核電廠主接地系統實現的探討

段峰彪

（山東核電有限公司 工程部，山東 煙臺265116）

核電廠主接地系統主要是為了防止人身觸電，保護輸電線路和變配電設備，預防火災、雷擊以及防止靜電放電的危害。該系統利用接地極把故障電流或雷電流快速地釋放，從而保護人身安全和電氣設備安全［1］。在技術上，它不僅滿足短路和雷電沖擊的大電流要求，同時，變電所內微機保護、綜合自動化裝置、儀表控制和通訊設備的大量應用，這類弱電元件對接地網的要求更高，地電位的干擾對監控和自動化裝置的影響不得不引起人們的重視，需要電氣系統的中性點接地系統為電子設備提供電子基準點，以提高抗電磁干擾能力。

由于主接地系統和核電廠高壓、中壓、低壓電氣系統，通訊網絡系統以及儀表控制系統都有著密切的聯系，所以主接地系統在電氣系統中顯得尤為重要。同時，由于系統覆蓋面廣，無論是接地系統的設計、施工，還是測試，都不可能由單獨一家設計院、施工單位或調試單位來單獨完成，所以存在著較多的接口需要處理和解決。

1 主接地系統組成

主接地系統主要由以下幾部分構成：

1.1 系統中性點接地［2］。發電廠電氣中性點接地子系統主要包括下列系統或設備接地：發電機中性點經接地變壓器高阻接地；主變中性點及輔助變高壓側直接接地；廠變及輔助變壓器低壓側經低電阻接地；低壓廠變中性點直接接地；380／220V照明配電變壓器中性點直接接地；220VUPS中性點直接接地。

1.2 地下主接地網。核電站地下主接地網由水平銅接地體與垂直接地極組成的環形接地網構成，廠區部分可根據系統短路電流計算統一考慮設置。

1.3 設備接地網。所有電氣設備的外殼、建筑物鋼結構、其它導電設備或材料的外殼及其鄰近設備都要與核電站主接地網相連。設備接地網子系統通過一點或兩點為那些電氣設備外殼、鋼結構、金屬罐體、開關柜接地母排以及控制盤柜等設備提供接地。

1.4 電子設備及計算機接地。儀表、計算機接地子系統都采用一點接地方式，該接地系統通過分散的輻射狀的儀表絕緣接地母排及絕緣電纜構成。該子系統僅通過一點與電站主接地網連接并且應與其它接地網（導體回路）絕緣。每個儀表或計算機柜都應設置一個與柜體絕緣的接地母排，如果一個房間或區域內有多個同類的柜子，則需要將這些柜子內的接地母排通過絕緣銅芯電纜連接起來，再通過一點與主接地網接地。柜子外殼的設備接地應與該儀表接地子系統互相獨立或分離。

1.5 防雷保護系統。對不同建筑物及室外電氣設備應裝設獨立避雷針或避雷帶，以防止直擊雷對其造成危害。該子系統由避雷針（帶）、引下線或避雷器組成，引下線或避雷器直接與接地極及主接地網相連。

2 接地系統工程設計

2.1 接地系統工程設計文件是工程施工實施的最主要根據，需要保證接地系統工程設計文件的深度及相關專業的密切配合，對該系統工程的實施起著龍頭的作用。

2.2 要明確對接地系統的設計提出具體的接口要求，以保證全廠的接地能夠形成完整的網絡。敷設線纜的型號及規格統一，保證各接口處有效銜接。

2.3 明確各設計院的設計范圍。安排一家設計院對全廠的接地系統起牽頭作用，保證各家設計院之間的技術接口無縫銜接。

2.4 明確不同專業的不同需求，對于有特殊要求的建筑（例如氣象站等）或功能房間（機房、保護間等）需要針對其特殊需求來完成相關的設計內容。

2.5 建立設計院之間以及各專業之間的協調和溝通機制，為工程的設計提供良好的平臺。如果設計文件銜接不清，不按規定協調解決配合的問題，將極易導致問題被隱藏起來而不易被發現。

2.6 接地設計與應與等電位連接、分流、屏蔽、保護設計統一進行，保證整個廠區的建筑、電力、電子、通訊系統的雷電防護與電磁兼容能有效實施。［3］在考慮以上因素的同時還需考慮接地系統的使用壽命，道路以及臨近設施的影響，并留有中遠期增加設備的接口。

2.7 把握相關技術要求

1）首先要進行相關技術規范和標準的學習和培訓，以便能夠全面的計算和分析，選擇合理的接地方式和方法。尤其是對有特殊要求的系統，相關數據一定要滿足規范及有關標準。

2）要在理論計算的基礎上仔細分析接地系統的均壓措施，以及實現跨步電壓和接觸電勢滿足規程要求和接地系統邊緣達到跨步電壓和接觸電壓的要求，同時滿足接地系統電位梯度分布合理的要求。

3）在各種可能的故障情況下，防止故障的擴大，減輕事故的損害，同時，減小并防止對弱電系統的電磁干擾和電磁脈沖的危害，實現系統的電磁兼容。

4）應注意：室內電子設備不要與外墻或避雷引下線相距太近（應大于1～2米）；加強自身的屏蔽措施與過電壓保護，以防雷擊時的電磁脈沖及反擊過電壓的危害。對于位置相鄰緊密，連成一體的新的建筑群，應按一座建筑物處理（注意防止雷電由建筑物內，特別是敏感設備集中處入地）。

3 接地系統施工

3.1 首先要按照不同的功能分區完成各個分區的施工標段的劃分，明確每個施工單位的接地系統的范圍。

3.2 完成相關的設計技術交底，以便工程參與各方對其施工范圍內的接地工藝和技術要求有具體的了解。

3.3 完成有關的圖紙審查記錄，工程參與各方在明確其工作范圍內的接地系統要求后，需要對系統中的施工圖紙進行審查，以防止在實施過程中出現問題。將可能存在的問題消除在施工準備階段或提出建設性意見。

3.4 完成接地系統施工方案的編審批。施工方案是接地工程由圖紙變為工程實體的實施依據，所以要對其方案的實施是否符合工程實際，以及能否滿足設計要求等方面予以重點關注，另外對于施工人員的資質及培訓也需予以重視。接地系統的各相關單位（業主、設計、監理、施工）應由專人（具有一定經驗）負責本系統的接地施工與工藝的檢查監督，確保施工配合與質量管理流暢。確保接地設施嚴格按設計、施工方案與工藝要求實施。完成接地系統質量計劃的執行，質量是工程的生命線，很好地執行質量計劃能夠保證將存在的問題及時消除，保證監督能夠得到有效實施。

3.5 接地系統施工的實施

1）接地系統工程和土建工程有著密切關系，需要協調配合外，還和其它安裝工程，如給排水系統、采暖、通風系統等有著密切關系。施工前應做好圖紙會審工作，避免發生安裝位置的沖突。管路互相平行或交叉安裝時，要保證滿足對安全距離的要求；不能滿足時，應通過合理安排施工工序或采取相應保護措施。

2）對于接地系統銅纜敷設項目，應當在澆灌混凝土前將銅纜以及銅纜和設備預埋件的連接等工作全部完成。

3）各種電氣、電子設備的接地必須符合設計及有關規范的規定，保證設備的接地以單獨的接地支線與接地體或接地干線連接［3］。嚴防將幾個設備用接地線串聯進行接地。電氣直流系統的接地裝置中能與地構成閉合回路且經常流過電流的接地線應沿絕緣墊板敷設，不得與金屬管道、建筑物和設備的構件有金屬的連接。

4）接地線與接地的構筑物的連接，以及接地支線、干線、接地體進行焊接時，需要對焊接質量及工藝予以重點關注［4］。焊接質量不好，會導致接地系統阻抗測量誤差，造成系統的阻抗過大。良好的連接不但可以降低系統的阻抗，還可以消除故障和瞬態電壓引起地對人身和設備的電勢差。

5）電氣、電子設備的外殼、電機的基座用螺栓與接地線連接。

6）為便于測量接地網中個別接地裝置的接地電阻，要在適當的地點設備分解裝置（接地檢查或測試點）。

4 驗收及測試

由于接地系統的前期施工大部分是和土建工作穿插進行的，該部分的驗收大部分屬于過程驗收，所以要對其主要工藝及工序進行重點關注。在對接地系統驗收及測試過程中，重點注意以下事項：

1）不同施工單位接口部分的檢查工作應作為質量計劃中的關鍵點，避免接口處處理不當，導致今后接地工作測試中留下隱患，且不容易查找。

2）接地系統是否達到規范的設計要求，唯一的辦法就是現場實際檢測。因此要保證各項數據的合格，必須保證測量設備的合格，同時要求測試人員經過專業的培訓。

3）全廠接地網及室外接地設備的接地電阻測試應在天氣干燥的枯水季節（連續無雨水天氣在一周以上）進行。

4）試驗區域內，凡有礙試驗的其它工作務必停止。

此外，設備接地電阻及導通電阻檢測通常應將待測設備停電，接地點斷開；特殊情況下設備不停電進行檢測時，必須評估其對運行設備（或系統）的影響及對人身安全的影響。

5 建議

（1）在接地系統工程進入實施階段時必須建立業主、設計、監理、施工各方的分工負責與會商協調機制。

（2）設立系統工程師負責接地系統中各接口任務的劃分原則，建立業主內部的分工負責與會商協調機制，以及質量控制體制和質量保證體系。

（3）對人員的要求：由于該部分工作實踐性較強的性質，首先對人員資質審核應作為一項重要檢查內容，包括對設計、施工、測試等的從業人員的資質及工作經驗等的審核。

6 結論

核電站接地系統是一個復雜的立體系統工程，解決好該問題需要具有較多的工程實踐經驗，并且對電氣系統、通訊網絡系統以及電磁兼容的保護都要有所了解，明確各個系統的技術要求。因此，主接地系統能否能在建設期較好地完成，需要從設計、施工、測試的不同階段，從各個環節的不同，側重點采取相應的技術措施，以保證主接地系統的完整可靠，為以后電廠的安全運行奠定良好基礎。

［1］楊丹，王夢云.電力系統接地技術手冊［M］.王洪，譯.北京：中國電力出版社，2007：4－5.

［2］李景祿.實用電力接地技術［M］.北京：中國電力出版社，2002（1）：67－68.

［3］丁榮鳳，吳萬軍.變電站接地裝置的設計［J］.電力學報，2000（3）：225－227.

［4］楊樹春，冀冬曉.幾種常見接地的比較［J］.電力學報，2003（4）：95－97.