鐘舒

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，我國(guó)核電工業(yè)水平也有了全面提升，核電在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮引領(lǐng)作用，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。核電工業(yè)是高科技產(chǎn)業(yè)，各個(gè)環(huán)節(jié)均需要保持高度的謹(jǐn)慎，才能確保應(yīng)用安全可靠。文章主要結(jié)合具體工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，全面對(duì)核電廠儀控系統(tǒng)防雷接地抗干擾工程設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，進(jìn)一步提出方法與措施，確保設(shè)計(jì)科學(xué)合理，保證核電運(yùn)行操作安全。

關(guān)鍵詞：核電廠；控制系統(tǒng)；防雷；抗干擾；接地；屏蔽

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）30-0112-02

科技的發(fā)展與創(chuàng)新，推動(dòng)了各行業(yè)的進(jìn)步，機(jī)械設(shè)備制造技術(shù)也有了全面提高，通過與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整合，核電設(shè)備也完全實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)字化發(fā)展，核電廠儀控系統(tǒng)成為行業(yè)標(biāo)配，在全領(lǐng)域數(shù)字化的過程中，也面臨較多的問題，只有全面保證敏感設(shè)備和系統(tǒng)免受外界和內(nèi)部干擾，才能維持良好的運(yùn)行，保證正常有序工作，避免出現(xiàn)核安全事故，保證人們生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 儀控系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)原則及綜合措施

1.1 設(shè)計(jì)原則

核電廠在運(yùn)行過程中，各類設(shè)備很容易受到外界的干擾，特別是精密的儀控系統(tǒng)，很容易受干擾源影響，當(dāng)外界環(huán)境出現(xiàn)變化，就會(huì)產(chǎn)生電磁脈沖、空中電磁輻射等，對(duì)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行形成嚴(yán)重的干擾，同時(shí)，也面臨來自內(nèi)部大容量用電設(shè)備啟停的影響，來自各個(gè)方面的不同干擾源，防不勝防，整體看，這些干擾因素是不確定的，有可模擬、可試驗(yàn)、有規(guī)律的干擾事件，還會(huì)有無規(guī)律、小概率的干擾事件，針對(duì)不同的干擾特點(diǎn)，我們需要保持核電廠運(yùn)行穩(wěn)定與安全，才能確保良好的運(yùn)行環(huán)境，可以通過小環(huán)境設(shè)計(jì)，形成一個(gè)應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境和干擾因素的抗干擾空間，形成細(xì)化的方案，以此全面確保核電廠穩(wěn)定安全運(yùn)行，使設(shè)備發(fā)揮功能作用，減少投入提高效益。為了進(jìn)一步減少投資成本，需要在方案設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到成本一塊，全面對(duì)設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境進(jìn)行分析，明確防護(hù)目標(biāo)特點(diǎn)和基本要求，通過低成本投入，減少設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 基本措施

要想設(shè)計(jì)出安全的運(yùn)行環(huán)境，則需要在科學(xué)、合理、高效、穩(wěn)定的基本原則下進(jìn)行設(shè)計(jì)，全面設(shè)計(jì)好核電廠儀控系統(tǒng)抗干擾綜合方案，為了保證效果，我們可以實(shí)現(xiàn)幾個(gè)措施：包括共用接地裝置、法拉第籠、局部增設(shè)防護(hù)屏蔽金屬網(wǎng)格、等電位連接、接地、屏蔽、合理布線及加裝浪涌保護(hù)器等方法，全面提高核電廠儀控防雷效果。

2 核電廠儀控系統(tǒng)防雷接地、抗干擾設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)

核電廠防雷接地、抗干擾工程設(shè)計(jì)有著嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)依據(jù)。全面綜合的考慮到防雷接地范圍，使外部防雷和內(nèi)部防雷相互作用，協(xié)調(diào)統(tǒng)一。外部防雷主要是避免出現(xiàn)雷電的直擊，一般多是使用法拉第籠的方式；內(nèi)部防雷主要是應(yīng)對(duì)雷電感應(yīng)，避免出現(xiàn)雷電波侵入的風(fēng)險(xiǎn)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要是用等電位連接的方式充分做好防雷準(zhǔn)備。針對(duì)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，消除和抑制干擾主要進(jìn)行接地、屏蔽干擾源及受擾敏感設(shè)備的方式。核電廠防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要充分滿足安全需要，確保核島、常規(guī)島及BOP防雷保護(hù)高標(biāo)準(zhǔn)，通常按Ⅰ級(jí)進(jìn)行安全設(shè)防，電氣、電子設(shè)備、建構(gòu)筑物則按Ⅱ級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)防。

2.2 防直擊雷的法拉第籠

建筑物在自然條件下，很容易出現(xiàn)遭受外部雷電直擊的可能，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)局部損害，為了有效避免出現(xiàn)損壞，則需要在建筑物周邊進(jìn)行屏蔽處理，避免出現(xiàn)強(qiáng)電磁場(chǎng)，可以沿核電廠周圍的廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)，使外周建筑物、外墻、屋頂及地下各個(gè)基礎(chǔ)建筑，形成有效的屏蔽。用熱鍍鋅 10圓鋼在建構(gòu)筑物周圍不同部位以5m×5m間距結(jié)成互聯(lián)互通的網(wǎng)狀格柵，使所有的建筑得到充分保護(hù)，這種方法就是法拉第籠，通過有效果的措施全面對(duì)建筑物及內(nèi)部物實(shí)施有效的保護(hù)?；\區(qū)內(nèi)部電位是零，而籠體內(nèi)則不存在干擾性的電場(chǎng)，使電磁場(chǎng)得不到傳播，實(shí)現(xiàn)阻斷的作用，全面保護(hù)儀控系統(tǒng)和設(shè)備，籠體接地裝置又能起到分流、泄流的作用，使雷電不能直接作用到設(shè)備儀器上。

2.3 共用接地裝置

為了保證廠房安全，需要從全方位進(jìn)行防雷接地設(shè)計(jì)，因?yàn)椴煌膹S房地下均設(shè)置有接地裝置，這些單獨(dú)接地裝置只能對(duì)各自廚房起到防護(hù)作用，但是在強(qiáng)雷電的情況下，卻很容易出現(xiàn)問題，為了保證發(fā)揮設(shè)置的綜合作用，則需要通過對(duì)地下所有的設(shè)置進(jìn)行互聯(lián)統(tǒng)一，使核電廠整個(gè)廠區(qū)地下形成公共接地網(wǎng)，設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證共用接地網(wǎng)接地電阻滿足DCS系統(tǒng)接地需要，嚴(yán)格等級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

2.4 等電位連接

核電廠各廠房建筑物內(nèi)部的不同設(shè)備之間在運(yùn)行的時(shí)候，很容易出現(xiàn)電位差，為了保證不受干擾，則需要將內(nèi)部所有裝置外部導(dǎo)電部分和內(nèi)部系統(tǒng)做好等電位的統(tǒng)一與連接?？梢猿浞掷煤酶鹘ㄖ锉倔w鋼筋結(jié)構(gòu)，使各個(gè)部位連接成片，形成三維網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，這樣就能使內(nèi)部所有裝置的外部導(dǎo)電部分和內(nèi)部系統(tǒng)形成等電位連接，有效避免出現(xiàn)設(shè)備間危險(xiǎn)的電位差，使磁場(chǎng)得到有效的衰減，保證各儀器設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。另外，還要對(duì)儀控系統(tǒng)相關(guān)電纜屏蔽層、設(shè)備金屬殼體、金屬支吊架、敏感儀表設(shè)備、導(dǎo)電金屬結(jié)構(gòu)、進(jìn)出建筑物管路合理連接，用最短路徑進(jìn)行整體性的連接，使各部位形成等電位體。高頻設(shè)備等電位連接導(dǎo)體橫截面盡量為矩形，低頻設(shè)備等電位導(dǎo)體橫截面沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 控制室系統(tǒng)設(shè)備防雷接地措施

核電廠主控室是重要的指揮中心，起到對(duì)各種信息的匯集作用，可以說，其重要性是毋庸置疑的，DCS控制設(shè)備集數(shù)據(jù)采集、處理、運(yùn)算于一體，是重要的控制設(shè)備之一。為了保證主控室安全，需要對(duì)內(nèi)部電磁干擾進(jìn)行處理，對(duì)大容量設(shè)備、高壓電器要遠(yuǎn)離干擾。將主控室和電子設(shè)備間設(shè)置在遠(yuǎn)離1層屏蔽網(wǎng)的地方，避免離外墻過近，影響設(shè)備安全運(yùn)行，只有全面保證主控室和DCS機(jī)柜間設(shè)置在環(huán)核島廠房外，才能確保廠房安全。

操作臺(tái)和控制盤柜殼體均用鋼板材料制作并全封閉，屬于帶電導(dǎo)體，這種設(shè)計(jì)主要是確保臺(tái)、盤、儀表、電子及網(wǎng)絡(luò)的安全，為了保證安全穩(wěn)定運(yùn)行，則需要對(duì)機(jī)柜各部分做電氣連接處理，機(jī)柜門、頂、底等活動(dòng)部件使用截面4mm2的絕緣多股銅芯電線實(shí)現(xiàn)電氣連接，臺(tái)、盤、柜內(nèi)裝有與機(jī)柜本體相連接保護(hù)接地匯流條。適當(dāng)考慮加裝浪涌防護(hù)器的方法，對(duì)建筑物屋頂、外墻、室外埋地電纜進(jìn)行入口處置，可以加裝浪涌防護(hù)器，浪涌防護(hù)器匯流條與總接地排連接使用截面積為16mm2的絕緣多股銅芯導(dǎo)線，阻抗不超過0.5Ω。endprint

2.6 電纜布設(shè)和屏蔽

大部分儀表接線都是由外進(jìn)入，穿鋼管進(jìn)行地下敷設(shè)。電纜敷設(shè)采用穿管保護(hù)和電纜架，能夠起到一定的防護(hù)作用。要想發(fā)揮最大功能，避免出現(xiàn)直擊雷的強(qiáng)烈干擾，埋地電纜0.7m上方采用同路徑敷設(shè)一根銅質(zhì)裸導(dǎo)線，銅導(dǎo)線與其下平行敷設(shè)的埋地電纜排最外側(cè)電纜的夾角不大于90°，超過90°，則加設(shè)銅導(dǎo)線。廚房由外進(jìn)入的敷設(shè)電纜，多數(shù)是采用屏蔽電纜全程穿鋼管或封閉金屬電纜槽方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，敷設(shè)過程也較為周密安全，但是卻需要在設(shè)計(jì)時(shí)，做好安全工作，如果是采用金屬鎧裝屏蔽電纜，可不穿鋼管或全封閉金屬電纜槽，避免了材料的浪費(fèi)，節(jié)省了敷設(shè)成本。如果是電纜內(nèi)、外屏蔽層電氣導(dǎo)通，那么則需要對(duì)金屬電纜槽和金屬護(hù)管全程進(jìn)行封閉。進(jìn)行電纜屏蔽接地設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了保證最大安全，則需要在屏蔽電纜外屏蔽層兩側(cè)進(jìn)行有效接地，而內(nèi)屏蔽層只需要在一端接地即可。我們要全面考慮到信號(hào)源的接地位置，主要是在DCS機(jī)柜一側(cè)，所以說，信號(hào)屏蔽電纜內(nèi)屏蔽層也需要在DCS機(jī)柜端做好全面的接地設(shè)置。當(dāng)信號(hào)在傳輸?shù)臅r(shí)候。一般情況下，電纜內(nèi)屏蔽層需要設(shè)置到接電纜護(hù)管和電纜槽、電纜橋架兩端，有一些特殊的工程，也可以對(duì)金屬設(shè)備、結(jié)構(gòu)、框架進(jìn)行電氣連接設(shè)計(jì)，形成整體的統(tǒng)一系統(tǒng)，確保鋼管、電纜槽等實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)接地，保證穩(wěn)定與安全。

2.7 儀表設(shè)備防雷接地

核電廠房現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有許多的儀表設(shè)備，這些儀表設(shè)備很容易出現(xiàn)干擾，特別是在雷電天氣，受雷電電磁脈沖的影響較多，能夠?qū)е略O(shè)備浪涌性的干擾現(xiàn)象，為了保證設(shè)備運(yùn)行，則需要通過屏蔽、接地及安裝浪涌防護(hù)器的方法，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全。

現(xiàn)場(chǎng)儀表多是有著厚重的金屬外殼或者是金屬保護(hù)箱，這種設(shè)計(jì)是全封閉式的，主要是保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備儀表不受損壞，盡量使箱體就近接地。接地不需要特殊處理，多是通過金屬安裝支架或金屬設(shè)備形成自然接地狀態(tài)，使金屬設(shè)備、容器和操作平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)儀表與設(shè)備和操作臺(tái)等電位連接。建筑物外傳感器使用裝配式浪涌防護(hù)器，安裝在同一個(gè)金屬箱內(nèi)，確保金屬防護(hù)箱外殼與外部接地系統(tǒng)終端得到有效連接，避免出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一些儀表露在室外，可以嘗試設(shè)置室外獨(dú)立接閃器，形成有效的聯(lián)合防護(hù)。

3 結(jié)束語

核電工業(yè)越來越發(fā)達(dá)，其整體控制系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了高度的數(shù)字化控制，為了保證運(yùn)行穩(wěn)定安全，則需要在儀控系統(tǒng)防雷接地抗干擾方面下大氣力，不斷研究與創(chuàng)新，不斷破解復(fù)雜的問題。在整體運(yùn)行安全的基礎(chǔ)上，要全面強(qiáng)化設(shè)計(jì)能力，引進(jìn)核電廠設(shè)計(jì)新理念，提高標(biāo)準(zhǔn)要求，在常規(guī)防護(hù)措施基礎(chǔ)上適當(dāng)探索更加實(shí)用的有效方法，減少雷電危害，防止設(shè)備損壞，確保核電廠穩(wěn)定安全的運(yùn)行，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展。

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