核電廠主接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的探討

段峰彪

（山東核電有限公司 工程部，山東 煙臺(tái)265116）

核電廠主接地系統(tǒng)主要是為了防止人身觸電，保護(hù)輸電線路和變配電設(shè)備，預(yù)防火災(zāi)、雷擊以及防止靜電放電的危害。該系統(tǒng)利用接地極把故障電流或雷電流快速地釋放，從而保護(hù)人身安全和電氣設(shè)備安全［1］。在技術(shù)上，它不僅滿足短路和雷電沖擊的大電流要求，同時(shí)，變電所內(nèi)微機(jī)保護(hù)、綜合自動(dòng)化裝置、儀表控制和通訊設(shè)備的大量應(yīng)用，這類弱電元件對(duì)接地網(wǎng)的要求更高，地電位的干擾對(duì)監(jiān)控和自動(dòng)化裝置的影響不得不引起人們的重視，需要電氣系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)為電子設(shè)備提供電子基準(zhǔn)點(diǎn)，以提高抗電磁干擾能力。

由于主接地系統(tǒng)和核電廠高壓、中壓、低壓電氣系統(tǒng)，通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及儀表控制系統(tǒng)都有著密切的聯(lián)系，所以主接地系統(tǒng)在電氣系統(tǒng)中顯得尤為重要。同時(shí)，由于系統(tǒng)覆蓋面廣，無論是接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工，還是測試，都不可能由單獨(dú)一家設(shè)計(jì)院、施工單位或調(diào)試單位來單獨(dú)完成，所以存在著較多的接口需要處理和解決。

1 主接地系統(tǒng)組成

主接地系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：

1.1 系統(tǒng)中性點(diǎn)接地［2］。發(fā)電廠電氣中性點(diǎn)接地子系統(tǒng)主要包括下列系統(tǒng)或設(shè)備接地：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變壓器高阻接地；主變中性點(diǎn)及輔助變高壓側(cè)直接接地；廠變及輔助變壓器低壓側(cè)經(jīng)低電阻接地；低壓廠變中性點(diǎn)直接接地；380／220V照明配電變壓器中性點(diǎn)直接接地；220VUPS中性點(diǎn)直接接地。

1.2 地下主接地網(wǎng)。核電站地下主接地網(wǎng)由水平銅接地體與垂直接地極組成的環(huán)形接地網(wǎng)構(gòu)成，廠區(qū)部分可根據(jù)系統(tǒng)短路電流計(jì)算統(tǒng)一考慮設(shè)置。

1.3 設(shè)備接地網(wǎng)。所有電氣設(shè)備的外殼、建筑物鋼結(jié)構(gòu)、其它導(dǎo)電設(shè)備或材料的外殼及其鄰近設(shè)備都要與核電站主接地網(wǎng)相連。設(shè)備接地網(wǎng)子系統(tǒng)通過一點(diǎn)或兩點(diǎn)為那些電氣設(shè)備外殼、鋼結(jié)構(gòu)、金屬罐體、開關(guān)柜接地母排以及控制盤柜等設(shè)備提供接地。

1.4 電子設(shè)備及計(jì)算機(jī)接地。儀表、計(jì)算機(jī)接地子系統(tǒng)都采用一點(diǎn)接地方式，該接地系統(tǒng)通過分散的輻射狀的儀表絕緣接地母排及絕緣電纜構(gòu)成。該子系統(tǒng)僅通過一點(diǎn)與電站主接地網(wǎng)連接并且應(yīng)與其它接地網(wǎng)（導(dǎo)體回路）絕緣。每個(gè)儀表或計(jì)算機(jī)柜都應(yīng)設(shè)置一個(gè)與柜體絕緣的接地母排，如果一個(gè)房間或區(qū)域內(nèi)有多個(gè)同類的柜子，則需要將這些柜子內(nèi)的接地母排通過絕緣銅芯電纜連接起來，再通過一點(diǎn)與主接地網(wǎng)接地。柜子外殼的設(shè)備接地應(yīng)與該儀表接地子系統(tǒng)互相獨(dú)立或分離。

1.5 防雷保護(hù)系統(tǒng)。對(duì)不同建筑物及室外電氣設(shè)備應(yīng)裝設(shè)獨(dú)立避雷針或避雷帶，以防止直擊雷對(duì)其造成危害。該子系統(tǒng)由避雷針（帶）、引下線或避雷器組成，引下線或避雷器直接與接地極及主接地網(wǎng)相連。

2 接地系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

2.1 接地系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)文件是工程施工實(shí)施的最主要根據(jù)，需要保證接地系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)文件的深度及相關(guān)專業(yè)的密切配合，對(duì)該系統(tǒng)工程的實(shí)施起著龍頭的作用。

2.2 要明確對(duì)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出具體的接口要求，以保證全廠的接地能夠形成完整的網(wǎng)絡(luò)。敷設(shè)線纜的型號(hào)及規(guī)格統(tǒng)一，保證各接口處有效銜接。

2.3 明確各設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)范圍。安排一家設(shè)計(jì)院對(duì)全廠的接地系統(tǒng)起牽頭作用，保證各家設(shè)計(jì)院之間的技術(shù)接口無縫銜接。

2.4 明確不同專業(yè)的不同需求，對(duì)于有特殊要求的建筑（例如氣象站等）或功能房間（機(jī)房、保護(hù)間等）需要針對(duì)其特殊需求來完成相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

2.5 建立設(shè)計(jì)院之間以及各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)和溝通機(jī)制，為工程的設(shè)計(jì)提供良好的平臺(tái)。如果設(shè)計(jì)文件銜接不清，不按規(guī)定協(xié)調(diào)解決配合的問題，將極易導(dǎo)致問題被隱藏起來而不易被發(fā)現(xiàn)。

2.6 接地設(shè)計(jì)與應(yīng)與等電位連接、分流、屏蔽、保護(hù)設(shè)計(jì)統(tǒng)一進(jìn)行，保證整個(gè)廠區(qū)的建筑、電力、電子、通訊系統(tǒng)的雷電防護(hù)與電磁兼容能有效實(shí)施。［3］在考慮以上因素的同時(shí)還需考慮接地系統(tǒng)的使用壽命，道路以及臨近設(shè)施的影響，并留有中遠(yuǎn)期增加設(shè)備的接口。

2.7 把握相關(guān)技術(shù)要求

1）首先要進(jìn)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，以便能夠全面的計(jì)算和分析，選擇合理的接地方式和方法。尤其是對(duì)有特殊要求的系統(tǒng)，相關(guān)數(shù)據(jù)一定要滿足規(guī)范及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2）要在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上仔細(xì)分析接地系統(tǒng)的均壓措施，以及實(shí)現(xiàn)跨步電壓和接觸電勢滿足規(guī)程要求和接地系統(tǒng)邊緣達(dá)到跨步電壓和接觸電壓的要求，同時(shí)滿足接地系統(tǒng)電位梯度分布合理的要求。

3）在各種可能的故障情況下，防止故障的擴(kuò)大，減輕事故的損害，同時(shí)，減小并防止對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾和電磁脈沖的危害，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的電磁兼容。

4）應(yīng)注意：室內(nèi)電子設(shè)備不要與外墻或避雷引下線相距太近（應(yīng)大于1～2米）；加強(qiáng)自身的屏蔽措施與過電壓保護(hù)，以防雷擊時(shí)的電磁脈沖及反擊過電壓的危害。對(duì)于位置相鄰緊密，連成一體的新的建筑群，應(yīng)按一座建筑物處理（注意防止雷電由建筑物內(nèi)，特別是敏感設(shè)備集中處入地）。

3 接地系統(tǒng)施工

3.1 首先要按照不同的功能分區(qū)完成各個(gè)分區(qū)的施工標(biāo)段的劃分，明確每個(gè)施工單位的接地系統(tǒng)的范圍。

3.2 完成相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)交底，以便工程參與各方對(duì)其施工范圍內(nèi)的接地工藝和技術(shù)要求有具體的了解。

3.3 完成有關(guān)的圖紙審查記錄，工程參與各方在明確其工作范圍內(nèi)的接地系統(tǒng)要求后，需要對(duì)系統(tǒng)中的施工圖紙進(jìn)行審查，以防止在實(shí)施過程中出現(xiàn)問題。將可能存在的問題消除在施工準(zhǔn)備階段或提出建設(shè)性意見。

3.4 完成接地系統(tǒng)施工方案的編審批。施工方案是接地工程由圖紙變?yōu)楣こ虒?shí)體的實(shí)施依據(jù)，所以要對(duì)其方案的實(shí)施是否符合工程實(shí)際，以及能否滿足設(shè)計(jì)要求等方面予以重點(diǎn)關(guān)注，另外對(duì)于施工人員的資質(zhì)及培訓(xùn)也需予以重視。接地系統(tǒng)的各相關(guān)單位（業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工）應(yīng)由專人（具有一定經(jīng)驗(yàn)）負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的接地施工與工藝的檢查監(jiān)督，確保施工配合與質(zhì)量管理流暢。確保接地設(shè)施嚴(yán)格按設(shè)計(jì)、施工方案與工藝要求實(shí)施。完成接地系統(tǒng)質(zhì)量計(jì)劃的執(zhí)行，質(zhì)量是工程的生命線，很好地執(zhí)行質(zhì)量計(jì)劃能夠保證將存在的問題及時(shí)消除，保證監(jiān)督能夠得到有效實(shí)施。

3.5 接地系統(tǒng)施工的實(shí)施

1）接地系統(tǒng)工程和土建工程有著密切關(guān)系，需要協(xié)調(diào)配合外，還和其它安裝工程，如給排水系統(tǒng)、采暖、通風(fēng)系統(tǒng)等有著密切關(guān)系。施工前應(yīng)做好圖紙會(huì)審工作，避免發(fā)生安裝位置的沖突。管路互相平行或交叉安裝時(shí)，要保證滿足對(duì)安全距離的要求；不能滿足時(shí)，應(yīng)通過合理安排施工工序或采取相應(yīng)保護(hù)措施。

2）對(duì)于接地系統(tǒng)銅纜敷設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在澆灌混凝土前將銅纜以及銅纜和設(shè)備預(yù)埋件的連接等工作全部完成。

3）各種電氣、電子設(shè)備的接地必須符合設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，保證設(shè)備的接地以單獨(dú)的接地支線與接地體或接地干線連接［3］。嚴(yán)防將幾個(gè)設(shè)備用接地線串聯(lián)進(jìn)行接地。電氣直流系統(tǒng)的接地裝置中能與地構(gòu)成閉合回路且經(jīng)常流過電流的接地線應(yīng)沿絕緣墊板敷設(shè)，不得與金屬管道、建筑物和設(shè)備的構(gòu)件有金屬的連接。

4）接地線與接地的構(gòu)筑物的連接，以及接地支線、干線、接地體進(jìn)行焊接時(shí)，需要對(duì)焊接質(zhì)量及工藝予以重點(diǎn)關(guān)注［4］。焊接質(zhì)量不好，會(huì)導(dǎo)致接地系統(tǒng)阻抗測量誤差，造成系統(tǒng)的阻抗過大。良好的連接不但可以降低系統(tǒng)的阻抗，還可以消除故障和瞬態(tài)電壓引起地對(duì)人身和設(shè)備的電勢差。

5）電氣、電子設(shè)備的外殼、電機(jī)的基座用螺栓與接地線連接。

6）為便于測量接地網(wǎng)中個(gè)別接地裝置的接地電阻，要在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)設(shè)備分解裝置（接地檢查或測試點(diǎn)）。

4 驗(yàn)收及測試

由于接地系統(tǒng)的前期施工大部分是和土建工作穿插進(jìn)行的，該部分的驗(yàn)收大部分屬于過程驗(yàn)收，所以要對(duì)其主要工藝及工序進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。在對(duì)接地系統(tǒng)驗(yàn)收及測試過程中，重點(diǎn)注意以下事項(xiàng)：

1）不同施工單位接口部分的檢查工作應(yīng)作為質(zhì)量計(jì)劃中的關(guān)鍵點(diǎn)，避免接口處處理不當(dāng)，導(dǎo)致今后接地工作測試中留下隱患，且不容易查找。

2）接地系統(tǒng)是否達(dá)到規(guī)范的設(shè)計(jì)要求，唯一的辦法就是現(xiàn)場實(shí)際檢測。因此要保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的合格，必須保證測量設(shè)備的合格，同時(shí)要求測試人員經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)。

3）全廠接地網(wǎng)及室外接地設(shè)備的接地電阻測試應(yīng)在天氣干燥的枯水季節(jié)（連續(xù)無雨水天氣在一周以上）進(jìn)行。

4）試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，凡有礙試驗(yàn)的其它工作務(wù)必停止。

此外，設(shè)備接地電阻及導(dǎo)通電阻檢測通常應(yīng)將待測設(shè)備停電，接地點(diǎn)斷開；特殊情況下設(shè)備不停電進(jìn)行檢測時(shí)，必須評(píng)估其對(duì)運(yùn)行設(shè)備（或系統(tǒng)）的影響及對(duì)人身安全的影響。

5 建議

（1）在接地系統(tǒng)工程進(jìn)入實(shí)施階段時(shí)必須建立業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工各方的分工負(fù)責(zé)與會(huì)商協(xié)調(diào)機(jī)制。

（2）設(shè)立系統(tǒng)工程師負(fù)責(zé)接地系統(tǒng)中各接口任務(wù)的劃分原則，建立業(yè)主內(nèi)部的分工負(fù)責(zé)與會(huì)商協(xié)調(diào)機(jī)制，以及質(zhì)量控制體制和質(zhì)量保證體系。

（3）對(duì)人員的要求：由于該部分工作實(shí)踐性較強(qiáng)的性質(zhì)，首先對(duì)人員資質(zhì)審核應(yīng)作為一項(xiàng)重要檢查內(nèi)容，包括對(duì)設(shè)計(jì)、施工、測試等的從業(yè)人員的資質(zhì)及工作經(jīng)驗(yàn)等的審核。

6 結(jié)論

核電站接地系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的立體系統(tǒng)工程，解決好該問題需要具有較多的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并且對(duì)電氣系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及電磁兼容的保護(hù)都要有所了解，明確各個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)要求。因此，主接地系統(tǒng)能否能在建設(shè)期較好地完成，需要從設(shè)計(jì)、施工、測試的不同階段，從各個(gè)環(huán)節(jié)的不同，側(cè)重點(diǎn)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，以保證主接地系統(tǒng)的完整可靠，為以后電廠的安全運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)。

［1］楊丹，王夢云.電力系統(tǒng)接地技術(shù)手冊［M］.王洪，譯.北京：中國電力出版社，2007：4－5.

［2］李景祿.實(shí)用電力接地技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2002（1）：67－68.

［3］丁榮鳳，吳萬軍.變電站接地裝置的設(shè)計(jì)［J］.電力學(xué)報(bào)，2000（3）：225－227.

［4］楊樹春，冀冬曉.幾種常見接地的比較［J］.電力學(xué)報(bào)，2003（4）：95－97.