淺談核電廠儀控設(shè)備的接地及屏蔽

劉吉亮

國核工程有限公司 上海 200233

對(duì)于與核電站安全運(yùn)行來說，儀控設(shè)備的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。而儀控設(shè)備的安全性的實(shí)現(xiàn)，主要是要保證儀控設(shè)備的接地安全和電磁屏蔽安全。本文就我國相關(guān)行業(yè)中間接地屏蔽的相關(guān)規(guī)范問題站看研究，找到我國第三代非能動(dòng)核電站工程中間應(yīng)該采取什么樣的接地屏蔽技術(shù)，從而為我國的未來核電站項(xiàng)目建設(shè)找到一個(gè)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(yùn)行來說中，很多的干擾源都有可能導(dǎo)致核電廠在運(yùn)行中間發(fā)生信號(hào)失真的問題存在，這種問題對(duì)于核電站來說，既有可能造成核電站相關(guān)是測量設(shè)備被干擾，從而造成測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，進(jìn)而引起嚴(yán)重的安全隱患，這種安全隱患甚至有可能導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備被損毀的情況發(fā)生。尤其是到了今天，核電站的運(yùn)行管理中間，大量的使用計(jì)算機(jī)設(shè)備，這些設(shè)備相較于傳統(tǒng)的設(shè)備更加容易受到電磁干擾影響，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象發(fā)生。

就目前核電站使用的全數(shù)字化集散式儀控系統(tǒng)[1]來說，這種設(shè)備對(duì)于電磁干擾反應(yīng)更加的敏感，所以在運(yùn)行中間對(duì)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(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中間就有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測的實(shí)效現(xiàn)象發(fā)生，從而降低設(shè)備的可靠性，為核電站的安全運(yùn)行帶來隱患。所以，對(duì)于儀控設(shè)備來說，如何保證有效地實(shí)現(xiàn)接地屏蔽和接地控制噪音，是保證相關(guān)儀器穩(wěn)定運(yùn)行的前提。

就儀器接地的即使來說，目前常用的接地技術(shù)包括兩種類型，分別是保護(hù)接地和工作接地。對(duì)于保護(hù)接地來說，就是要保證設(shè)別在運(yùn)行之后，無論是設(shè)備的外殼的設(shè)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(shè)備使用工作人員的使用安全，同時(shí)也要保證通過接地技術(shù)將相應(yīng)的電磁干擾信號(hào)傳到出去，保證電磁信號(hào)不會(huì)干擾到儀表正常的運(yùn)行和監(jiān)控。

2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

就我國的核電站相關(guān)儀控設(shè)備的接地和屏蔽的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要執(zhí)行的是我國1998年發(fā)布的EJ/T1065-1998，這個(gè)準(zhǔn)則是參照國外的RDTC1-1T-1973有關(guān)技術(shù)準(zhǔn)則進(jìn)行指定的，但是就國外的目前的相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)則來說，RDTC1-1T-1973已經(jīng)被IEEE1050-1989所取代，這部新的準(zhǔn)則相較于RDTC1-1T-1973來說，對(duì)于儀控設(shè)備的相關(guān)細(xì)節(jié)方面的規(guī)范更加嚴(yán)格，尤其是對(duì)于核電廠這種環(huán)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)上面，指定的相對(duì)更加科學(xué)，所以，我國目前的再見的第三代核電站相關(guān)的儀控設(shè)備使用的技術(shù)指標(biāo)主要還是要參考國外的IEEE1050-1996進(jìn)行制定。適用該標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于我國第三代核電站的建設(shè)來說，具有更加現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)意義[2]。

3 接地與屏蔽的總體要求

就國內(nèi)的第三代核電站的建設(shè)現(xiàn)狀來說，在接地和防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中間，相較于前面兩代，表現(xiàn)出了更加專業(yè)化的設(shè)計(jì)要求，就像對(duì)于儀控接地進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候也有了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，比如說IEEE142等都對(duì)于我國儀控設(shè)備的防雷擊地等方面做出了相關(guān)的精確化技術(shù)要求，這位我國相關(guān)一起的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，通過相關(guān)的接地和屏蔽設(shè)備之后，要保證相關(guān)的儀器以及使用的計(jì)算機(jī)等設(shè)備盡可能的不受到相關(guān)的噪聲信號(hào)的影響。儀控接地系統(tǒng)采用一點(diǎn)接地（參考IEEE1050-1996），而場內(nèi)的其他儀表以及計(jì)算機(jī)都要使用地母線等方式來進(jìn)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(tǒng)來說，它是利用一個(gè)點(diǎn)來對(duì)于整體的接地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)連接，而且不能和其他的接地系統(tǒng)產(chǎn)生回路現(xiàn)象。需要保證信號(hào)接地和保護(hù)接地之間是不關(guān)聯(lián)的獨(dú)立接地。對(duì)于共同接地點(diǎn)的情況，一般時(shí)不要出現(xiàn)，除非發(fā)生接地系統(tǒng)中間不能出現(xiàn)接地回路的發(fā)生，這種情況下就需要考慮使用共用接地點(diǎn)[3]。

4 第三代非能動(dòng)核電廠儀蔽層和接地的合理性

（1）對(duì)于電勢差及閃電、系統(tǒng)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(shè)備外殼，通件接線盒，接線盒和其他結(jié)構(gòu)。連接到這種結(jié)構(gòu)的接地是設(shè)備接地，而不是傳統(tǒng)接地設(shè)計(jì)中的信號(hào)接地。

②典型的現(xiàn)場側(cè)傳感器未連接到信號(hào)參考地。因此，盡管由于屏蔽接地點(diǎn)的電位差而引入共模電壓VCM，但是所產(chǎn)生的電流ICM僅通過屏蔽層而不耦合到信號(hào)環(huán)路。

（2）對(duì)于屏蔽層短路的問題，更應(yīng)依靠電纜規(guī)范要求和防雷接地子系統(tǒng)和儀表控制接地子系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，充分考慮電纜屏蔽層在瞬態(tài)作用下不會(huì)短路發(fā)生。

（3）由于第三代無源核電項(xiàng)目，儀表電路采用4～20mA電流驅(qū)動(dòng)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(xiàng)目中儀控設(shè)備接地方案的建議

就目前的國內(nèi)的實(shí)際情況來說，對(duì)于核電廠的儀控設(shè)備的屏蔽和接地，使用設(shè)備殼接地和電纜屏蔽相對(duì)較說，屬于驗(yàn)證階段，但是就國外的相關(guān)核電工程來說，這種技術(shù)已經(jīng)使用的比較成熟了。所以對(duì)于后續(xù)的核電項(xiàng)目來說，如果要保證儀控設(shè)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(shè)計(jì)指導(dǎo)的角度去分析，對(duì)于在建核電站的屏蔽和接地方案的研究，有助于我們?yōu)閷斫ㄔO(shè)的核電站項(xiàng)目的提前進(jìn)行一個(gè)儀控系統(tǒng)方案驗(yàn)證，同時(shí)，結(jié)合我國過去的核電站儀控系統(tǒng)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過系列的驗(yàn)證，能為我國核電工程項(xiàng)目在設(shè)備接地以及電磁屏蔽方面提供一個(gè)更加合理化的方案，保證我國在該領(lǐng)域方面能夠取得應(yīng)該有的成績。