核電站電氣貫穿件安裝后電氣性能試驗(yàn)方法研究

陳海峰

（中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司，廣東 深圳 518100）

核電廠電氣貫穿件是供各類導(dǎo)體貫穿安全殼的專用電氣設(shè)備，是安全殼壓力邊界的組成部分，即使在各種事故工況（包括失水、地震）下，仍能維持設(shè)備自身的電氣連續(xù)性以及安全殼壓力邊界的完整性。電氣貫穿件現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)和電氣性能試驗(yàn)，以驗(yàn)證電氣貫穿件的密封性能和電氣性能合格。

根據(jù)《核電廠安全殼電氣貫穿件》GB/T13538-2017要求，電氣貫穿件安裝完成后，進(jìn)行的電氣試驗(yàn)有介電強(qiáng)度、絕緣電阻、連續(xù)性。

核電廠電氣貫穿件包括中壓電氣貫穿件和低壓電氣貫穿件，其中低壓電氣貫穿件包含低壓動(dòng)力電氣貫穿件、低壓控制和儀表電氣貫穿件、低壓測(cè)量電氣貫穿件（含同軸電氣貫穿件），分別由中壓導(dǎo)體組件、低壓動(dòng)力/儀表/控制導(dǎo)體組件、同軸導(dǎo)體組件實(shí)現(xiàn)不同類型電氣貫穿件的功能。在進(jìn)行電氣性能試驗(yàn)時(shí)，需要根據(jù)導(dǎo)體組件存在單芯、多芯、同軸導(dǎo)體組件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同的電氣性能試驗(yàn)方法，確保電氣貫穿件電氣性能符合要求，提高試驗(yàn)效率。

1 電氣貫穿件導(dǎo)體組件的組成

電氣貫穿件所有的電氣性能均通過導(dǎo)體組件來實(shí)現(xiàn)，低壓電氣貫穿件導(dǎo)體組件的組成如表1所示。

中壓電氣貫穿件由三根中壓導(dǎo)體組件和一根接地導(dǎo)體組件組成，中壓電氣貫穿件導(dǎo)體組件的規(guī)格如表2所示。

從電氣貫穿件導(dǎo)體組件的結(jié)構(gòu)組成可以看出，導(dǎo)體組件的芯線有單芯、多芯和同軸導(dǎo)體組件，在電氣性能試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)導(dǎo)體組件的特點(diǎn)采取適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法。

表1 低壓貫穿件導(dǎo)體組件組成

表2 中壓貫穿件導(dǎo)體組件組成

2 電氣性能試驗(yàn)技術(shù)要求

2．1 介電強(qiáng)度試驗(yàn)

（1）中壓電氣貫穿件，在每根導(dǎo)體和其余導(dǎo)體與接地導(dǎo)體之間施加50Hz、27kV的工頻交流電壓，在1分鐘之內(nèi)不得出現(xiàn)閃絡(luò)或擊穿。

（2）低壓動(dòng)力、控制、儀表、同軸電氣貫穿件，在每一導(dǎo)體組件的每一饋通導(dǎo)體與其余導(dǎo)體和地之間施加50Hz、2kV工頻交流試驗(yàn)電壓，在1分鐘內(nèi)不得出現(xiàn)閃絡(luò)或擊穿。

（3）同軸電氣貫穿件需要在內(nèi)導(dǎo)體與屏蔽層之間施加50Hz、2.5kV工頻交流試驗(yàn)電壓，泄漏電流報(bào)警限定值為10mA，在1分鐘內(nèi)不得出現(xiàn)閃絡(luò)或擊穿；屏蔽層與地之間施加50Hz、0.5kV工頻交流試驗(yàn)電壓,在1分鐘內(nèi)不得出現(xiàn)閃絡(luò)或擊穿。

2．2 絕緣電阻試驗(yàn)

（1）中壓動(dòng)力電氣貫穿件絕緣要求，在每根導(dǎo)體與接地導(dǎo)體之間施加DC2000V測(cè)試電壓時(shí)，絕緣電阻大于108歐姆。

（2）低壓動(dòng)力、控制和常規(guī)儀表電氣貫穿件絕緣要求，在每根導(dǎo)體組件的每一饋通導(dǎo)體與其余導(dǎo)體和地之間施加DC500V測(cè)試電壓時(shí)，絕緣電阻值應(yīng)大于107歐姆。

（3）低壓同軸電氣貫穿件絕緣要求，在同軸電氣貫穿件內(nèi)導(dǎo)體與屏蔽層間施加DC500V測(cè)試電壓時(shí)，絕緣電阻值大于1011歐姆；在屏蔽層與地之間施加DC500V測(cè)試電壓時(shí)，屏蔽層與地之間的絕緣電阻大于105歐姆。

2．3 導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)

所有電氣貫穿件的每一饋通導(dǎo)體應(yīng)與接線端子或線鼻子、導(dǎo)體連接器可靠連接，同一饋通導(dǎo)體殼內(nèi)、殼外一一對(duì)應(yīng)，即同一饋通導(dǎo)體在電氣貫穿件兩端標(biāo)識(shí)一致并與接線端子的分布位置相對(duì)應(yīng)。

3 試驗(yàn)方法

3．1 介電強(qiáng)度試驗(yàn)

設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢且氣密性試驗(yàn)合格后方能進(jìn)行電氣性能試驗(yàn)。電氣貫穿件介電強(qiáng)度試驗(yàn)按如下方法接線。

（1）多芯導(dǎo)體組件接線。檢測(cè)前將被測(cè)導(dǎo)體與絕緣電阻檢測(cè)儀表的高壓正極連通，多芯導(dǎo)體組件上的其余導(dǎo)體線芯和金屬外殼短接作為輔助電極接絕緣電阻檢測(cè)儀表高壓負(fù)極，接線如圖1所示。

圖1 多芯導(dǎo)體組件接線示意圖

（2）單芯導(dǎo)體組件接線。檢測(cè)前將單芯導(dǎo)體與絕緣電阻檢測(cè)儀器的高壓正極連通，把金屬外殼作為輔助電極接檢測(cè)儀器高壓負(fù)極。

圖2 單芯導(dǎo)體組件接線示意圖

（3）同軸電氣貫穿件接線：若對(duì)同軸導(dǎo)體的線芯與屏蔽層間進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，應(yīng)分別在其線芯與屏蔽層間（線芯接檢測(cè)儀器的高壓正極、屏蔽層接高壓負(fù)極），屏蔽層與導(dǎo)體保護(hù)套管間（屏蔽層檢測(cè)儀器的高壓正極，外殼接儀器的高壓負(fù)極）分別施加檢驗(yàn)電壓，接線時(shí)可參照下圖所示方法進(jìn)行接線。

圖3 同軸導(dǎo)體組件接線示意圖

被檢導(dǎo)體在施加規(guī)定的檢驗(yàn)電壓、泄漏電流報(bào)警值設(shè)定為10mA和持續(xù)時(shí)間1min內(nèi)無任何擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象，則可認(rèn)為該導(dǎo)體通過介電強(qiáng)度檢測(cè)。該次檢驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)詳細(xì)記錄測(cè)量結(jié)果，對(duì)檢測(cè)完畢的芯線進(jìn)行標(biāo)記和隔離。

3．2 絕緣電阻試驗(yàn)

在介電強(qiáng)度檢測(cè)完畢并待被檢導(dǎo)體溫度穩(wěn)定后方能進(jìn)行絕緣電阻檢測(cè)，電纜接線方法與介電強(qiáng)度試驗(yàn)的接線方法基本相同，對(duì)于單芯導(dǎo)體組件和同軸導(dǎo)體組件，為了消除表面泄漏電流的影響和提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度，在導(dǎo)體上還應(yīng)按照?qǐng)D2所示連接好輔助極。

在高壓正極與負(fù)極端施加規(guī)定的檢測(cè)電壓，直至測(cè)量值達(dá)到穩(wěn)定后讀數(shù)。檢測(cè)并記錄實(shí)際測(cè)試電壓和絕緣電阻值后停止檢測(cè)并進(jìn)行放電后標(biāo)記隔離。

3．3 導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)

導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)在絕緣電阻檢測(cè)后進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括電氣貫穿件兩端相同編號(hào)導(dǎo)體是否對(duì)應(yīng)、是否連通。具體實(shí)驗(yàn)方法如下：接線：檢測(cè)開始前必須對(duì)導(dǎo)體組件兩側(cè)的永久性線芯編號(hào)進(jìn)行一致性檢查，把在電氣貫穿件的任意兩根待測(cè)線芯一邊短接后與另外一邊對(duì)該兩根線芯進(jìn)行測(cè)量；或者采取把待測(cè)導(dǎo)體一端與外殼連接，使得該待測(cè)導(dǎo)體的另一端與外殼作為一個(gè)連續(xù)體來進(jìn)行測(cè)量。將數(shù)字式萬用表調(diào)至蜂鳴器通斷檢測(cè)檔，并將正、負(fù)極表筆與待測(cè)導(dǎo)體和外殼可靠連通。若蜂鳴器持續(xù)響，則該檢測(cè)導(dǎo)體滿足導(dǎo)體連續(xù)性及分配性要求，停止檢測(cè)并記錄檢測(cè)結(jié)果后標(biāo)記隔離。

4 結(jié)語

通過對(duì)電氣貫穿件導(dǎo)體組件的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)導(dǎo)體組件存在多芯、單芯、同軸導(dǎo)體的特點(diǎn)，分別按照不同的電氣性能試驗(yàn)方法，根據(jù)電氣貫穿件的電氣技術(shù)要求，對(duì)電氣貫穿件分別進(jìn)行了介電強(qiáng)度、絕緣電阻、導(dǎo)體連續(xù)性測(cè)試，共完成核電廠安全殼上79個(gè)電氣貫穿件的測(cè)試，通過對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，對(duì)不符合要求的情況進(jìn)行了處理，保證了所有電氣貫穿件的電氣性能滿足技術(shù)要求，可以投入運(yùn)行使用。