核电站电气贯穿件调试技术应用

核电站电气贯穿件调试技术应用

赵东

中国核工业二三建设有限公司

摘要：安全壳作为核电站的第三道密封屏障，行使着如下４个基本功能：包容事故时释放的放射性；正常和事故时厂房间管道传输的密封；辐射防护；保护反应堆冷却剂系统免受外部灾害的影响。随着大型压水堆核电机组设计和建造技术能力的不断发展，安全壳从单层壳发展到双层壳，提高了核电站防护外部灾害和飞射物及减少放射性泄漏等方面的能力。本文主要分析核电站电气贯穿件调试技术应用。

关键词：电气贯穿件；调试；技术总结；介电强度；泄漏试验

引言

电气贯穿件的电气性能主要由导体组件本身的质量和可靠接线来保证。导体组件在出厂时已经过绝缘电阻、耐压等多项检测，导体组件与电气贯穿件筒体之间通过密封组件实现安装和密封。电气贯穿件导体的接线通常在完成设备的安装后进行，为保证电气连接的可靠性，在进行现场接线时，均采用专用工具按照各接线器安装说明文件进行操作，用力矩扳手严格按照规定的数值进行紧固。并且，在完成接线后，会对电气贯穿件进行一系列电气性能检测，检测通过后方可正式使用。因此，电气贯穿件定位安装角度变化对其电气性能的影响较小。

1、电气贯穿件的结构

电气贯穿件主要由金属筒体、密封材料和金属导针三部分组成，三者的有效封接是保持压力边界完整性的关键。在核反应堆实际使用中，电气贯穿件的金属筒体安装于安全壳或者压力壳上，金属导针实现与安全壳或压力壳内部电气设备的连接，这样方能使电气信号和电能顺利传输。密封材料在保证金属导针与金属筒体之间相互绝缘的同时，起到保证压力壳或安全壳压力边界完整性的作用，可防止堆内放射性物质向外泄漏。

2、电气安装调试问题

2.1施工方法不科学

对于机电工程的安装，建筑商采用的施工方法和技术的应用至关重要。除非选择更具针对性和实用性的施工方法，否则不可能提高施工质量。一些施工人员未能掌握电气工程变更的可能原因，导致施工方法选择错误。如果出现紧急情况，将不能按期完工。此外，电气工程施工如果施工方法不选择科学合理，将无法保质保量得完成施工项目。

2.2操作人员技术水平不达标

人员管理是电气设备运行管理的一部分，人员管理力度不足导致设备操作人员技术水平低下，成为影响管理质量的外部因素，设备运行过程磨损与老化严重，设备使用寿命缩短，增加设备运行管理难度。人才培养工作未引起管理人员重视，人员选拔标准与石油化工电气设备运行需要不符，不具备正确使用电气设备的能力，电气设备无法正常运行，运行管理人员管理措施实用性下降，影响管理工作的质量。操作人员缺少创新精神，开展工作依赖工作经验，难以发现设备运行存在的问题。

2.3电气设备运行维护管理机制不完善

从目前我国大部分的电气设备运行维护管理体系来看，都没有针对性强且较为完善的管理机制，也缺乏细节化的管控，而且大部分的管理制度在理念和方式上都相对落后，难以满足现阶段社会发展需求，久而久之会增加电气设备的使用安全隐患，提高故障率，也为后续维护和检修作业造成严重的影响。其次，就是相关人员责任意识不强，没有注意到先进技术水平和思想对电气设备运行维护管理的重要性。还有一个突出性问题，就是大部分的单位企业都没有事先配备专门的维护工具和设备等，即使在发现问题时也无法进行有效的解决，或者是难以达到维护要求，严重影响了后续正常使用；并且制度体系没有对不同设备在管理维护上有区别要求，导致在维护作业时忽略了设备技术不同等因素，不仅无法针对问题进行解决，甚至会扩大问题的严重性，造成严重损失的同时降低企业自身实际效益。

3、核电站电气调试中的应对策略

3.1完善电气设备运行环境

在面对目前社会中使用的各种电气设备运行情况和环境来看，良好的设备使用环境是减少电气设备发生故障和出现各种安全隐患的必要措施，作为电气设备充分发挥自身实际效益的前提基础，相关单位要尽全力完善电气设备运行环境，并结合实际情况来配合多种隔离与保护措施，从根本上减少外界各种不良因素对电气设备造成的影响和损坏。首先，就是要对基础环境进行完善，介于电气设备在运行时会产生大量的热量，所以要保障运行环境具备良好的通风条件；其次，就是要考虑到部分地区潮湿度较高，应结合实际情况做好防潮防水保护措施，避免雨水侵蚀到电气系统。另外，除了要完善通风散发热量以外，还要做好防火与隔热工作，避免因为通风系统故障或者是热量过高发生火灾；而且针对大部分暴露在外的电气设备，要合理使用防短路措施，并做好接地和过载等方面的保护措施。

3.2安装操作空间要求

机械贯穿件被划入《民用核安全设备目录》，其设计制造属于受控范围。因此，本项目的双壳机械贯穿件设计为工厂组装焊接，然后整体运到现场安装，减少现场焊缝的数量（特别是穿高能管道的机械贯穿件），以保证机械贯穿件的产品质量。根据双层安全壳的结构尺寸，其安装运输长度至少需按3.5ｍ进行考虑。若连接厂房无法满足该安装和运输空间的要求，则需修改管道的布置位置，或考虑改变机械贯穿件的结构类型，或在连接厂房结构墙上预留安装运输用孔洞。双层安全壳机械贯穿件增加了波形膨胀装置，相邻贯穿件的布置需留出波形膨胀装置的安装操作空间，相邻贯穿件的外套筒间的距离不能小于此安装空间要求。

3.3电气贯穿件中应力的测量

已有压痕技术、光纤布拉格光栅传感器技术、荧光光谱技术和有限元方法等，可以对密封玻璃中的应力进行表征或模拟。光纤布拉格光栅传感器技术、荧光光谱技术是测量残余应力大小的有力方法。压痕技术可以估算玻璃基体残余应力，但必须仔细选择应用压痕技术的适当条件。有限元方法因其可以模拟计算复杂几何形状的应力分布情况而被广泛应用于电气贯穿件的应力研究。尽管如此，目前的方法尚不能完全实现应力的原位、精确、全面测量。在电气贯穿件压缩应力测量方面，还有以下问题亟待解决:(1)电气贯穿件封接界面处的压缩应力测量困难。尽管前述方法能测量电气贯穿件中玻璃区域的应力，但是在测量界面处的应力时仍然存在一定的局限性。压痕技术和光纤布拉格光栅传感器技术的测量分辨率均为毫米或厘米级，无法精确获取封接界面处的压缩应力分布。因此，亟须发展一种高精度、高分辨率的压缩应力测试方法，明确电气贯穿件中封接界面的真实应力状态。(2)电气贯穿件中的应力弛豫研究亟待加强。目前对宏观尺度准静态结构的力学特性表征方法相对成熟，但对于多场作用下玻璃-金属界面的动态力学特性测试尚无有效手段。总之，开拓并发展能够高精度、高分辨率测量电气贯穿件应力的新方法和应用测试新技术，比如采用高能X射线、中子衍射、核磁共振等方法测试表征玻璃中的残余应力，这对促进玻璃-金属密封型电气贯穿件的工程应用具有重要意义。

结束语

总之，加强电气设备和材料的控制，可以从整体上提高电气设备调试的安装和质量控制水平，优化电气设备的各项性能，包括安全性、可靠性等。从电气设备安装调试人员的角度来看，他们应该学习和掌握相关的先进知识，不断提高自己的安装调试技能，确保安装调试的顺利实施，进一步促进电力行业的长期健康发展。

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