核電廠電氣設備接觸不良問題探析

孟云龍 李文武

摘要：核電廠電氣設備按功能分組分為發電機、變壓器、配電盤及繼電保護等相關設備，我國沿海核電單臺機組功率都在100萬千瓦以上，臺山核電單機功率甚至達到175萬千瓦，其非計劃停機或停堆會直接影響電廠發電效益且會對電網造成較大沖擊，導致電網頻率波動，影響電網供電質量，故電氣設備的可靠性是核電機組可靠運行的基礎。而電氣設備運行可靠性不僅取決于電氣設備質量，也依賴電氣設備接線可靠性。本文從核電廠運行維護的角度出發，分析電氣設備接觸不良產生的危害、原因，并提出預防及解決接觸不良的方案，提升電氣設備運行可靠性，提升核電機組安全運行水平。

關鍵詞：核電;電氣設備;接觸不良

一、核電廠電氣設備接觸不良危害

電氣設備接觸不良是引起電氣設備故障、事故及電氣火災的主要因素之一。根據美國保險公司的統計數據，由于接觸不良引發的電氣火災，占電氣火災事故的25%以上。而根據《中國火災統計年鑒》對引起電氣火災的原因和分類統計，國內有12.6%的電氣火災直接原因是由于接觸不良引起，而占電氣火災事故70.5%的短路和過熱，到底又有多少是由于接觸不良演變而間接引起的，還無法統計。

較之常規電廠，核電廠因其涉及核輻射，若發生火災則不僅威脅核安全，更可能造成輿論恐慌。比如2020年4月12日，烏克蘭切爾諾貝利核電禁區附近出現森林大火，火勢蔓延至距離儲存高放射性廢料的儲存地點僅有2公里的區域，引發了附近居民乃至世界人民恐慌。

二、核電廠電氣設備接觸不良原因分析

梳理現場電氣設備接觸不良經驗反饋，原因主要分為以下三類：

（1）電氣設備接線不符合接線規范;

現場最常見不符合接線規范的接線方式是同一端子壓接兩根不同尺寸接線、接線端子壓到電纜絕緣皮、接線未正確插入端子排，圖示如下。

而上述電氣設備接觸不良的根本原因是電氣人員對接線規范認知不足且接線操作技能不足。

（2）電氣觸頭接觸不良或有異物

觸點實際表面并不是光滑的，而是粗糙的、凹凸不平的，當兩個金屬觸點相接觸時，接觸元件的粗糙表面將刺破表面氧化層和其他污染膜層，從而建立局部金屬接觸的導電路徑。隨著接觸壓力的增加，氧化膜層被壓破，金屬從這些破裂處擠出，所以微小的金屬接觸斑點的數量和面積也隨著增加，導電接觸面積增加，這些金屬接觸斑點被輕微的冷焊在一起，是唯一的導電路徑，同時氧氣和其他腐蝕性氣體可以進入這些接觸區域并和暴露的金屬發生反應從而減少金屬接觸面積，最終將導致電接觸區域的消失，盡管此時在氧化物表面仍存在著機械接觸。導電接觸面積只是名義接觸面積的一小部分，通常認為遠小于1%，進而導致接觸不良。

另外，現場檢修實踐中發現，某中壓斷路器輔助開關接點之間有棉質纖維（肉眼很難看清），導致觸點接觸不良，斷路器無法正常合閘。而棉質纖維是大修期間使用全棉白布進行清潔時引入，這就要求電氣人員在檢修時做好防異物工作。

（3）電氣設備接線無定期巡視、清潔、緊固等維護操作

現場檢修實踐中經常發現泵房、海水淡化廠房等潮濕區域及主變、輔變、開關站等戶外區域，還有蓄電池極柱等電氣設備接線容易腐蝕且無定期巡視檢查對其清潔、緊固。導線在潮濕、酸性環境中易發生腐蝕，產生氧化物、銅綠或鐵銹，導致接觸不良。

三、核電廠電氣設備接觸不良預防及解決措施

1.電氣設備接線不符合接線規范問題。

首先要實行嚴格的資格認證制度，必須是具有相關電氣知識并經培訓、考核合格取得上崗證的正式電工才能承擔電氣線路的安裝敷設及運維工作，尤其著重對電氣設備接線規范進行學習考核，確保其資質能勝任電氣接線工作。其次，收集核電廠典型接觸不良案例，集結成冊，定期開展震撼教育，使電氣工作人員從心理上知曉接線不良的危害，嚴格執行現場電氣接線工作;第三，依據現場典型接觸不良案例，按照接線規范要求細節化接線，將錯誤接線和正確接線照片進行對照，制作電氣接線標準化圖冊，用于提示及指導現場電氣設備接線工作。

2.電氣觸頭接觸不良或有異物。

觸點的機械性能主要有硬度、延展性和摩擦系數等。貴金屬鍍層可優化觸點表面的摩擦系數和抗磨損性，最終會影響到觸點的可靠性。貴金屬鍍層優化電氣性能主要是形成低值而穩定的接觸電阻，其實質就是對出現在接觸界面上的薄膜起到預防和控制的作用。金作為貴金屬，廣泛地應用在連接器行業中，尤其是當需要處理弱電壓和電流信號時，這主要是因為其具有其他金屬不可替代的優點決定的。金的化學性質十分穩定，很難與其他物質進行化學反應，能有效抵抗大氣（氧氣、硫化氫、二氧化硫、氯氣、二氧化氮及二氧化碳等腐蝕性氣體）的侵蝕，同時，工程實踐中證明，金鍍層與基底金屬的附著力也很好，這些優點決定了金在鍍層金屬中具有極其重要的地位。故針對觸頭接觸不良問題，盡量采用使用鍍金觸頭的繼電器、斷路器或接觸器設備。而觸頭之間存在異物問題，則需加強防異物管理，在異物管理上，盡管我們正常大修期間配置有防異物單，防異物袋，防異物單用于對工器具進行進出登記，防止工器具遺落在電氣設備中;防異物袋用于收集檢修過程中產生的碎金屬絲，金屬屑，但疏忽了棉質清潔白布，毛刷等不導電物質對設備的危害，現場應盡量避免使用此類非標準耗材，如確需使用，務必檢查使用前后其完整性，避免引入異物。

3.對于潮濕、酸性環境中電氣接線，應對電氣接線進行防腐處理，對接線進行絕緣包扎，避免接觸潮濕空氣、酸性環境，或刷防腐漆。

定期對電氣設備接線進行巡視檢查，尤其涉及關鍵敏感設備的接線。若外觀看到有腐蝕痕跡，則對腐蝕產物進行清潔，緊固接線，做防腐處理。若電氣接線外觀無異常，對一次電氣設備接線，因其通常流過大電流，若接觸不良則會發熱，一般可使用熱成像儀進行檢查，也可粘貼測溫試紙監測器溫度變化。對于二次電氣設備接線，流過的電流較小，熱成像對二次接線檢查幾乎無效，故需借助內窺鏡、電子內窺鏡或可視采耳棒等儀器進行電氣端子接線檢查，依據現場歷次大修接線端子檢查經驗，可視采耳棒使用簡潔方便，能準確查看到接線端子是否壓到電纜絕緣皮，可提升檢查精細度，提升電氣設備接線檢查質量。

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作者簡介：孟云龍，1989年3月，男，漢族，山西省臨汾市，大學本科，助理電氣工程師，從事核電站電力設備運行維護工作。