温箱规格与允许安装仪表数量参考表.48火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计导则Q/DG1-K0012011中国电力工程顾问集团公司企业标准本文件的知识产权为中国电力工程顾问集团公司所有,任何单位或个人未经许可不得复制和使用,违者将被追究法律责任!
II前言本导则是根据中国电力工程顾问集团公司文件关于下达2007年度中国电力工程顾问集团公司新开科技项目计划的通知(电顾科技2007614号)的安排制定的。
本导则是在调研国内外火力发电厂超临界、超超临界机组高温高压仪表导管的设计、运行情况的基础编制的,用于指导火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计。
本导则附录A为资料性附录。
本导则由中国电力工程顾问集团公司标准化工作技术标准委员会提出并归口。
本导则由中国电力工程顾问集团中南电力设计院起草并负责解释。
本导则主要起草人:
刘香阶、周才洋、周成虎、陈进发、黄程鹏、胡绪登、刘树洲。
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1火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计导则1范围本导则规定了火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置的设计原则和技术要求,其中包括超临界和超超临界机组高温高压仪表导管的选取和相应的计算方法。
本导则适用于单台机组容量为125MW级1000MW级机组的火力发电厂,其它类型和容量机组也可参照执行。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修订单(不包括勘误的内容)或修改版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可以使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB150-1998钢制压力容器GB5310-2008高压锅炉用无缝钢管GB/T9330.1-2008塑料绝缘控制电缆第1部分:
一般规定GB/T12666.1-2008单根电线电缆燃烧试验方法第1部分:
垂直燃烧试验GB/T14976-2002流体输送用不锈钢无缝钢管GB/T17395-2008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则GB50217电力工程电缆设计规范GB50229火力发电厂与变电站设计防火规范DL/T5054-1996火力发电厂汽水管道设计技术规定DL/T5182-2004火力发电厂热工自动化就地设备安装、管路及电缆设计技术规定DL/T5190.5-2004电力建设施工及验收技术规范第5部分:
热工自动化ASMEB36.10WeldedAndSeamlessWroughtSteelPipeASMEB31.1-2007PowerPipingASTMA213StandardSpecificationforSeamlessFerriticandAusteniticAlloy-SteelBoiler,Superheater,andHeat-ExchangerTubes3术语和定义火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计导则Q/DG1-K0012011中国电力工程顾问集团公司企业标准本文件的知识产权为中国电力工程顾问集团公司所有,任何单位或个人未经许可不得复制和使用,违者将被追究法律责任!
2下列术语和定义适用于本标准。
3.1一次门rootvalve用于隔离工艺介质和仪表管系的阀门,应靠近工艺管道或设备布置。
3.2二次门instrumentisolationvalve用于隔离取样介质和测量仪表的阀门,应靠近仪表布置。
3.3排污门drainvalve用于排除仪表导管内杂质、铁锈等污物的阀门,一般布置在仪表保温/保护箱外。
4总则4.1仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计应符合相关的国家标准和行业标准。
4.2仪表与控制电缆设计应根据其用途、敷设场所等合理选取。
4.3仪表导管设计应根据被测介质类型、参数(设计压力和设计温度)、测量用途、仪表设备型式以及工艺系统布置等选取。
在具体工程设计中,对于超出本导则热力参数的仪表导管的选取应经热力计算确定,新材料的应用应确保安全。
4.4仪表与控制就地设备布置应根据就地仪表设备的类型、安装部位等设计,并应充分考虑现场安装及维护。
4.5在进行仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计时,应与相关专业密切配合。
5电缆及敷设和接地5.1设计范围及内容5.1.1电缆(导线)的设计范围为主厂房和辅助车间所有的仪表与控制电缆及敷设和接地。
5.1.2电缆(导线)的设计内容主要包括:
电缆类型、导体截面、电缆芯数的设计和选取以及电缆合并设计。
5.1.3电缆敷设的设计内容主要包括:
电缆路径选择、桥架和保护穿管及防火等设计。
5.1.4接地的设计主要内容包括:
接地方式选择、接地要求等设计。
5.1.5随控制系统或控制装置配供的通讯电缆和视频监视系统配供的视频电缆等通常由设备集成厂商确定,本导则不包括这部分电缆设计的内容。
5.2设计原则5.2.1电缆(导线)选型和敷设及防火应按照GB50217和GB50229以及DL/T5182-2004设计。
5.2.2电缆(导线)选型应遵循安全、可靠的基本原则,并满足电气回路的基本要求。
5.2.3应根据电缆用途和途经的区域等合理确定其型号。
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35.2.4接地设计应符合DL/T5182-2004的要求。
5.3设计输入数据设计输入数据主要包括:
电缆(导线)用途和途经的区域环境等。
电缆(导线)用途包括用于测量、控制、电源以及设备和控制系统接地等的电缆。
其中测量包括工艺系统的运行参数、辅机的运行状态及阀门启闭状态、阀位检测、工艺参数越限、设备状态检测、仪表和控制用电源、气源、水源及其他必要条件的供给状态和运行参数等;控制包括常规电气控制、控制系统指令等;用于供电电源的动力电缆包括回路的功耗数值、启动电流、电压以及电压降等;接地电缆包括接地电阻要求以及线路长度等。
电缆(导线)途经区域环境可由工艺系统布置图、电缆通道图和厂区平面布置图等获得。
5.4电缆(导线)类型5.4.1补偿电缆(补偿导线)线芯材质,应采用与热电偶丝相同或与热电偶丝的热电特性相匹配的材质。
其它仪表和控制电缆(导线)的线芯材质应为铜芯。
特殊说明外电缆每芯宜为单股硬质导体。
5.4.2电缆(导线)或补偿电缆(补偿导线)的绝缘层和护套层的材质,应根据其敷设路径环境温度及是否有低毒性、难燃性、耐火性等要求进行选择。
具体要求如下:
a)根据环境温度采用下列相应的材质(适用于间断性负荷;当为连续性负荷时,宜将使用上限降低10):
1)15以下低温环境,宜选用交联聚乙烯、聚乙烯绝缘,不宜采用聚氯乙烯绝缘;2)1570,宜采用聚氯乙烯或聚乙烯;3)1590,可采用交联聚乙烯或耐热聚氯乙烯;4)15105,宜采用耐热聚氯乙烯;5)15200,宜采用氟塑料或矿物绝缘材质(当最高温度在180内可采用硅橡。
b)有低毒性要求时,宜采用低烟低卤塑料。
c)有难燃性要求时,宜采用氧指数大于30的不延燃塑料。
d)有耐火性要求时,宜采用A类或B类耐火材质。
f)有防鼠虫啮咬要求时,应采用相应性能的护套。
5.4.3直埋在地下或敷设在易受机械损伤及严重鼠害场所的电缆,除满足第5.4.2条的规定外,还应有内钢带铠装层。
5.4.4用于盘、台、箱、柜等内部的连接导线,宜采用单芯单股铜芯绝缘导线。
需经插件连接时,宜采用单芯多股铜芯绝缘软线。
5.4.5热电偶至冷端补偿器或直接与仪表、控制系统的连接导线或电缆,应采用与热电偶的分度号和允差等级相同的补偿导线或补偿电缆。
5.4.6有抗干扰要求的仪表和控制系统电缆,应采用相应屏蔽类型的屏蔽电缆并符合制造厂要求。
5.4.7无抗干扰要求的仪表和控制设备的连接电缆,宜采用普通控制电缆。
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45.4.8控制盘至就地设备或接线盒的连接电缆,宜采用具有绝缘层和护套层的电缆。
其绝缘层和护套层的选用,应符合第5.4.2条的规定。
5.4.9就地接线盒至就地设备的连接电缆或导线,宜采用控制电缆或导线,其绝缘层和护套层的选用,应符合第5.4.2条的规定。
5.4.10计算机信号电缆的类型应根据计算机信号的类型和信号的范围选择,宜符合表5.4.10的规定。
表5.4.10计算机信号电缆类型选择表信号分类信号范围电缆选择低电平热电偶信号mv对绞分屏补偿电缆或对绞分屏加总屏补偿电缆热电阻01V三线组对绞分屏计算机电缆或三线组对绞分屏加总屏计算机电缆(适用于三线制接法)高电平1V;050mA对绞总屏计算机电缆或对绞分屏计算机电缆开关量输入:
60V总屏控制电缆或对绞总屏计算机电缆输出:
24V.DC或110V.DC或220V.AC开关量输入加输出60V加110V.DC或220V.AC对绞分屏计算机电缆脉冲量对绞分屏计算机电缆5.4.11主厂房、运煤、燃油及其他易燃易爆场所的仪表与控制电缆宜采用C类阻燃电缆。
实际工程中,除主厂房、运煤、燃油及其他易燃易爆场所外其它区域的电缆数量相对较少,为减少电缆使用的品种,同时为了提高电缆使用的可靠性,这些区域仪表和控制电缆可统一采用C类阻燃电缆。
5.4.12控制电缆的额定电压不应低于该回路工作电压,宜选用450/750V;外部高电压电气干扰影响很小时,可选用较低的额定电压。
5.4.13耐高温电缆(电线)的使用区域主要包括:
a)锅炉炉顶、靠近大罩壳区域的仪表及设备(如锅炉PCV阀等)至接线盒(包括就地远程柜)的电缆(电线);b)锅炉燃烧器区域的仪表及设备至接线盒的电缆(电线),如:
锅炉二次风执行机构(采用一体安装执行机构时)至接线盒的电缆(电线),点火柜至各燃烧器就地设备的电缆(电线)等;c)磨煤机热风挡板执行机构、一、二次热风管道及烟气系统挡板执行机构、磨出口温度测点至接线盒、火检至接线盒的电缆(电线);d)除氧器、高加以及锅炉汽水分离器和汽包的液位开关至接线盒的电缆(电线);e)由汽机厂供接线盒至汽机本体仪表及设备的电缆(电线);f)汽机前轴承箱、汽机房中间层如高中压缸下方,各抽汽管道、疏水管道上的设备及测点至接线盒的电缆(电线);g)所有高温区域内热电偶至接线盒或热电偶至控制系统的补偿导线及补偿电缆。
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55.5电缆导体截面5.5.1电缆(导线)和补偿电缆(补偿导线)的导体(线芯)截面,应按回路的最大允许电压降、线路的通流量、仪表或模件的最大允许外部电阻及机械强度等要求选择。
5.5.2补偿电缆的线芯截面不应小于1.0mm2,工程设计中宜采用1.5mm2。
补偿导线的线芯截面宜采用2.5mm2。
其它测量及控制电缆(导线)线芯截面,宜按回路的最大允许电压降及机械强度选择,且不应小于0.75mm2。
接至插件宜采用线芯截面不小于0.5mm2的多股软线。
5.5.3动力回路用电缆的线芯截面,应按电机的类型和功率所对应的额定电流及机械强度选择,且不应小于1.0mm2。
a)不同导体截面的允许持续载流量可按下表5.5.3-1查得。
表5.5.3-11kV聚氯乙烯绝缘及护套电缆在空气中敷设时允许持续载流量(A)线芯截面mm2允许持续载流量单芯二芯三芯1.01081.513112.518154.024216.0312710443816605225957969351159582注:
1.环境温度按照40。
2.适用于铝芯电缆,铜芯电缆的允许持续载流量值可乘以1.29。
3.单芯只适用于直流。
b)间断运行的阀门电动装置(380V.AC)动力回路电缆线芯截面,可按DL/T5182-2004附录F(或者使该阀门电动装置额定电流的1.5倍小于所选截面对应表5.5.3-1中所列的数值)选择。
为工程设计方便起见,将该附录列入表5.5.3-2中。
表5.5.3-2间断运行阀门电动机(380V.AC)动力电缆线芯载面的选择阀用电机功率kW2.2345.57.5101520线芯截面mm21.01.52.52.54.0或6.0101016注:
本表不适用于单相电机(220V.AC),当阀门电动装置为单相电机时,其额定电流的1.5倍应小于表5.5.3-1所列的数值。
c)连续性负荷电力电缆线芯截面选择:
连续性负荷最大电流的两倍应小于所选截面对应本导则表5.5.3-1中所列的数值。
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65.5.4控制系统各种用途接地线可采用低压铜芯电力电缆,其线芯截面选择应符合制造厂要求,宜按下述规定选取:
a)总接地板至地网接地点连接的接地线线芯截面,不宜小于50mm2。
b)系统内不同性质的中心接地点至总接地板连接的接地线线芯截面,不宜小于25mm2。
c)机柜间链式接地连接线的线芯截面,不宜小于16mm2。
5.6电缆芯数5.6.1电缆允许选用的最多芯数或对数应根据电缆线芯截面、电缆外径和是否铠装等因素来确定。
5.6.2单根电缆实际使用的芯数超过6芯)时,视芯数的多少,可预留12芯(1对组,热电阻三线制接法3芯作为1对组)备用。
5.6.3控制室下方电缆夹层中的盘间联系电缆,不论线芯(对)数量,均可不预留备用芯(对),只保留自然备用芯(对)。
5.6.4与控制系统连接的热电阻信号电缆宜以3芯为1对进行设计,其它模拟量信号电缆和热电偶信号补偿电缆应以2芯为1对进行设计,电缆芯数根据需要可选17对。
为施工方便,计算机电缆和补偿电缆的芯数不宜大于7对。
5.6.5与控制系统连接的开关量输入(DI)信号电缆应以2芯为1对进行设计,电缆芯数根据需要可选17对。
为施工方便,计算机电缆的芯数不宜大于7对。
5.6.6为施工方便,控制电缆的芯数不宜大于24芯,铠装控制电缆芯数应适当减少。
5.7电缆合并5.7.1起止点相同的同类信号电缆,可合并选用多芯电缆。
合并电缆时应按照下列原则:
a)引入控制盘的电缆,同一根的各芯只应引至盘的同一侧壁或相邻侧壁靠近的端子排上。
b)控制盘内两侧端子排的引出线,不宜直接合并为一根电缆引出,必要时,可利用盘内端子转接后再合并的连接方式。
5.7.2起止点相同的非冗余信号宜合并电缆。
5.7.3调节型执行机构的阀位反馈信号、阀门控制指令信号(420mA)和其开关量输入(DI,60V)信号(阀门就地/远控状态、位置状态和综合故障开关量信号等)可合用一根电缆,并采用分屏蔽加总屏蔽的计算机电缆。
5.7.4接入控制系统的同一安装单位的开关量输入(DI)信号和开关输出(DO)信号若合用一根电缆,宜采用对绞分屏蔽计算机电缆。
实际工程中可将同一安装单位的信号反馈DI信号合并而采用总屏蔽计算机电缆,将同一安装单位的控制指令DO信号合并而采用屏蔽控制电缆。
5.7.5直流电源和跳闸控制回路等需要增强可靠性的两套系统,应采用各自独立的控制电缆。
5.7.6机组保护和其它重要保护回路的冗余信号不应合并电缆,其它冗余测量信号不宜合并电缆。
5.7.7下列情况的回路,相互间不应合用同一根控制电缆:
a)弱电信号、控制回路与强电信号、控制回路。
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7b)低电平信号与高电平信号。
5.8电缆常见选型方案5.8.1电缆常见选型方案5.8.1.1仪表与控制电缆常见选型方案详见表5.8.1.1。
表5.8.1.1仪表与控制电缆选型的典型方案电缆类型信号、设备、回路型号控制系统用普通电缆模拟量(AI/AO)ZRC-DJYP2VP2-1(27)21热电偶ZRC-K(E,J,T)X-YP2VP2-1(27)21.5ZRC-SC-YP2VP2-1(27)21.5(S分度)热电阻ZRC-DJYP2VP2-1(27)31开关量输出(DO)ZRC-KVVP2-4(5,6,7,8,10,12,14,16,19,24)1开关量输入(DI)ZRC-DJYVP2-1(27)21开关量输入(DI,60V)加高电平模拟量ZRC-DJYP2VP2-1(27)21常规控制用普通电缆ZRC-KVV-2(4,5,6,7,8,10,12,14,16,19,24)1控制系统用高温电缆模拟量(AI/AO)ZRC-DJFP2GP2-1(27)21热电偶ZRC-K(E,J,T)X-FP2GP2-1(27)21.5ZRC-SC-FP2GP2-1(27)21.5(S分度)热电阻ZRC-DJFP2GP2-1(27)31开关输出量(DO)ZRC-KFGP2-1(27)21开关输入量(DI)ZRC-DJFGP2-4(5,6,7,8,10,12,14,16,19,24)1开关量输入(DI,60V)加高电平模拟量ZRC-DJFP2GP2-1(27)21电源用高温电缆仪表及电磁阀ZRC-KFG-2(4)1.5电动门ZRC-KFG-41.5,2.5,4,6,10保温箱ZRC-KFG-2(4)2.5,4仪表伴热ZRC-KFG-2(4)1.5常规控制用高温电缆ZRC-KFG-4(5,6,7,8,10,12,14,16,19,24)1电源用普通电缆仪表及电磁阀、仪表伴热ZRC-KVV-2(4)1.5电动门ZRC-KVV-41.5,2.5,4,6,10保温箱ZRC-KVV-2(4)2.5,4耐火电缆常规控制回路ZRCN-KVV-2(4,5,6,7,8,10,12,14,16,19,24)1电源ZRCN-KVV-41.5,2.5,4,6,10系统接地电缆控制系统ZRC-YJV-116,25,35,50,70,95,120注:
计算机电缆和补偿电缆(导线)为1对(组)时只有总屏蔽。
控制系统指由微电脑或计算机构成的系统,常规控制指采用继电器构成的控制回路或常规仪表回路。
5.8.1.2根据GB/T19666-2005和GB/T9330.1-2008,并参照制造厂的通用代码,常用电缆代号详见表5.8.1.2。
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8表5.8.1.2常用电缆代号项目代号说明电缆特性ZR分A、B、C、D类阻燃DDZ低烟低卤阻燃DWZ低烟无卤阻燃N耐火电缆IA本安分类代号DJ计算机电缆K控制电缆S射频电缆A安装线缆B电线R软结构电线或电缆绝缘和护套材料YJ交联聚乙烯(XLPE)V聚氯乙烯(PVC)Y聚乙烯(PE)或低烟无卤阻燃聚烯烃F氟塑料(聚全氟乙丙烯最高工作温度200,可溶性聚四氟乙烯最高工作温度260)G硅橡胶(最高工作温度180)屏蔽材料P铜丝编织屏蔽P2铜带屏蔽P3铝/塑复合薄膜屏蔽铠装材料22钢带铠装32钢丝铠装导体结构A单股导体(型号中省略)B7股绞合导体(型号后加)R多股绞合导体(型号后加)5.8.2电缆选型注意事项5.8.2.1在5.4.13中列出了使用高温电缆的主要区域。
具体工程设计需根据厂区布置确定使用高温电缆的具体区域。
5.8.2.2耐火电缆的使用范围应根据5.9中的要求确定。
5.8.2.3汽机监视仪表(TSI)信号等某些特殊信号的电缆应根据制造厂的要求选型。
5.8.2.4表5.8.1.1中电缆阻燃等级选用了C类,也可根据工程需要选用与电气一致的阻燃等级。
5.8.2.5表5.8.1.1中的电缆屏蔽层选用了铜带屏蔽,也可选用其它类型的屏蔽。
5.8.2.6表5.8.1.1中的高温电缆绝缘和护套材料也可视具体工程情况选用其它合适的材料。
5.8.2.7表5.8.1.1中列出了三线制热电阻接法的电缆选型。
当系统要求采用四线制接法时,可采火力发电厂仪表与控制电缆、导管和就地设备布置设计导则Q/DG1-K0012011中国电力工程顾问集团公司企业标准本文件的知识产权为中国电力工程顾问集团公司所有,任何单位或个人未经许可不得复制和使用,违者将被追究法律责任!
9用2对2芯组的计算机电缆作为一组。
5.8.2.8表5.8.1.1中计算机电缆线芯截面可选用
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