核電工程大型接地網接地電阻測量與分析

馮君慧

摘要：核電廠電氣系統對于接地系統要求非常高，專門設計大型地下接地網保證設備穩定安全運行。本文作者主要基于二代改進型壓水堆的核電工程管理實踐，介紹核電工程大型接地網構成，論述接地電阻測試方法的選擇與應用，強調接地電阻大小對于設備安全運行的重要性。同時針對大型接地網，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的接地電阻，通過對比分析以保證測量數據的準確可靠。

關鍵詞：核電工程大型接地網接地電阻測試

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

核電工程防雷接地系統設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，保護人生和電儀設備的安全，防止直流、工頻電流、雷擊電流的沖擊。接地網覆蓋整個核電廠廠區，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。

1. 地下接地網的構成

核電工程地下接地網按區域一般可以分為：核島區域、常規島區域、BOP區域的防雷接地網。按安裝標高一般可以分為：深埋接地網、淺埋接地網。深埋接地導體埋設在建筑基礎下面，即在較深的地下形成的水平接地網絡；淺埋接地導體是在廠區各建筑物之間以及BOP各子項外圍一圈的地下接地銅纜。

2. 核電工程接地網特殊性

核電廠儀控系統需完全屏蔽干擾的信號，系統接地要求高，電氣高壓系統短路電流大，因此需設計專門的深埋接地網。核電工程深埋接地網一般設置在占地面積較大、基礎較深或其內裝有高壓電氣設備的建筑物基礎平面以下，用于在基礎處形成等電位地下網絡，并能把電氣故障或雷電產生的接地電流導入地下，保證設備和人生安全。核島廠房，常規島廠房，聯合泵房、主變、輔變、GIS區域均設計深埋接地網。

3. 接地網的接地電阻測試

3.1接地電阻的要求

針對大接地電流系統，《交流電氣裝置的接地設計規范GB50065-2011》明確規定接地網接地電阻滿足R≤2000/IG，其中R是季節變化的最大接地阻抗，IG是計算用經接地網入地的最大接地故障不對稱電流有效值。該標準無法達到時，可以通過技術經濟比較適當增大接地阻抗，根據RCC-E 93版中法國電網設計的最大故障電流是63KA，按此數據則接地阻抗應滿足R≤0.0317歐姆，。根據相關規范，電子設備與防雷接地共用接地極時，接地電阻應小于1歐姆。同時，技術規格書給出的全廠接地網接地電阻應小于0.5歐姆，因此本文建議核電工程接地網接地電阻至少應小于0.5歐姆，且盡可能小。

3.2接地電阻的測量

3.2.1深埋接地網的連通性測試

深埋接地網在混凝土澆筑之前需進行隱蔽驗收，除常規外觀檢查外，還需測量引上點之間的導通連續性。由于在深埋接地施工階段無法測量接地阻抗，現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查明原因。該方法更有利于及早發現問題，及時整改。

3.2.2接地網實測結果與分析

通過秦山二期工程接地網測量實例，介紹大型接地網接地電阻的測量方法。為提高測量數據的可靠性，秦山二期工程接地網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據的對比，更加可靠地印證接地網阻值是否滿足設計要求。

秦山二期工程整個接地網最大對角線Dm約600米。電流電壓測量引線采用等腰夾角30度法進行布線。電流、電壓測量導線拉線長度按要求盡可能達到（2～4）Dm。電流線和電壓線均采用直線距離約1800米的4mm2單芯多股膠質導線。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。注入接地網的電流入地點選擇500 kV GIS外殼、主變、輔變、核島接地井。應盡量減小電壓樁、電流樁的阻抗，如果必要可澆水降低阻抗。

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

測量過程中應注意以下事項：

（1）臨時斷開附近用接地網和接地零線作回路的單相負荷，如電焊機等。

（2）外引電流極及電壓極兩處設專人監護，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功能，測量過程中應防止發生接地導致地網電位升高，因此測量應安排在晴天進行。

（5）測量過程中禁止操作500kV斷路器。

從測量的實際數據得出，秦山二期工程接地網通過工頻法和變頻法測量的接地電阻相差不大，數據是準確可靠的，滿足設計及規范要求。

3.2.3區域接地網測試

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點均需要高壓設備帶電，涉及子項的接地網接地阻抗必須滿足要求，如220kV開關站、500kV開關站等高壓配電設備區域的接地電阻在送電之前相關試驗時就應進行測量。整體接地網測試得時間顯然無法滿足進度要求。本文建議可以分區域進行測試，區域接地網測試的方法和整網測試方法一致，測量過程中，一定要注意電壓樁和電流樁的地點選擇，保證區域接地網的獨立性，防止電壓樁和電流樁位置存在區域接地網的連通導體，以提高測量的準確性。

3.3 減小接地電阻的措施

核電廠建筑物周圍一般都設計有防雷接地井和接地檢查井，防雷接地井中設置有三個深度達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的建筑物土建施工基本結束以后，經過測試發現接地阻抗達50Ω，接地網引上線與的導通性滿足要求，可能是地下基巖關系，接地阻抗無法達標。在比較經濟和技術原因后，通過繼續鉆深防雷接地井爪型接地極，以使接地阻抗滿足要求。

4. 結論

在核電工程的建設中，接地網的施工質量和接地電阻關系到電廠運行以后設備和人身的安全。由于核電工程接地網安裝周期長，測量過程復雜，因此在核電項目整體完成后，應對整個接地網采用2種以上的方法進行測量，通過數據的對比，以保證測量結果的準確可靠。

參考文獻

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