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核电厂仪控设备接地研究

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：江涛马国祥

[导读] 摘要：近年来，随着经济飞速发展，人们生活质量不断提高，对于用电需求也越来越大。而传统的火力发电形式，在产生电能的同时也会对大气环境带来一定的影响。

        中电华元核电工程技术有限公司山东省烟台市 264000
        摘要：近年来，随着经济飞速发展，人们生活质量不断提高，对于用电需求也越来越大。而传统的火力发电形式，在产生电能的同时也会对大气环境带来一定的影响。新型核能发电技术不单单可以保证充足的供电需求，同时对于环境的影响也更小。但相对应的对于技术要求也更高。故本人就核电厂仪控设备接地应用展开探究。
        关键词：核电厂；仪控设备；接地研究
        引言
        仪控设备是维稳整个核电厂安全可靠运行的主要力量，而接地技术则是保持仪控设备长期安全运行的重要前提，对于整个核电厂的可持续运行意义重大[1]。接地技术主要表示将核电厂内的大量仪控设备等进行可靠连接，并基于接地设备完成和大地的可靠联系[2]。当下，接地技术无疑是规避电磁影响、确保设备稳定运行的关键技术之一[3]。对该技术进行探讨具有一定的实际意义[4]。
        1.仪控设备接地意义
        与传统发电厂有所不同，核电厂存在着大量的电磁干扰源，典型的包括感性负载开关、发电机设备以及大电流等等。这些影响的存在可能会导致设备无法正常运行，严重情况下可能会导致设备出现各种运行问题。接地技术常与屏蔽技术一同出现，对各种仪控设备进行接地处理，则可以保证设备在任何运行工况下，即正常运行情况以及故障运行情况，均可以保证现场作业人员的安全，不会出现触电事故，此外也可以进一步确保干扰信号等不会耦合之信号线路中。
        2.常见接地形式
        实际不同的接地方式代表着不同的接地类别，其应用特点也各不相同。大致可以将仪控设备接地划分成下述几种：
        2.1防雷接地
        该类型接地方式主要用于保护工作人员人身安全。常见的接地设备包括避雷线、避雷针以及避雷器等，这些设备实现和大地的可靠连接，可以将大气中的雷电导入土壤中。一般流经避雷系统的电流值非常高，但整个持续的时间却很短，往往只有几十微秒。当仪控设备和控制系统信号回路自室外进入室内时，往往需要额外的增设防雷接地，以确保防雷接地连接。仪控设备应当与电气专业防雷接地系统共用，但切忌和独立避雷设备共用接地系统。
        2.2工作接地
        为确保核电站各个仪控设备等于各种运行工况下均能够保持长期的安全稳定运行，规避各种运事故导致高电压，结合运行实际把电力系统内的某一个位置和大地之间进行可靠电气连接，即为典型的工作接地方式。具体如下图所示，该类型接地方式可以有效保证设备准确、稳定运行，常见的包括信号接地以及屏蔽接地等几种形式。

        图1工作接地示意图
        2.3屏蔽接地
        为了规避外界各种复杂干扰源的影响以及电磁波等的干扰可能导致设备无法高品质运行，除此之外也为了规避设备自身出现静电以及高频信号等对其它设备带来影响，面向仪控设备进行屏蔽而实施的接地，即为屏蔽接地。常规屏蔽方式主要基于导电以及导磁材料等而来的盒装屏蔽样式，把潜在的干扰源以及可能被干扰的对象等彻底的保护奇力，进而阻隔或者大大抵消周围空间中的耦合渠道，规避电磁能量等的传导。仪控电缆屏蔽层为传统的实体样式，主要对位于电场周围的已然完成接地的金属作为屏蔽掩体，结合静电感应有关理论，屏蔽体内部出现感应电荷，其外侧则会基于接地作用而将电荷等导入大体中，最终产生可靠屏蔽作用。
        3.不同仪控设备接地应用
        核电厂可靠稳定运行离不开大量仪控设备的支持，而这些仪控设备往往安置于专业的仪控机柜中，因此机柜也通常被视为接地系统的组成部分。为保证运维安全以及设备可靠运行，需要对不同的机柜采取必要的接地处理。
        3.1临近机柜接地
        通常而言，核电厂内的各种交互信号均为典型的低频处理方式，故而单点接地是其应用最为常见的接地形式之一。各个机柜以及设备等均配置了母线接地信号，全部的信号回路等均会和母线接地回路连接，并利用和设备外壳绝缘接线端子与信号地连接。信号地往往处于浮空状态，不会和机壳联系起来，并和地绝缘接地导线实现与接地网的互联。对于同一个设备以及控制系统而言，接地应当尽可能的采用单点或者树型两种形式，规避因为接地不合理导致接地环路问题。
        3.2 远端机柜接地
        核电厂内仪控设备数量众多，部分仪控柜可能安置于较远地区，和其它机柜间隔较远。典型的包括两个柜子之间的间距大于三十米，故而彼此的电位随之而增大，为了规避信号回路彼此的共模影响，可以为各个设备各个区域增设独立的单点接地模块。基于该形式，各个机柜的供电需要保持统一，各个机柜的保护接地等也应当以就地接地为主，信号地和就地的局部地相浮，利用大规格的绝缘导线和信号接地母线实现交互。
        3.3高频信号柜接地
        实际如若工频大于1兆赫兹的情况下或是选择长接地电缆接地装置时，机柜单点接地的方式时可能会存在驻波等情况。该情况下，可以选择采用多点接地的方式，在间距机柜不远处设置接地位，并非把全部的接地线等连机制单个接地点中。该类型接地可以较好的规避接地系统存在的驻波问题。但也存在一定的缺陷，即会由于多地回路而出现共模干扰等问题。
        3.4特殊接地
        第一，热电偶接地。面向不同的使用场合，可以选择不同的热电偶方式。对于不接地的热电偶其主要用于监测平均温度以及对地绝缘的轴承温度情况。一般选择接地型的热电偶，其对于噪音等的抑制效果更佳。接地型热电偶其信号线屏蔽层需要尽可能的和热电偶的热端实现可靠连接；针对非接地形式的热电偶，则其屏蔽层需要和热电偶现场的终端保护地线实现可靠互连。实际应用期间，热电偶的引线需要制成成对绞合的方式，并配有特定保护层。使用多芯电缆作为引线的情况下，则需要对绞合导线进行单独屏蔽，整个电缆也需要进行可靠的整体屏蔽。第二，热电阻接地，热电阻的温度感应端接地需要和电源的公共端实现交互，三线制热电阻大多使用三芯绞合屏蔽线缆的方式，四线制的热电阻则主要为两队带有独立屏蔽以及整体屏蔽的线缆方式。实际热电阻的引线长度应当保持一致，确保电桥电路对称效果，以很好的屏蔽差模干扰。最后，低电位高频信号接地，就信号以及功率等的传递层面分析，高频全下务必综合考量阻抗匹配情况。故而，在传递低电位、高频信号的清康熙啊，往往采用带固定特性阻抗的同轴电缆，取代双绞线屏蔽电缆，其外屏蔽层用于信号传递的返流地线。故而，其务必遵从高频多点接地的特性，把同轴电缆的屏蔽层多点和地实现连接。线缆的长度不大的情况下，则把线缆屏蔽层两侧分别和信号源、放大器信号地连接。
        4.结束语
        随着核电等新型能源形式的出现，较好的替代了部分传统火力发电形式，且更符合现代人们对于生活以及环保等的多方面需要。仪控设备广泛存在于核电厂中，主要肩负维护设备稳定可靠运行，保证核电发电安全的重要职责。对其进行必要的保护接地处理，一方面可以大大维稳系统运行，另一方面可以规避不必要的人员伤害事故等的发生。未来，随着核电厂的建设规模越来越大，数量越来越多，潜在的隐患势必更多，为此应当更为注重设备保护接地处理。
        参考文献：
        [1]吕爱国，陈卫华. 仪控接地技术在核电厂的应用研究[J]. 自动化与仪器仪表，2016，000（006）：15-18.
        [2]陶春兴. 正确设置核电厂仪控设备接地探讨[J]. 文摘版：工程技术，2015（28）：225-225.