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(fēng)慶

（中廣核工程有限公司，遼寧 大連 116000）

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重要廠用水系統(tǒng)（Essential Service Water System，簡稱SEC），是核電廠重要冷卻水系統(tǒng)主要作用是一回路釋放到安全殼內(nèi)的熱量通過熱交換器排向RRI系統(tǒng)，然后再由重要廠用水系統(tǒng)排向大海，每臺機(jī)組重要廠用水系統(tǒng)設(shè)有兩條獨(dú)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(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，一旦防腐系統(tǒng)失效重要廠用水系統(tǒng)管道會在海水中以極快的速率被腐蝕。嚴(yán)重情況下重要廠用水系統(tǒng)將停止運(yùn)行進(jìn)行管道內(nèi)防腐處理及涂層恢復(fù)，這不但直接導(dǎo)致核電站運(yùn)行機(jī)組的停機(jī)停堆，還會耗費(fèi)大量人力和物力，重要廠用水系統(tǒng)管道也會因此縮短使用壽命。封閉的工作環(huán)境并與多個(gè)系統(tǒng)接口使重要廠用水系統(tǒng)管道防腐成為核電廠陰極保護(hù)防腐的難題。工作人員在陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的巡視中發(fā)現(xiàn)，在恒電位運(yùn)行的模式下，系統(tǒng)反饋的管道保護(hù)電位最小保護(hù)電位在-780mv時(shí)核電廠重要廠用水管道上個(gè)別電極電位達(dá)到-1030mv，管道的保護(hù)電位存在較大的落差。雖然管道暫時(shí)在保護(hù)電位范圍之內(nèi)，但是從長期運(yùn)行的角度看，隨著管道絕緣的下降，處在最小保護(hù)電位的位置會處在欠保護(hù)的狀態(tài)。換言之，處于此位置的管道會失去保護(hù)發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致管道開裂。如將陰極保護(hù)系統(tǒng)切換至“恒電流運(yùn)行”的模式對管道進(jìn)一步極化的話，會有部分位置的保護(hù)電位過負(fù)，處于該位置的管道會出現(xiàn)過保護(hù)會發(fā)生析氫腐蝕導(dǎo)致“氫脆”。陰極保護(hù)系統(tǒng)也會因過保護(hù)故障系統(tǒng)跳閘。從環(huán)境的電學(xué)狀態(tài)及被保護(hù)結(jié)構(gòu)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(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0017-96規(guī)定管地電位正向偏移20mV可以確認(rèn)存在直流干擾，也就是說該處存在雜散電流腐蝕的危險(xiǎn)，需重點(diǎn)防護(hù)。國標(biāo)進(jìn)一步規(guī)定管地電位正向偏移100mV時(shí)，管道必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

陰極保護(hù)工作人員根據(jù)此依據(jù)，對核電廠重要廠用水管道電位進(jìn)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(dǎo)線壓接在絕緣法蘭兩側(cè)的短管上，移動兆歐表手柄至規(guī)定轉(zhuǎn)速，持續(xù)10s，此時(shí)穩(wěn)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(shù)字萬用表分別測定非保護(hù)側(cè)的自然電位（V1）和通電后的對地電位（V2），以及保護(hù)側(cè)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(jù)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(shè)區(qū)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(shí)，在海水中電阻率較均勻地區(qū)取d13=2L，d12=L。海水中電阻率不均勻地區(qū)，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(yīng)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(shí)d13=d12≥2L 。認(rèn)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(fā)現(xiàn)核電廠重要廠用水系統(tǒng)管道端部的管地電位正向偏移在20mV與100mV的范圍之內(nèi)。經(jīng)相關(guān)人員檢查研究發(fā)現(xiàn)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(hù)管道穿越與保護(hù)管道交錯或平行。這使陰極保護(hù)系統(tǒng)在保護(hù)的同時(shí)也成為了一個(gè)重要的雜散電流源，使端部的保護(hù)電流流失從而導(dǎo)致產(chǎn)生較正的電位。此區(qū)域內(nèi)的管道和其他金屬結(jié)構(gòu)物必定也會受到干擾作用使部分管道保護(hù)電位未達(dá)到理想的保護(hù)電位，而如果利用恒電流模式使端部管道接近理想的保護(hù)電位的話，陰極保護(hù)運(yùn)行一段時(shí)間就會有部分管道的電位會超過保護(hù)值，影響核電站的安全運(yùn)行。核電廠的陰極保護(hù)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(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，通過以下手段對核電廠重要廠用水管道進(jìn)行防護(hù)：

（1）將管道電流分散區(qū)域納入陰極保護(hù)系統(tǒng)；

（2）按照SY/T 0017、GB/T 50698的規(guī)定設(shè)置防護(hù)裝置或其它防護(hù)措施，并達(dá)到規(guī)定的排流效果；

（3）受干擾構(gòu)筑物如系裸露狀態(tài)可加涂層，并重新涂覆被保護(hù)構(gòu)筑物并增加屏蔽；調(diào)節(jié)交互干擾區(qū)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(jìn)行測量和處理，使其運(yùn)行條件在整個(gè)使用壽命中得到有效的保護(hù)。利用相對獨(dú)立的診斷信息配合防腐保護(hù)裝置確保管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與實(shí)效（可靠）性，解決了重要廠用水系統(tǒng)管道易腐蝕又難以監(jiān)測的技術(shù)難題。有效的預(yù)防了陰極保護(hù)系統(tǒng)受雜散電流的干擾，避免了SEC管道長期運(yùn)行中被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，保證了機(jī)組的正常運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了核電系統(tǒng)冷源防腐需持續(xù)的改進(jìn)目標(biāo)取得了非常好的使用效果。