淺談核電廠儀控設(shè)備的接地及屏蔽

摘要：目前國(guó)內(nèi)在建的第三代非能動(dòng)核電廠中，儀控系統(tǒng)采用全數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)，通過(guò)多樣化的安全級(jí)、非安全級(jí)儀控系統(tǒng)以避免發(fā)生共因失效，為核電廠安全有效的運(yùn)行提供了基本的顯示信息和控制功能。儀控設(shè)備接地與屏蔽的有效性將影響核電廠的正常運(yùn)行和功能實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：核電廠；儀控設(shè)備；接地；屏蔽

引言

目前我國(guó)正在建設(shè)的核電廠屬于第三代非能動(dòng)核電廠，其采用的都是數(shù)字化的技術(shù)設(shè)計(jì)，特別是在儀控系統(tǒng)當(dāng)中，更是采用全數(shù)字化的技術(shù)設(shè)計(jì)方式，以此提高第三代非能動(dòng)核電廠的安全等級(jí)，進(jìn)而解決核電廠中存在的共因失效問(wèn)題。同時(shí)，多元化的安全級(jí)或者是非安全級(jí)的儀控系統(tǒng)不僅能有效保證核電廠的安全運(yùn)行，還能提供相應(yīng)的信息現(xiàn)實(shí)和控制功能。由此可見，核電廠的儀控設(shè)備的接地與屏蔽能對(duì)核電廠的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性運(yùn)行產(chǎn)生非常大的影響。為了保證我國(guó)第三代非能動(dòng)核電廠的順利建成，推動(dòng)我國(guó)核電事業(yè)的不斷發(fā)展，技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)我國(guó)在建的第三代非能動(dòng)核電項(xiàng)目的儀控接地系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)儀控設(shè)備的接地、屏蔽的標(biāo)準(zhǔn)、要求以及具體的實(shí)施情況，對(duì)國(guó)內(nèi)外核電廠接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、儀控設(shè)備的保護(hù)和電磁兼容等方面內(nèi)容進(jìn)行深入的分析與探討，以期研究出符合我國(guó)在建核電項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，滿足我國(guó)核電廠功能發(fā)揮的基本需求。

1、接地與屏蔽探究

1.1接地與屏蔽

核電廠在實(shí)際運(yùn)行中，通常會(huì)受諸多干擾，例如：故障時(shí)的高電流、大型感性負(fù)載開關(guān)切換、發(fā)電機(jī)開關(guān)切換等，這些噪音均會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真現(xiàn)象發(fā)生，最終損壞設(shè)備質(zhì)量。與以往核電廠模擬儀表設(shè)備不同的是，新建的核電廠通常利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)構(gòu)建儀控系統(tǒng)，然而數(shù)字化技術(shù)對(duì)核電廠運(yùn)行中起到的干擾因素更加明顯，若不能及時(shí)控制噪音，便會(huì)影響到儀控系統(tǒng)的安全運(yùn)行。儀控設(shè)備接地設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意兩個(gè)方面，一個(gè)是保護(hù)接地，另一個(gè)是工作接地，接地及屏蔽的實(shí)施能確保工作人員不論處于設(shè)備正常或異常狀態(tài)下，其人身安全皆不受到影響，與此同時(shí)，確保信號(hào)不耦合至信號(hào)回路。

1.2儀控設(shè)備接地及屏蔽的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)范

傳統(tǒng)核電廠儀控設(shè)備的接地與屏蔽設(shè)計(jì)遵循的是《核電廠儀表和控制設(shè)備的接地和屏蔽設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》EJ/T 1065-1998，雖然我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了新的規(guī)定，由IEEE 1050-1989替代了RDT C1-1T。但是，由于IEEE 1050-1989文件的可操作性并不強(qiáng)。因此，我國(guó)大部分技術(shù)人員參考的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)依然是RDT C1-1T。目前，我國(guó)在建的核電廠是第三代非能動(dòng)式的，其參考的標(biāo)準(zhǔn)主要是IEEE 1050-1989作為儀控接地和屏蔽設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)，但也會(huì)依據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求和建設(shè)要求來(lái)進(jìn)行細(xì)節(jié)性的調(diào)整。另外，由于核電廠建設(shè)所使用的儀表、盤臺(tái)、柜機(jī)等設(shè)備生產(chǎn)廠商的不同，可能會(huì)提出特殊的接地要求，技術(shù)人員應(yīng)該依據(jù)具體的實(shí)際情況，來(lái)考慮設(shè)備的及其安裝的具體規(guī)范。

1.3核電廠儀控設(shè)備接地及屏蔽的設(shè)計(jì)

參考我國(guó)傳統(tǒng)核電項(xiàng)目以及以往的行業(yè)規(guī)定，當(dāng)時(shí)建設(shè)核電廠時(shí)參考的主要是EJ核工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的EJ/T 1065-1998《核電廠儀表和控制設(shè)備的接地和屏蔽設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》及IEEE 1050-1997《核儀器圖形符號(hào)、文字代號(hào)和參數(shù)符號(hào)》的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)作為儀控設(shè)備接地與屏蔽方案設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)。在我國(guó)目前在建的第三代非能動(dòng)式核電廠當(dāng)中，為了保障核電廠的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員還專門設(shè)計(jì)接地與防雷系統(tǒng)，而儀控接地系統(tǒng)只是接地、防雷系統(tǒng)中的重要組成部分。新的第三代非能動(dòng)式核電廠的儀控設(shè)備接地與屏蔽設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE 142、IEEE 665、IEEE 1050和RDT C1-1T，可有效將核電廠儀控系統(tǒng)中的信號(hào)干擾源產(chǎn)生的噪聲降到最低，同時(shí)該儀控接地系統(tǒng)還參考了IEEE1050-1996設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)使用的是一點(diǎn)接地的設(shè)計(jì)方法。

1.4電纜屏蔽層接地的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在對(duì)儀控設(shè)備中的電纜屏蔽層進(jìn)行接地設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)基于EMC的要求，依據(jù)具體設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境來(lái)對(duì)電纜屏蔽接地設(shè)計(jì)予以優(yōu)化。雖然我國(guó)目前儀控設(shè)備電纜屏蔽層雙端通過(guò)設(shè)備的殼體的接地仍缺乏可靠的經(jīng)驗(yàn)和扎實(shí)的理論予以驗(yàn)證。但是，結(jié)合國(guó)外的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)后期建設(shè)的核電廠項(xiàng)目可以使用非完整閉合EMC通路的方式來(lái)進(jìn)行儀控電纜的施工。同時(shí)，施工的時(shí)候還應(yīng)盡量采用EMC電纜連接頭的方式，使得電纜屏蔽層的兩端能與接口殼體進(jìn)行環(huán)向端接，從而提升儀控系統(tǒng)與設(shè)備的電磁兼容性。目前，我國(guó)儀控接地雖然有自己的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，但是其運(yùn)用還應(yīng)該與全廠的接地系統(tǒng)進(jìn)行綜合化的考慮，同時(shí)，還應(yīng)與防雷接地、電氣接地等其他接地系統(tǒng)保持兼容，并予以統(tǒng)籌兼顧。

2、確保核電廠儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效對(duì)策

綜上，筆者對(duì)核電廠儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了分析研究，為促進(jìn)儀控系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，核電廠應(yīng)采取一定有效對(duì)策，確保儀控系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

2.1加強(qiáng)對(duì)儀控設(shè)備的質(zhì)量管理

在儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)加強(qiáng)對(duì)儀控設(shè)備的質(zhì)量管理力度，對(duì)元件質(zhì)量加以控制，在元件的選擇中應(yīng)對(duì)其等級(jí)嚴(yán)格篩選，在元件采購(gòu)工作中，相關(guān)人員必須對(duì)元件功能、適用度及性能有所了解，確保設(shè)備元件的有效率。在元件采購(gòu)中，應(yīng)對(duì)其生產(chǎn)質(zhì)量加以監(jiān)督，因核電廠儀控設(shè)備所需數(shù)量十分有限，導(dǎo)致核電廠無(wú)法直接與企業(yè)及時(shí)聯(lián)系，在設(shè)備大批量生產(chǎn)中，元件的采購(gòu)需要代理商進(jìn)行購(gòu)買，核電廠必須加強(qiáng)對(duì)代理商的管理力度，進(jìn)行嚴(yán)格初級(jí)篩選。初級(jí)篩選過(guò)后，還應(yīng)進(jìn)行二次篩選，因代理商進(jìn)貨渠道具有多樣性，因此設(shè)備元件質(zhì)量難免會(huì)存在一些差異，核電廠在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)對(duì)儀控設(shè)備展開二次篩選，確保元件相關(guān)質(zhì)量。另外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)元件的有效保存，注意防水、防老化、防潮等特點(diǎn)。

2.2對(duì)儀控設(shè)備實(shí)施預(yù)防性維修

為確保儀控設(shè)備的應(yīng)用效果，還應(yīng)將預(yù)防性維修手段應(yīng)用其中，減少核電廠設(shè)備投資力度，從而促進(jìn)核電廠經(jīng)濟(jì)效益的有效提升。在儀控設(shè)備預(yù)防維修中，首先應(yīng)對(duì)儀控機(jī)柜展開維修，定時(shí)定點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行清理，確保散熱系統(tǒng)的運(yùn)行，此外還應(yīng)確保機(jī)柜的干燥，避免被腐蝕，從而延長(zhǎng)機(jī)柜的應(yīng)用壽命。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)輻射的檢測(cè)力度，因核電廠輻射相對(duì)較強(qiáng)，其設(shè)備極易被輻射影響，基于這種情況下，應(yīng)實(shí)施輻射檢測(cè)工作，并對(duì)接地儀表進(jìn)行維護(hù)，確保儀表的運(yùn)行。

2.3加強(qiáng)對(duì)儀控設(shè)備技術(shù)的有效鑒定

鑒于核電廠輻射較高，對(duì)周邊居民影響相對(duì)較大，據(jù)此，應(yīng)對(duì)儀控設(shè)備技術(shù)進(jìn)行鑒定，實(shí)施設(shè)備防震性測(cè)試，從而確保設(shè)備在地震發(fā)生中能做出準(zhǔn)確反應(yīng)。除此之外，還應(yīng)對(duì)設(shè)備老化程度進(jìn)行鑒定，當(dāng)儀器使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，不利于設(shè)備的運(yùn)行效率，甚至?xí)霈F(xiàn)漏電，嚴(yán)重威脅工作人員的生命安全，因此，要加強(qiáng)對(duì)儀控設(shè)備老化的技術(shù)鑒定。

3、結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)后續(xù)建設(shè)的核電項(xiàng)目當(dāng)中，儀控系統(tǒng)采用的是全數(shù)字化的技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確現(xiàn)實(shí)和及時(shí)處理，避免儀控系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)共因失效問(wèn)題，技術(shù)人員應(yīng)該充分借鑒國(guó)內(nèi)外核電項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)營(yíng)，對(duì)核電廠儀控設(shè)備的接地與屏蔽設(shè)計(jì)予以不斷的優(yōu)化，以此保障儀控設(shè)備的安全運(yùn)行。

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