淺談核電廠儀控設備的接地及屏蔽

劉吉亮

國核工程有限公司 上海 200233

對于與核電站安全運行來說，儀控設備的安全運行有著至關重要的作用。而儀控設備的安全性的實現，主要是要保證儀控設備的接地安全和電磁屏蔽安全。本文就我國相關行業中間接地屏蔽的相關規范問題站看研究，找到我國第三代非能動核電站工程中間應該采取什么樣的接地屏蔽技術，從而為我國的未來核電站項目建設找到一個可行的接地屏蔽施工方案。

1 接地與屏蔽的意義

就核電廠的運行來說中，很多的干擾源都有可能導致核電廠在運行中間發生信號失真的問題存在，這種問題對于核電站來說，既有可能造成核電站相關是測量設備被干擾，從而造成測量結果不夠準確，進而引起嚴重的安全隱患，這種安全隱患甚至有可能導致相關設備被損毀的情況發生。尤其是到了今天，核電站的運行管理中間，大量的使用計算機設備，這些設備相較于傳統的設備更加容易受到電磁干擾影響，進而導致數據失真的現象發生。

就目前核電站使用的全數字化集散式儀控系統[1]來說，這種設備對于電磁干擾反應更加的敏感，所以在運行中間對于電磁干擾情況要求十分的高，如果電磁干擾程度不能得到有效的控制的話，這種設備在實際運行中間就有可能出現數據檢測的實效現象發生，從而降低設備的可靠性，為核電站的安全運行帶來隱患。所以，對于儀控設備來說，如何保證有效地實現接地屏蔽和接地控制噪音，是保證相關儀器穩定運行的前提。

就儀器接地的即使來說，目前常用的接地技術包括兩種類型，分別是保護接地和工作接地。對于保護接地來說，就是要保證設別在運行之后，無論是設備的外殼的設備附近都不能存在有威脅工作人員使用的電荷，從而保證設備使用工作人員的使用安全，同時也要保證通過接地技術將相應的電磁干擾信號傳到出去，保證電磁信號不會干擾到儀表正常的運行和監控。

2 設計標準和規范

就我國的核電站相關儀控設備的接地和屏蔽的相關技術標準，主要執行的是我國1998年發布的EJ/T1065-1998，這個準則是參照國外的RDTC1-1T-1973有關技術準則進行指定的，但是就國外的目前的相關技術準則來說，RDTC1-1T-1973已經被IEEE1050-1989所取代，這部新的準則相較于RDTC1-1T-1973來說，對于儀控設備的相關細節方面的規范更加嚴格，尤其是對于核電廠這種環境下，更加具有可行性。

就目前來說，國外在核電站的儀控儀表的相關標準上面，指定的相對更加科學，所以，我國目前的再見的第三代核電站相關的儀控設備使用的技術指標主要還是要參考國外的IEEE1050-1996進行制定。適用該標準，對于我國第三代核電站的建設來說，具有更加現實的設計指導意義[2]。

3 接地與屏蔽的總體要求

就國內的第三代核電站的建設現狀來說，在接地和防雷系統的設計中間，相較于前面兩代，表現出了更加專業化的設計要求，就像對于儀控接地進行設計的時候也有了相關的技術標準，比如說IEEE142等都對于我國儀控設備的防雷擊地等方面做出了相關的精確化技術要求，這位我國相關一起的設計也提出了更高的要求，通過相關的接地和屏蔽設備之后，要保證相關的儀器以及使用的計算機等設備盡可能的不受到相關的噪聲信號的影響。儀控接地系統采用一點接地（參考IEEE1050-1996），而場內的其他儀表以及計算機都要使用地母線等方式來進行放射性的接地方式，保證接地路線的安全性。就核電站使用的放射狀接地系統來說，它是利用一個點來對于整體的接地網實現連接，而且不能和其他的接地系統產生回路現象。需要保證信號接地和保護接地之間是不關聯的獨立接地。對于共同接地點的情況，一般時不要出現，除非發生接地系統中間不能出現接地回路的發生，這種情況下就需要考慮使用共用接地點[3]。

4 第三代非能動核電廠儀蔽層和接地的合理性

（1）對于電勢差及閃電、系統故障引起的共模電壓弊端：

①電纜屏蔽層通過EMC電纜連接器（EMCgland）連接到設備外殼，通件接線盒，接線盒和其他結構。連接到這種結構的接地是設備接地，而不是傳統接地設計中的信號接地。

②典型的現場側傳感器未連接到信號參考地。因此，盡管由于屏蔽接地點的電位差而引入共模電壓VCM，但是所產生的電流ICM僅通過屏蔽層而不耦合到信號環路。

（2）對于屏蔽層短路的問題，更應依靠電纜規范要求和防雷接地子系統和儀表控制接地子系統的總體設計，充分考慮電纜屏蔽層在瞬態作用下不會短路發生。

（3）由于第三代無源核電項目，儀表電路采用4～20mA電流驅動的平衡電路。因此，由磁場通量引入屏蔽的電流將在芯線中形成相反極性的ICM，從而消除由于磁場通量而引入芯線的噪聲。

5 新建核電項目中儀控設備接地方案的建議

就目前的國內的實際情況來說，對于核電廠的儀控設備的屏蔽和接地，使用設備殼接地和電纜屏蔽相對較說，屬于驗證階段，但是就國外的相關核電工程來說，這種技術已經使用的比較成熟了。所以對于后續的核電項目來說，如果要保證儀控設備的電磁兼容性，使用電磁兼容電纜的連接頭把電纜屏蔽層兩頭與殼體接口連接是比較好的連接方案。

就設計指導的角度去分析，對于在建核電站的屏蔽和接地方案的研究，有助于我們為將來建設的核電站項目的提前進行一個儀控系統方案驗證，同時，結合我國過去的核電站儀控系統的相關經驗，通過系列的驗證，能為我國核電工程項目在設備接地以及電磁屏蔽方面提供一個更加合理化的方案，保證我國在該領域方面能夠取得應該有的成績。