核電儀控機柜的接地方式

劉愛芬 王占元

摘 要 隨著核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化應(yīng)用的推廣，儀控和電氣用機柜數(shù)量在逐步增加，相應(yīng)要求也越來越嚴格。本文主要介紹核電行業(yè)DCS與PLC等儀控機柜接地方式，提升核電行業(yè)對儀控機柜使用的安全意識。

【關(guān)鍵詞】儀控機柜 接地方式

核電儀控系統(tǒng)是基于數(shù)字技術(shù)的自動控制與保護、信息顯示以及網(wǎng)絡(luò)通信來實現(xiàn)核電廠檢測與控制功能的系統(tǒng)。主要功能是信息處理、顯示功能以及控制功能。其特征是實現(xiàn)核電廠整體的信息管理與過程控制。核電廠數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)提供了集成的計算機系統(tǒng)，而且通過機柜將其計算控制系統(tǒng)集中，能夠集中顯示和操作，操作效率更高，但需要使用大量控制電纜，這就對核電儀控系統(tǒng)接地方式提出了更高的要求。

1 機柜基本接地方式

當前從核電行業(yè)應(yīng)用的DCS以及PLC等儀表控制系統(tǒng)看，接地方式主要由單點、多點以及浮地三種方式構(gòu)成。三種接地方式中單點與多點接地方式主要是針對系統(tǒng)機柜本身連接至接地網(wǎng)所制定的，通過該方式來與獨立接地與公用接地兩者進行明確的區(qū)別。

1.1 單點接地方式

核電儀控系統(tǒng)機柜接地方式選擇單點接地，需要正常工作頻率在30kHz以下，而瞬時工作頻率最高在300kHz的儀表控制系統(tǒng)，為了能夠加大核電儀表系統(tǒng)工作人員的安全性保障，必須要附加機柜的就地接地。機柜間距的大小也要采用不同的核電儀控系統(tǒng)機柜單點接地方式。

核電廠儀控系統(tǒng)盤臺、機柜的安全保護區(qū)域與工作接地是分別直接接入全場接地網(wǎng)的，在其入地之前并沒有將其合二為一。此種方式降低了工作接地來自直流與交流供電系統(tǒng)雜散的基波以及諧波電流的影響，上述電流可能會帶來0～5kHz的共模噪聲，而且可能會對工作接地的接地基準產(chǎn)生一定的影響；另外其電子線路板的工作接地和電源等設(shè)備進行隔離，形成了單獨的安全區(qū)域，降低了電子線路與電源等設(shè)備產(chǎn)生故障時破壞整個系統(tǒng)的風險性；對兩個接地基準唯一的接地回路能夠順利接入接地網(wǎng)提供保障，避免了由于對地短路或是由于靜電放電等因素在兩者之間產(chǎn)生其他噪聲。

1.2 多點接地連接方式

多點接地連接方式主要是針對核電儀控系統(tǒng)工作頻率達到30kHz以上，而瞬時工作頻率則是達到300kHz以上的工作條件，通過多點接地連接方式能夠?qū)L險降到最低。多點連接方式是將儀控系統(tǒng)機柜內(nèi)的各種設(shè)備的安全保護接地與工作接地匯總統(tǒng)一連接到一個公地，每個機柜則又通過一根單獨的多股引出線入地。多點接地連接方式的電纜鋪設(shè)簡單，從最大程度上降低了高頻對于接地效果的干擾。弊端是可能會形成多個低頻的接地回路，而且由于多個低頻接地回路相距不是很遠，極有可能產(chǎn)生共模噪聲。所以通過對低頻工作的儀控系統(tǒng)機柜的接地方式選擇應(yīng)采用單點接地方式，更利于儀控系統(tǒng)電子板卡的穩(wěn)定性，但對于高頻工作的儀控系統(tǒng)機柜推薦選擇多點接地方式。

1.3 浮地接地方式

浮地接地方式應(yīng)用在核電站中很少采用。浮地是將儀控系統(tǒng)機柜電路的地與大地無導(dǎo)體進行連接。目的是為了能夠?qū)⒔涣麟娫磁c直流電源有效分開，通常交流電源的零線是直接接地的，但是因為存在接地電阻以及上流電流，致使零線電位并不是大地的零電位。交流電源的零線上通常會存在許多的干擾，倘若直流與交流電源沒有適當?shù)倪M行分開，就會對直流電源及其后續(xù)的直流電路的正常工作產(chǎn)生影響。而浮地技術(shù)就能夠很好的解決相關(guān)問題。其次通過浮地接地方式能夠促進放大器的優(yōu)化，尤其是微小輸入信號以及高增益的放大器，當輸入端的任何微小的干擾信號都有可能致使工作異常，所以通過放大器的浮地接地技術(shù)，不僅能夠阻斷干擾信號的進入，同時也能夠有效提升放大器的電磁兼容能力。但其缺點也是十分明顯的，就是該電路容易受到寄生電容的干擾，從而使得電路的點位產(chǎn)生變動等等。

2 機柜防雷接地方式

儀控系統(tǒng)機柜的防雷接地主要是考慮外部防雷以及內(nèi)部防雷。外部防雷是對直擊雷進行防范，其最常用的方式就是構(gòu)筑法拉第籠，具體如圖1所示。

機柜通過構(gòu)筑法拉第籠能夠阻斷外部直擊雷的電磁場傳播，對整個內(nèi)部儀控系統(tǒng)以及設(shè)備起到保護作用，而且整個法拉第籠通過接地裝置與大地進行相連，對直擊雷時的強大電流能夠起到分流的作用。而內(nèi)部防雷主要就是針對防雷電波侵入和防生命危險，通過等電位連接實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

常見的核電儀控系統(tǒng)機柜單點、多點以及浮地接地方式都有其自身特點和要求，所以在應(yīng)用時必須要對其接地方式進行充分的了解。另外也可根據(jù)實際情況混合使用上述三種接地方式。但不管選擇何種接地方式都必須要進行防雷接地設(shè)計。必須要加強對核電儀控系統(tǒng)機柜接地方式的研究，降低核電儀控系統(tǒng)的風險，保證核電的安全。

參考文獻

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作者單位

華龍國際核電技術(shù)有限公司 北京市 100142