核電廠控制室盤(pán)臺(tái)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)與分析

摘要：文章描述了核電廠控制室盤(pán)臺(tái)的射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)及要求、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)布置及試驗(yàn)流程，并對(duì)試驗(yàn)的要求進(jìn)行了分析和比對(duì)，最后通過(guò)試驗(yàn)實(shí)例證明了試驗(yàn)的可行性和合理性，并得到了盤(pán)臺(tái)通過(guò)該試驗(yàn)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：核電廠控制；室盤(pán)臺(tái)；射頻輻射；抗擾度

中圖分類號(hào)：TM772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）17-0114-02

1 概述

控制室控制盤(pán)臺(tái)是安裝了監(jiān)視和控制電廠所使用部件的屏的組合體，是實(shí)現(xiàn)核電廠在其所有運(yùn)行和事故工況下安全與有效地運(yùn)行的重要人機(jī)接口資源和設(shè)施。盤(pán)臺(tái)所處的控制室環(huán)境人員使用的手機(jī)、通信系統(tǒng)的無(wú)線電廣播等都是電磁輻射的來(lái)源。為了防止射頻電磁干擾帶來(lái)誤驅(qū)動(dòng)或不驅(qū)動(dòng)，確保盤(pán)臺(tái)能執(zhí)行其要求的功能，有必要對(duì)盤(pán)臺(tái)進(jìn)行射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、要求及分析

2.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、要求

根據(jù)RG1.180，試驗(yàn)遵守的標(biāo)準(zhǔn)為IEC61000-4-3（1995版），試驗(yàn)等級(jí)：水平3：10V/m：26MHz～1GHz；CE認(rèn)證試驗(yàn)等級(jí)為：10V/m：80MHz～1GHz；3V/m：1.4GHz～2.0GHz；1V/m：2.0GHz～2.7GHz。性能準(zhǔn)則：性能準(zhǔn)則A。

2.2 試驗(yàn)要求分析

試驗(yàn)等級(jí)的選擇分析：等級(jí)1為低電平的電磁輻射環(huán)境。等級(jí)2為中等電磁輻射環(huán)境。等級(jí)3為嚴(yán)酷的電磁輻射環(huán)境，如一般典型的工業(yè)環(huán)境。等級(jí)×為一開(kāi)放的等級(jí)，可通過(guò)用戶和設(shè)備制造商協(xié)商或在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)備說(shuō)明書(shū)中規(guī)定。通常受試設(shè)備的試驗(yàn)等級(jí)是根據(jù)其最終安裝環(huán)境的電磁情況來(lái)選擇的。盤(pán)臺(tái)最終安裝在核電廠主控制室和遠(yuǎn)距離停堆室內(nèi)，屬于典型的工業(yè)環(huán)境。

抗擾度試驗(yàn)的性能準(zhǔn)則分析：性能準(zhǔn)則A：在試驗(yàn)過(guò)程中和試驗(yàn)之后，設(shè)備應(yīng)能按預(yù)定要求工作。在設(shè)備按預(yù)定要求使用時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)制造商所規(guī)定的性能等級(jí)以下的性能劣化或功能喪失。性能準(zhǔn)則B：在試驗(yàn)之后，設(shè)備應(yīng)能按預(yù)定要求工作。在設(shè)備按預(yù)定要求使用時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)制造商所規(guī)定的性能等級(jí)以下的性能劣化或功能喪失。性能準(zhǔn)則C：允許暫時(shí)的功能喪失，但要求功能能夠自己恢復(fù)或可以通過(guò)控制來(lái)進(jìn)行恢復(fù)。

根據(jù)上述性能準(zhǔn)則的定義，受試設(shè)備的性能準(zhǔn)則是根據(jù)其使用性能來(lái)選擇的。盤(pán)臺(tái)包括1E級(jí)和非1E級(jí)設(shè)備，要求其在核電廠所有運(yùn)行和事故工況下安全與有效地運(yùn)行。因此盤(pán)臺(tái)的性能準(zhǔn)則應(yīng)為A。

對(duì)于IEC61000-4-3（1995版）中試驗(yàn)的頻率范圍為80MHz～1GHz，IEC61000-4-3（2002版）則把試驗(yàn)的頻率范圍拓寬到2GHz。根據(jù)EN61000-6-2-2005的要求，CE認(rèn)證的范圍為26MHz～2.7GHz。

3 試驗(yàn)設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)采用的試驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)表1：

4 試驗(yàn)布置

4.1 場(chǎng)的校驗(yàn)布置

在正式試驗(yàn)前，要對(duì)場(chǎng)進(jìn)行校驗(yàn)。場(chǎng)的校驗(yàn)應(yīng)該在要進(jìn)行試驗(yàn)的暗室中進(jìn)行，在受試設(shè)備將放置的位置處放置一個(gè)各項(xiàng)同性的場(chǎng)探頭，其作用是對(duì)場(chǎng)發(fā)射天線發(fā)射的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量，獲得場(chǎng)強(qiáng)的實(shí)測(cè)值。場(chǎng)探頭距離場(chǎng)發(fā)射天線的距離為3m。在場(chǎng)發(fā)射天線與場(chǎng)探頭之間用吸波材料減少地面的反射。具體場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)的布置如圖1所示。

圖1 場(chǎng)的校驗(yàn)布置圖

4.2 試驗(yàn)布置

實(shí)際試驗(yàn)的布置與校驗(yàn)布置的主要區(qū)別在于：在放置場(chǎng)探頭的位置替換為實(shí)際受試設(shè)備，場(chǎng)探頭就不需要再放置在暗室內(nèi)。實(shí)際布置時(shí)，需要注意受試設(shè)備應(yīng)該放置在一個(gè)0.1m高的非導(dǎo)電支撐板上，一般為木板。具體試驗(yàn)布置如圖2所示：

圖2 實(shí)際試驗(yàn)布置圖

5 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)開(kāi)始前應(yīng)對(duì)受試設(shè)備進(jìn)行一個(gè)基準(zhǔn)功能試驗(yàn)，建立受試設(shè)備的基本功能記錄。對(duì)于射頻電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)，在試驗(yàn)前需要對(duì)場(chǎng)進(jìn)行校驗(yàn)。在射頻電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)期間，為了確保受試設(shè)備能夠完全被輻射干擾所覆蓋到，需要把受試設(shè)備的四個(gè)面分別朝向發(fā)射天線進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)結(jié)束后，為了檢查受試設(shè)備是否能夠抵抗給定的干擾水平，需要進(jìn)行試驗(yàn)后的功能驗(yàn)證試驗(yàn)。具體試驗(yàn)的流程如下：（1）基準(zhǔn)功能試驗(yàn)；（2）電波暗室內(nèi)場(chǎng)的校驗(yàn)；（3）射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)；（4）基準(zhǔn)功能試驗(yàn)（驗(yàn)證）。

其中第三項(xiàng)試驗(yàn)又包括下面各項(xiàng)：

6 試驗(yàn)案例

下面通過(guò)盤(pán)臺(tái)樣機(jī)試驗(yàn)來(lái)說(shuō)明射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)。

首先是盤(pán)臺(tái)樣機(jī)的基準(zhǔn)功能試驗(yàn)。檢查設(shè)備的外觀，檢查盤(pán)上安裝的開(kāi)關(guān)的功能是否正常。經(jīng)過(guò)目測(cè)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外部破損。開(kāi)關(guān)通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)際操作開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能完好。

其次是場(chǎng)的校驗(yàn)。場(chǎng)的校驗(yàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在要求的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行，總共需要用到3種天線，每種天線需要進(jìn)行水平和垂直兩個(gè)極性的校驗(yàn)。

再次是射頻電磁場(chǎng)輻射試驗(yàn)。

最后進(jìn)行盤(pán)臺(tái)樣機(jī)的功能驗(yàn)證試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在給定的射頻電磁場(chǎng)輻射干擾期間和之后，設(shè)備的功能完好，滿足性能準(zhǔn)則A的要求。盤(pán)臺(tái)樣機(jī)通過(guò)了該項(xiàng)試驗(yàn)。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)核電廠控制室盤(pán)臺(tái)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)，試驗(yàn)方法滿足RG1.180中關(guān)于該試驗(yàn)的要求。盤(pán)臺(tái)樣機(jī)在試驗(yàn)期間和之后都能滿足要求的功能，沒(méi)有性能下降的情況。

參考文獻(xiàn)

[1] U.S.NRC Regulatory Guide 1.180，Revision 1，“Guidelines for Evaluating Electromagnetic and Radio-Frequency Interface in Safety-Related. Instrumentation and Control Systems，” U.S. Nuclear Regulatory Commission， October 2003.

[2] IEC 61000-4-3. “Electromagnetic compatibility（EMC）-Part 4-3：Testing and measurement techniques Radiated，radio-frequency，electrostatic field immunity test，” International Electrotechnical Committee， 1995.

作者簡(jiǎn)介：謝睿（1981—），女，供職于上海核工程研究設(shè)計(jì)院，碩士，研究方向：核電廠儀表和控制系統(tǒng)

設(shè)計(jì)。