核电厂仪控系统接地方式及故障分析

核电厂仪控系统接地方式及故障分析

冯妹良

中国能源建设集团浙江火电建设有限公司 310015

摘要：在核电厂的仪控系统中，干扰信号和直流系统的运行具有直接的影响，为了确保仪控系统的稳定运行，需要避免出现干扰信号和直流系统故障，本文重点分析了仪控系统接地的几种方式，并且对仪控系统和直流系统接地的影响进行了介绍，对仪器系统接地故障和处理方式进行了探讨。

关键词：核电厂；仪控系统；直流系统；接地故障

1 前言

目前，我国的核电厂核电机组普遍应用的是M310堆型改进工程技术。利用的是数字化仪控技术，也称之为DCS系统。此项技术涵盖了核级控制和核安全保护两个方面。应用的优势在于：具有较好的功能性，并且可实现高水平的自动化，可适用于核电厂各部分运行的监督和控制中。应用的缺陷在于：由于在此项技术必须要在计算机和互联网的条件下运行，因而运行的可靠性对系统的安全性存在较大的影响。为了提高DCS系统的稳定、安全运行，则需要将其系统中存在的干扰信号进行消除，干扰信号的存在会使得测量出现误差，如果干扰情况严重，还会造成安全事故。一般情况下，解决系统干扰信号的方式为：仪控系统接地。直流系统主要是为控制、信号回路以及继电保护等供以电源，在仪控系统中比较关键的是需要具备安全性和可靠性。如果出现直流系统接地故障，则会形成较大的危害，主要表现在两点接地，有可能会造成接地短路的情况，进而影响到继电保护、监控系统、直流空开跳闸等，这不利于系统的安全、稳定运行。

2 仪控系统接地

2.1 仪控系统接地的概述

仪控接地系统功能性体现在两个方面，一方面保障设备的稳定运行和人员操作的安全；另一方面是降低在进行信号传输中存在的干扰。

DCS系统接地的类型包括：保护接地、电缆屏蔽接地。其中保护接地也可以称之为安全接地，主要作用是为了确保设备在运行安全和人员安全为目的，实施的接地设置。由于系统在使用的过程中，可能受到多方面的因素影响，造成了控制系统的有关用电设备金属外壳和正常情况下不带电的部分出现带电情况，基于此状况，则需要进行保护接地的设置。电缆屏蔽接地，其作用主要是为了减少电磁信号的干扰。在仪控系统的接地规范中，接地的原则为利用单端接地，需要确保连续性的信号屏蔽，同时只可以存在一点接地。

2.2 常见的接地故障及处理方法

2.2.1 双端接地故障及处理方法

在核电厂仪控系统故障中，双端接地故障的出现频率是比较高的，如：在某个电厂进行试验的时候，有关人员发现一级核压力变送器在运行中出现了异常的情况，在进行测量后，其电流量峰值为60mA，通过在控制系统中把变送器进行解列之后，其电流值恢复到了正常的数值范围之内。出现此情况，有关人员开展一系列的检查和判断后，初步认定此情况的出现，主要是由于接地出现浮空造成的故障，再次经过深入的测量后，发现出现此类情况的根本原因为：双端接地的出现。双端接地出现后产生的电势差，将信号线串入到了共模电压，如果情况比较严重，则会出现报警或者是设备出现操作失误的情况。核电厂的现场设备信号电缆屏蔽，是要求利用单端接地的基本原则，提供接地设备信号电源的系统为DCS系统，就地设备位置需要进行绝缘的处理，以此可以把电缆的信号进行屏蔽，接地的位置选择在DCS侧边。

2.2.2 接地不可靠故障及处理方法

接地不可靠也是核电厂仪控系统接地故障中比较常见的故障，如：在某个电厂中，发生了KRT003MA的长时间报警情况，在经过检查之后发现，趋势数值是真实的，但是对SG3来自化学测试后，其总放处于正常的状态下。仪表出现读数的不正常情况，经过仔细的检查后，其结果表明：是由于接地存在不不可靠的情况，影响到仪表地读数准确性。

对此类故障处理的方法为：首先进行全面的观察和分析，重新进行接地，连接屏蔽线，这种情况下，KRT003MA读数呈现出正常的状态，则解除报警。此故障出现主要是因为引入的电磁干扰信号影响到了接地点，使得电缆中所传递的微弱测量电流受到影响。由于出现接地不可靠的情况，会使信号发生紊乱，信号的监控受到严重影响，进而出现报警或者是设备操作违规情况，基于此，需要对仪控系统屏蔽接地的有效性进行全面的检测，以此确保核电厂的仪控系统可以稳定安全运行。目前，我国的核电仪控信号接地利用的是DCS机柜侧接地，现场仪表侧则实施绝缘的模式，现场仪表侧，其检查的依据为仪控设备的单点接地检查。

3 直流系统接地

3.1 直流系统接地的影响因素

电厂出现直流接地的危害性是比较大，一般情况下，直流系统接地的影响因素包括：第一，人为因素。由于人员在实际的工作中，出现违规操作的情况，如：操作时不小心碰到、接线失误等，除此之外，在进行二次回路连接地时候，元器件出现违规组装，这就增加了直流接地故障风险；第二，外部环境因素，由于设备所在的位置，周边环境情况不好，属于阴暗潮湿的情况，这就会造成直流系统接出现；第三，电缆自身的因素，由于长时间的应用后，电缆绝缘层出现了老化或者破坏，没有及时地进行更换，则会出现直流接地情况。

3.2 直流系统接地故障及处理方法

3.2.1 持续性直流接地故障及处理方法

电厂出现持续性直流接地故障，严重地影响到了系统的运行，因而需要在管理中，加强对持续性直流接地故障的检查。如：在某电厂中，出现了LCA015KA 接地故障报警，以图纸作为依据，对绝缘情况进行了检查后，明确报警的出现是由于直流接地故障造成的，对其直流接地故障进行排出后，则解除报警。在进行直流接地故障的处理中，需要对故障进行精确的定位，这是非常重要的。在具体的处理过程中，受到较多的外界因素影响，使得现场进行接地故障存在一定的难度。核电厂仪控系统存在特殊性，通常情况下，只可以进行非接触式的检查，也就是利用直流系统接地的故障检测仪，不可以直接进行回路信号检查。利用故障检测仪器，对系统电压、电流等进行全面的检测和分析，对其系统绝缘的情况和故障点进行准确的判断。

3.2.2 闪发直流接地故障及处理方法

此直流系统故障的出现，其原因在闪发的信号不够稳定，并存在一定随机性。在进行直流接地故障的检测中，通过检测仪器没有对检测后的数据进行记录，这种情况下，则会使得此类故障的出现，比较难以处理，对故障点的定位存在较大的困难。基于此，核电厂对此类的直流系统故障并没有十分有效的处理办法，这也形成了较大的安全运行事故风险。以闪发信号特点和工作人员经验作为依据，通过故障检测仪器和记录仪结合应用，对此类故障发生点进行确定。但是此处理方法使用的检测仪器还需要进一步进行技术的优化和改进。

在直流系统故障的检测中，需要注意的事项包括：第一，需要充分利用拆接的记录作为依据和基础，避免出现拆装失误；第二，在进行故障的查找的时候，需要加强风险的分析和应对方案的实施，避免出现仪控系统出现错误动作或者威胁到人员自身的安全；第三，做好直流系统故障的预防，因为此类故障点在进行确定上存在较大的困难，因而需要加强预防，可以利用日常良好的检测和维护，开展定期的巡检制度，对其检测做好记录，一旦出现故障后，可以对存在的隐患将进行重点的检查。

4 结束语

在核电厂中，需要加强对仪控系统运行的稳定和安全性，降低直流接地故障和干扰信号的影响。建立完善的检查接地故障机制，使用合理的方案、设备和技术等，提高日常的检查和管理书评，以此保证核电厂的运行的安全和稳定。

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