核電廠重要廠用水管道雜散電流檢測處理

于 雷 張福兵 孫風慶

（中廣核工程有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引言

重要廠用水系統（Essential Service Water System，簡稱SEC），是核電廠重要冷卻水系統主要作用是一回路釋放到安全殼內的熱量通過熱交換器排向RRI系統，然后再由重要廠用水系統排向大海，每臺機組重要廠用水系統設有兩條獨立輸水管道（A列和B列）。

管道防腐是核電廠重要廠用水系統穩定運行的關鍵，一旦防腐系統失效重要廠用水系統管道會在海水中以極快的速率被腐蝕。嚴重情況下重要廠用水系統將停止運行進行管道內防腐處理及涂層恢復，這不但直接導致核電站運行機組的停機停堆，還會耗費大量人力和物力，重要廠用水系統管道也會因此縮短使用壽命。封閉的工作環境并與多個系統接口使重要廠用水系統管道防腐成為核電廠陰極保護防腐的難題。工作人員在陰極保護系統運行的巡視中發現，在恒電位運行的模式下，系統反饋的管道保護電位最小保護電位在-780mv時核電廠重要廠用水管道上個別電極電位達到-1030mv，管道的保護電位存在較大的落差。雖然管道暫時在保護電位范圍之內，但是從長期運行的角度看，隨著管道絕緣的下降，處在最小保護電位的位置會處在欠保護的狀態。換言之，處于此位置的管道會失去保護發生腐蝕，導致管道開裂。如將陰極保護系統切換至“恒電流運行”的模式對管道進一步極化的話，會有部分位置的保護電位過負，處于該位置的管道會出現過保護會發生析氫腐蝕導致“氫脆”。陰極保護系統也會因過保護故障系統跳閘。從環境的電學狀態及被保護結構物腐蝕角度分析，核電廠重要廠用水管道可能存在雜散電流的腐蝕。根據我國標準SY/T 0017-96規定管地電位正向偏移20mV可以確認存在直流干擾，也就是說該處存在雜散電流腐蝕的危險，需重點防護。國標進一步規定管地電位正向偏移100mV時，管道必須采取相應的防護措施。

陰極保護工作人員根據此依據，對核電廠重要廠用水管道電位進行分段測量。尚未安裝于管道的絕緣法蘭用1000V兆歐表測量其絕緣電阻。用磁性接頭將兆歐表輸入端的測量導線壓接在絕緣法蘭兩側的短管上，移動兆歐表手柄至規定轉速，持續10s，此時穩定指示值即為絕緣法蘭的絕緣電阻。已安裝在管道上的絕緣法蘭用電位法判斷其絕緣性能。并用數字萬用表分別測定非保護側的自然電位（V1）和通電后的對地電位（V2），以及保護側通電后的對地電位（V3）。如果V2與V1接近對于輔助陽極、對角線長度大于8米的犧牲陽極組，接地電阻采用接地電阻儀測量。圖1為使用ZC-8型接地電阻儀的兩種測量方式接線示意圖，可根據測試場地任擇一種。

圖1 接地電阻測試接線示意圖

說明：

L為陽極埋設區長度；

d12為接地電阻測量儀電位極至陽極距離；

d13為接地電阻測量儀電流極至陽極距離。

采用圖A測量時，在海水中電阻率較均勻地區取d13=2L，d12=L。海水中電阻率不均勻地區，取d13=3L，d12=1.7L。測量過程中，電位極沿接地陽極與電流極的連線移動三次，每次移動距離為d13的5%左右，若三次測量值較接近即可。否則應加大d13長度，再行測量。

陽極接地電阻也可采用圖（b）所示三角形接法測量，此時d13=d12≥2L 。認為絕緣性能良好。如果|V2|＞|V1|或V2與V3接近則絕緣性能不良。

最終發現核電廠重要廠用水系統管道端部的管地電位正向偏移在20mV與100mV的范圍之內。經相關人員檢查研究發現核電廠重要廠用水管道端部接地絕緣地差，尤其是管道端部周圍有非保護管道穿越與保護管道交錯或平行。這使陰極保護系統在保護的同時也成為了一個重要的雜散電流源，使端部的保護電流流失從而導致產生較正的電位。此區域內的管道和其他金屬結構物必定也會受到干擾作用使部分管道保護電位未達到理想的保護電位，而如果利用恒電流模式使端部管道接近理想的保護電位的話，陰極保護運行一段時間就會有部分管道的電位會超過保護值，影響核電站的安全運行。核電廠的陰極保護工作人員通過對管道電位的測量精確的判斷出存在雜散電流的位置后對該處位置進行重點防護，通過以下手段對核電廠重要廠用水管道進行防護：

（1）將管道電流分散區域納入陰極保護系統；

（2）按照SY/T 0017、GB/T 50698的規定設置防護裝置或其它防護措施，并達到規定的排流效果；

（3）受干擾構筑物如系裸露狀態可加涂層，并重新涂覆被保護構筑物并增加屏蔽；調節交互干擾區所屬的恒電位儀輸出電流。

通過定期對重要廠用水管道雜散電流進行測量和處理，使其運行條件在整個使用壽命中得到有效的保護。利用相對獨立的診斷信息配合防腐保護裝置確保管道陰極保護系統的穩定性與實效（可靠）性，解決了重要廠用水系統管道易腐蝕又難以監測的技術難題。有效的預防了陰極保護系統受雜散電流的干擾，避免了SEC管道長期運行中被腐蝕的風險，保證了機組的正常運行。實現了核電系統冷源防腐需持續的改進目標取得了非常好的使用效果。