核電站防雷接地系統(tǒng)的安裝與測(cè)試

王啟聰 徐威

中國(guó)核電工程有限公司 江蘇連云港 222042

1 概述

核電站防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要用于提供全廠的等電位，它限制了危險(xiǎn)的電位差和電磁干擾，保護(hù)了生命和電氣設(shè)備的安全，并防止了直流電，電源頻率電流和雷電流的影響。 防雷接地系統(tǒng)覆蓋整個(gè)核電站，所有裸銅電纜連接在一起形成一個(gè)巨大的等電位地下網(wǎng)絡(luò)。

2 防雷接地網(wǎng)的構(gòu)成及其特殊性

防雷接地網(wǎng)主要由地下接地網(wǎng)，室內(nèi)主接地干線，電纜托盤(pán)接地線，屋面防雷保護(hù)接地網(wǎng)及引下線等構(gòu)成。按區(qū)域可以分為：核島區(qū)域、常規(guī)島區(qū)域、BOP區(qū)域的防雷接地網(wǎng)。核電站儀表控制系統(tǒng)需要完全屏蔽干擾信號(hào)，系統(tǒng)接地要求高，電氣高壓系統(tǒng)短路電流大，因此有必要設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的深埋地網(wǎng)。 深埋地網(wǎng)通常安裝在建筑物的基礎(chǔ)平面下，具有大的安裝面積，高基礎(chǔ)或高壓電氣設(shè)備，在基礎(chǔ)上形成等電位地下網(wǎng)絡(luò)，并提供電氣障礙或雷擊 它可以生成。

3 防雷接地系統(tǒng)的安裝典型問(wèn)題

防雷接地系統(tǒng)是電氣專(zhuān)業(yè)最早開(kāi)始安裝的系統(tǒng)，在廠房基礎(chǔ)混凝土澆筑之前就需進(jìn)行接地體的預(yù)埋，一直到廠房封頂避雷帶的安裝，以及廠房?jī)?nèi)部主接地干線和托盤(pán)接地線的安裝，設(shè)備接地線安裝等，貫穿整個(gè)土建和安裝階段，施工周期長(zhǎng)，安裝要求高。

3.1 接地系統(tǒng)的接口劃分

土建單位負(fù)責(zé)地下接地網(wǎng)、屋面防雷保護(hù)接地網(wǎng)及引下線，安裝單位負(fù)責(zé)室內(nèi)主接地網(wǎng)、電纜托盤(pán)接地線等。土建單位應(yīng)將地下接地網(wǎng)的引上線接入室內(nèi)的接地分配構(gòu)架，該接地分配構(gòu)架由安裝單位負(fù)責(zé)。該施工責(zé)任劃分本身并沒(méi)有太大的問(wèn)題，但是在實(shí)際施工過(guò)程中，較易發(fā)生土建單位和安裝單位的接口位置施工不完善，導(dǎo)致廠房?jī)?nèi)部的接地形同虛設(shè)。因此，接地系統(tǒng)安裝質(zhì)量監(jiān)督過(guò)程中，重點(diǎn)檢查地下接地網(wǎng)與室內(nèi)主接地網(wǎng)的連接，各子項(xiàng)之間接地干線的連接，確保一次接地網(wǎng)與二次接地網(wǎng)形成一個(gè)整體，確保接地的可靠性[1]。

3.2 接地系統(tǒng)的安裝進(jìn)度滯后

接地系統(tǒng)屬于輔助系統(tǒng)，本身功能作用較容易被忽視。在工程各級(jí)進(jìn)度計(jì)劃中，對(duì)于接地系統(tǒng)施工描述普遍較為簡(jiǎn)單，甚至沒(méi)用體現(xiàn)。部分接地干線安裝與土建工程相關(guān)，前期不具備安裝條件。上述原因?qū)е陆拥叵到y(tǒng)的施工進(jìn)度往往滯后電氣設(shè)備的安裝和調(diào)試進(jìn)展，給人員作業(yè)和設(shè)備受電帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 可能受污染區(qū)域接地材料選用

核電工程的接地材料一般選用裸銅纜、帶絕緣護(hù)套的電纜、裸銅排，具體設(shè)計(jì)需按電壓等級(jí)以及用途選用相應(yīng)的規(guī)格型號(hào)。針對(duì)可能受放射性污染的區(qū)域，考慮到被污染的風(fēng)險(xiǎn)以及去污的方便性，設(shè)計(jì)文件特別注明應(yīng)使用矩形或者圓形截面的實(shí)心銅線，或者帶絕緣的電纜。同時(shí)主要考慮到次托盤(pán)到終端設(shè)備的連接段通常較短，敷設(shè)的路徑也不規(guī)則，做成實(shí)芯銅排或者銅棒進(jìn)行安裝難度較大。設(shè)計(jì)在澄清單的形式中明確：與設(shè)備連接的末端及部分次托盤(pán)是可以采用裸銅纜。

3.4 接地電阻偏大的改善措施

核電站的選址通常是在基巖上，土壤電阻率較大，部分接地網(wǎng)引出線的接地電阻存在偏大的風(fēng)險(xiǎn)。雷擊接地井和接地檢查井一般設(shè)計(jì)在核工程建筑周?chē)?，有三個(gè)裸銅接地極，深度為7米。 如果建筑物的接地阻抗不符合要求，可以通過(guò)機(jī)械鉆孔，增加垂直接地電極的深度和添加抗蝕劑來(lái)改善。

4 防雷接地網(wǎng)的測(cè)試

4.1 接地電阻的測(cè)量

（1）深埋接地網(wǎng)的連通性測(cè)試。深埋接地網(wǎng)在混凝土澆筑之前需進(jìn)行隱蔽驗(yàn)收，除了傳統(tǒng)的目視檢查外，還必須測(cè)量引線上各點(diǎn)之間連續(xù)性的連續(xù)性。 由于在深埋接地工作期間無(wú)法測(cè)量接地電阻，因此需要測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的阻抗，即必須用相鄰的引出點(diǎn)測(cè)量阻抗，并且在相同的布線形式中存在異常 如果你需要檢查阻抗的原因這種測(cè)量方法進(jìn)一步有助于早期發(fā)現(xiàn)和及時(shí)糾正問(wèn)題。

（2）全廠接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)試。全廠接地網(wǎng)全部完成以后應(yīng)測(cè)量整網(wǎng)的接地阻抗。核電工程一般需選取500kV GIS、220kV GIS、主變壓器區(qū)域、核島區(qū)域等作為接地電阻的測(cè)試點(diǎn)，用于電流-電壓測(cè)量的引線使用等腰角為30度進(jìn)行布線。電流和電壓線均使用4mm2的單根導(dǎo)線。電流線沿某一方向排列，電流線的端部為電流極的下降點(diǎn)，電壓極的放電方向與電流極的放電方向之間的夾角為30度，端部是電壓點(diǎn)的下降點(diǎn)[2]。必須盡量減小電壓樁和電流堆的電阻，如果需要，可以用水來(lái)降低電阻。

當(dāng)使用工頻方法和頻率轉(zhuǎn)換方法來(lái)提高測(cè)量精度時(shí)，注入地網(wǎng)的電流應(yīng)盡可能大，但最大電流峰值不超過(guò)50 A。

在測(cè)量過(guò)程中，請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)：①使用接地和接地的中性線暫時(shí)斷開(kāi)單相負(fù)載，使焊接機(jī)和其他回路成為可能。②進(jìn)行特殊監(jiān)測(cè)，使人不接近外部集電器和電壓極。③臨時(shí)電極接地電阻為8Ω以下，臨時(shí)電壓極接地電阻為100Ω以下。④為了不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在測(cè)量過(guò)程中必須防止接地電位因接地而上升，因此測(cè)量應(yīng)在晴天進(jìn)行。⑤在測(cè)量過(guò)程中，禁止操作500kV的斷路器。

（3）區(qū)域接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)試。核電工程施工周期長(zhǎng)，其中220kV備用電源倒送電，500kV主電源倒送電等重大工程節(jié)點(diǎn)均需要高壓設(shè)備帶電，涉及子項(xiàng)的接地電阻必須滿足要求，因此如220kV開(kāi)關(guān)站、500kV開(kāi)關(guān)站、TC繼電器樓等高壓配電設(shè)備區(qū)域的接地電阻在送電之前應(yīng)滿足要求。整個(gè)接地網(wǎng)的測(cè)試是在整網(wǎng)完成以后進(jìn)行，一般是在工程最后階段實(shí)施，時(shí)間上無(wú)法滿足。

5 結(jié)語(yǔ)

在核電工程的建設(shè)中，地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和接地電阻是否滿足要求，與發(fā)電廠運(yùn)行后設(shè)備和人員的安全有關(guān)。 核工程由于地網(wǎng)安裝時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，在完成核電項(xiàng)目整體后，采用兩種以上方法測(cè)量整個(gè)地網(wǎng)，保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠 為了采用數(shù)據(jù)比較。