核電站核島電氣隔離準則研究

杜志平

【摘 要】現今，電氣配電等設計已經非常成熟，然而電氣隔離作為核電站獨有的，且保證冗余性實現的重要方面卻極少有關注。隨著核電站的發展，冗余性、安全性要求越來越高，作為所有這些功能實現的保障，顯得尤為重要。本文將影響隔離的各方面進行分析，以便在后期核電站電氣設計中發揮積極作用。

【關鍵詞】電氣隔離；電纜敷設；安全列；冗余

0 概述

核電廠系統按照系統功能的性質，分為安全系統和非安全系統。每個安全系統的動力源、儀表和控制部分都應由一個以上的安全組組成，其中任何一個安全組都能完成該系統的安全功能。為了確保任何一組安全系統在執行功能時，尤其在事故工況下，不受其他組的影響能夠執行安全功能，故采用電氣隔離的方法確保每一列的獨立性。

電氣隔離包含電氣設備和電路的隔離，本文從這兩個方面結合安全性的要求就隔離的具體實施要求進行闡述，以指導后續項目開展相關設計工作。

1 電氣設備隔離

電氣設備隔離通常使用安全級構筑物、一定的分隔距離、屏障等，確保電氣設備和電路的實體隔離。具體視設備的功能進行隔離，具體如下：

1.1 安全級設備和非安全級設備的隔離

安全級和非安全級設備應完全電氣隔離，以確保非安全級設備的損壞不會影響安全級設備。在新型的核電站中增加了一類新的抗震等級，即在地震事故下，設備保持完整性，而不必保持功能性。

同時，在安全級系統與非安全級系統相連時，通過增加隔離裝置以避免非安全級設備對安全級設備的影響。對于電力電路來說隔離裝置可以是斷路器或熔斷器；對于儀表和控制電路來說，可以選擇放大器，控制開關，電流互感器，光纖耦合器，光-電耦合器，繼電器，轉換器，電源裝置，斷路器等作為隔離裝置。

1.2 不同列之間的安全級設備隔離

電氣設備的隔離用以確保在某一列發生故障時，相鄰列能夠執行安全功能。故列與列的連接應盡量減少，然而在某些情況下，為了系統的安全性跨列連接不可避免，比如檢修期間的供電情況以及特殊系統的跨列供電等。

此時就要做好相應隔離，隔離裝置可以根據電路的性能來選擇，對于電源類，在兩側各加裝一隔離裝置以進行隔離，隔離裝置同上。

2 電路隔離

2.1 電壓等級隔離

電纜隔離要考慮的一個重要方面，便是電壓等級隔離，即不同電壓等級的電纜必須保證一定的獨立性。通常，隔離要求視電纜敷設方式來確定。

核電站核島內多采用架空電纜進行敷設，廠用電按照電壓等級由高至低、強電至弱電的控制和信號電纜、通訊電纜“由上而下”順序排列，當然這是國標里面的推薦。隔離距離為，控制電纜保持在200mm以上，電力電纜（6kV）以下（以上）保持250（300）mm。

然而，為了提高安全性，新型三代核電站往往冗余更為復雜，電纜截面較之前的兩代核電站較大，此時在狹窄的電纜夾層很難順利引入盤柜，在以往核電站的施工過程中曾多次發生過電纜無法順利引入盤柜的情況，故有些核電站采用與此相反的布置，既中壓電纜在下布置，避免由于電纜過粗無法順利地將電纜引入盤柜。

2.2 安全性隔離原則

對于電纜來說，除了遵循以上電壓等級的隔離要求外，更重要地還要從安全性上對不同安全級別以及不同列的電纜做好隔離。

2.2.1 不同安全列之間的隔離

為了防止一列電纜里的短路、過熱等對另一列電纜的破壞，屬于一個安全列的電纜或者相關電纜不應與另一安全列的電纜或者相關電纜敷設在同一路徑，且兩列電纜路徑的最小距離為10cm。

考慮電纜的熱量對潛在危險的影響，例如火災等情況，兩列電纜需采取一定的隔離方法，例如增加屏障或是保持一定的距離等。最小分割距離視電纜所處的區域而劃分為非危險區、低危險區、危險區。對于非危險區，敞開結構與其他結構的距離要保持水平方向2.5cm，豎直方向7.6cm的距離。封閉結構與封閉結構或是當封閉結構在敞開結構下方時，封閉結構與其他結構的距離可以縮短到水平豎直均為2.5cm的距離。

對于低危險區，要求的間隔距離要大很多?？蓞⒖枷卤?。該隔離距離參照IEEE-384（2008）與相應國標有稍許出入。

在危險區內，非安全級與安全級或相關電路之間的最小距離滿足上表即可。對于安全級或是安全相關級電纜的隔離，應采用對電纜敷設的限制條件和特殊的實體隔離等綜合措施，使安全級系統冗余序列的獨立性保持在可接受的程度之內，通常，簡單的距離隔離是不夠的，通常采用實體隔離確保區域內單一列的獨立性。

2.2.2 非安全列與安全電路/安全相關電路的隔離

非安全級電路應按表1中規定的最低分隔要求與安全級電路或相關電路進行實體分隔或是分析其影響，并證明安全級電路的性能不會因此而降低至不可接受的程度，否則該非安全級電路應按相關電路處理。對于非安全級低電平儀表信號電路和控制電路，除非：

非安全級電路未與任一冗余序列的相關電路的電纜一起敷設；

通過分析證明該非安全級電路不會導致安全級電路的性能降低至不可接受的程度，分析中應考慮有關電路的類別及其可能具有的能量。

2.2.3 安全相關電路

當非安全級電纜未使用隔離裝置與安全級電源（信號）或是相關電源（信號）在電氣上相連接；或是，無實體隔離，而又靠近安全級設備和電路（安全距離參照3.2.1描述的隔離要求）時，被稱為“安全相關電路”。

相關電路采用與其相關的安全級電路相同的方式加以實體分隔。除非通過分析或試驗，證明其不會導致安全級電路的性能降低至不可接受的程度，否則均應滿足安全級電路的要求。

3 總結

綜上所述，為了確保核電站在事故工況下的系統冗余性的實現，對于安全列的電氣設備和電路來說必須保證獨立性，以確保在任何涉及基準事件發生期間及之后，該安全級電氣設備和電路均能執行所要求的安全功能，尤其是安全列的隔離，需逐一分析。設計師在做系統設計以及電纜通道規劃時，必須了解隔離的要求，做好規劃，確保安全功能的有效性。

【參考文獻】

[1]GB/T 13286（2008） 核電廠安全級電氣設備和電路獨立性準則[S].

[2]RCC-E（2005） 核島電氣設備設計和建造規則[S].

[責任編輯：李書培]