核電工程大型接地網(wǎng)接地電阻測量與分析

馮君慧

摘要：核電廠電氣系統(tǒng)對于接地系統(tǒng)要求非常高，專門設(shè)計大型地下接地網(wǎng)保證設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行。本文作者主要基于二代改進(jìn)型壓水堆的核電工程管理實踐，介紹核電工程大型接地網(wǎng)構(gòu)成，論述接地電阻測試方法的選擇與應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)接地電阻大小對于設(shè)備安全運(yùn)行的重要性。同時針對大型接地網(wǎng)，建議采取大電流工頻法和變頻法等多種方法測量大型接地網(wǎng)的接地電阻，通過對比分析以保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞：核電工程大型接地網(wǎng)接地電阻測試

中圖分類號：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

核電工程防雷接地系統(tǒng)設(shè)計主要用于提供全廠的等電位，以限制危險的電勢差和電磁干擾，保護(hù)人生和電儀設(shè)備的安全，防止直流、工頻電流、雷擊電流的沖擊。接地網(wǎng)覆蓋整個核電廠廠區(qū)，通過地下多根裸銅纜全部連接在一起，形成一張巨大的等電位地下接地網(wǎng)。

1. 地下接地網(wǎng)的構(gòu)成

核電工程地下接地網(wǎng)按區(qū)域一般可以分為：核島區(qū)域、常規(guī)島區(qū)域、BOP區(qū)域的防雷接地網(wǎng)。按安裝標(biāo)高一般可以分為：深埋接地網(wǎng)、淺埋接地網(wǎng)。深埋接地導(dǎo)體埋設(shè)在建筑基礎(chǔ)下面，即在較深的地下形成的水平接地網(wǎng)絡(luò)；淺埋接地導(dǎo)體是在廠區(qū)各建筑物之間以及BOP各子項外圍一圈的地下接地銅纜。

2. 核電工程接地網(wǎng)特殊性

核電廠儀控系統(tǒng)需完全屏蔽干擾的信號，系統(tǒng)接地要求高，電氣高壓系統(tǒng)短路電流大，因此需設(shè)計專門的深埋接地網(wǎng)。核電工程深埋接地網(wǎng)一般設(shè)置在占地面積較大、基礎(chǔ)較深或其內(nèi)裝有高壓電氣設(shè)備的建筑物基礎(chǔ)平面以下，用于在基礎(chǔ)處形成等電位地下網(wǎng)絡(luò)，并能把電氣故障或雷電產(chǎn)生的接地電流導(dǎo)入地下，保證設(shè)備和人生安全。核島廠房，常規(guī)島廠房，聯(lián)合泵房、主變、輔變、GIS區(qū)域均設(shè)計深埋接地網(wǎng)。

3. 接地網(wǎng)的接地電阻測試

3.1接地電阻的要求

針對大接地電流系統(tǒng)，《交流電氣裝置的接地設(shè)計規(guī)范GB50065-2011》明確規(guī)定接地網(wǎng)接地電阻滿足R≤2000/IG，其中R是季節(jié)變化的最大接地阻抗，IG是計算用經(jīng)接地網(wǎng)入地的最大接地故障不對稱電流有效值。該標(biāo)準(zhǔn)無法達(dá)到時，可以通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較適當(dāng)增大接地阻抗，根據(jù)RCC-E 93版中法國電網(wǎng)設(shè)計的最大故障電流是63KA，按此數(shù)據(jù)則接地阻抗應(yīng)滿足R≤0.0317歐姆，。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，電子設(shè)備與防雷接地共用接地極時，接地電阻應(yīng)小于1歐姆。同時，技術(shù)規(guī)格書給出的全廠接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)小于0.5歐姆，因此本文建議核電工程接地網(wǎng)接地電阻至少應(yīng)小于0.5歐姆，且盡可能小。

3.2接地電阻的測量

3.2.1深埋接地網(wǎng)的連通性測試

深埋接地網(wǎng)在混凝土澆筑之前需進(jìn)行隱蔽驗收，除常規(guī)外觀檢查外，還需測量引上點之間的導(dǎo)通連續(xù)性。由于在深埋接地施工階段無法測量接地阻抗，現(xiàn)場采取測量相鄰引上點電阻的辦法，即任一接地引上點需要與相鄰引上點測量電阻，如相同接線形式的引上點電阻相比有異常應(yīng)查明原因。該方法更有利于及早發(fā)現(xiàn)問題，及時整改。

3.2.2接地網(wǎng)實測結(jié)果與分析

通過秦山二期工程接地網(wǎng)測量實例，介紹大型接地網(wǎng)接地電阻的測量方法。為提高測量數(shù)據(jù)的可靠性，秦山二期工程接地網(wǎng)接地電阻測量采用工頻法、變頻法兩種測量方法，通過兩種方法測量數(shù)據(jù)的對比，更加可靠地印證接地網(wǎng)阻值是否滿足設(shè)計要求。

秦山二期工程整個接地網(wǎng)最大對角線Dm約600米。電流電壓測量引線采用等腰夾角30度法進(jìn)行布線。電流、電壓測量導(dǎo)線拉線長度按要求盡可能達(dá)到（2～4）Dm。電流線和電壓線均采用直線距離約1800米的4mm2單芯多股膠質(zhì)導(dǎo)線。電流線沿一定方向放線，其末端即為電流極的落點，電壓極的放線方向與電流極的放線方向夾角成30度，電壓線的末端即為電壓點的落點。注入接地網(wǎng)的電流入地點選擇500 kV GIS外殼、主變、輔變、核島接地井。應(yīng)盡量減小電壓樁、電流樁的阻抗，如果必要可澆水降低阻抗。

為提高測量的準(zhǔn)確性，在用工頻法、變頻法測量時，注入接地網(wǎng)電流應(yīng)盡可能大，但是最大電流峰值不超過50安倍。

測量過程中應(yīng)注意以下事項：

（1）臨時斷開附近用接地網(wǎng)和接地零線作回路的單相負(fù)荷，如電焊機(jī)等。

（2）外引電流極及電壓極兩處設(shè)專人監(jiān)護(hù)，防止有人靠近。

（3）臨時電流極接地電阻不大于8Ω，臨時電壓極接地電阻不大于100Ω。

（4）為不影響正常投用的系統(tǒng)功能，測量過程中應(yīng)防止發(fā)生接地導(dǎo)致地網(wǎng)電位升高，因此測量應(yīng)安排在晴天進(jìn)行。

（5）測量過程中禁止操作500kV斷路器。

從測量的實際數(shù)據(jù)得出，秦山二期工程接地網(wǎng)通過工頻法和變頻法測量的接地電阻相差不大，數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可靠的，滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

3.2.3區(qū)域接地網(wǎng)測試

核電工程施工周期長，其中220kV備用電源倒送電，500kV主電源倒送電等重大工程節(jié)點均需要高壓設(shè)備帶電，涉及子項的接地網(wǎng)接地阻抗必須滿足要求，如220kV開關(guān)站、500kV開關(guān)站等高壓配電設(shè)備區(qū)域的接地電阻在送電之前相關(guān)試驗時就應(yīng)進(jìn)行測量。整體接地網(wǎng)測試得時間顯然無法滿足進(jìn)度要求。本文建議可以分區(qū)域進(jìn)行測試，區(qū)域接地網(wǎng)測試的方法和整網(wǎng)測試方法一致，測量過程中，一定要注意電壓樁和電流樁的地點選擇，保證區(qū)域接地網(wǎng)的獨立性，防止電壓樁和電流樁位置存在區(qū)域接地網(wǎng)的連通導(dǎo)體，以提高測量的準(zhǔn)確性。

3.3 減小接地電阻的措施

核電廠建筑物周圍一般都設(shè)計有防雷接地井和接地檢查井，防雷接地井中設(shè)置有三個深度達(dá)7m的裸銅纜接地極。如果某一建筑物的接地阻抗不滿足要求，可以通過機(jī)械鉆井，增加垂直接地極的深度，并加降阻劑的方式加以改善。如一個有深埋接地網(wǎng)的建筑物土建施工基本結(jié)束以后，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)接地阻抗達(dá)50Ω，接地網(wǎng)引上線與的導(dǎo)通性滿足要求，可能是地下基巖關(guān)系，接地阻抗無法達(dá)標(biāo)。在比較經(jīng)濟(jì)和技術(shù)原因后，通過繼續(xù)鉆深防雷接地井爪型接地極，以使接地阻抗?jié)M足要求。

4. 結(jié)論

在核電工程的建設(shè)中，接地網(wǎng)的施工質(zhì)量和接地電阻關(guān)系到電廠運(yùn)行以后設(shè)備和人身的安全。由于核電工程接地網(wǎng)安裝周期長，測量過程復(fù)雜，因此在核電項目整體完成后，應(yīng)對整個接地網(wǎng)采用2種以上的方法進(jìn)行測量，通過數(shù)據(jù)的對比，以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

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