核电站核岛电气隔离准则研究

杜志平

【摘 要】现今，电气配电等设计已经非常成熟，然而电气隔离作为核电站独有的，且保证冗余性实现的重要方面却极少有关注。随着核电站的发展，冗余性、安全性要求越来越高，作为所有这些功能实现的保障，显得尤为重要。本文将影响隔离的各方面进行分析，以便在后期核电站电气设计中发挥积极作用。

【关键词】电气隔离；电缆敷设；安全列；冗余

0 概述

核电厂系统按照系统功能的性质，分为安全系统和非安全系统。每个安全系统的动力源、仪表和控制部分都应由一个以上的安全组组成，其中任何一个安全组都能完成该系统的安全功能。为了确保任何一组安全系统在执行功能时，尤其在事故工况下，不受其他组的影响能够执行安全功能，故采用电气隔离的方法确保每一列的独立性。

电气隔离包含电气设备和电路的隔离，本文从这两个方面结合安全性的要求就隔离的具体实施要求进行阐述，以指导后续项目开展相关设计工作。

1 电气设备隔离

电气设备隔离通常使用安全级构筑物、一定的分隔距离、屏障等，确保电气设备和电路的实体隔离。具体视设备的功能进行隔离，具体如下：

1.1 安全级设备和非安全级设备的隔离

安全级和非安全级设备应完全电气隔离，以确保非安全级设备的损坏不会影响安全级设备。在新型的核电站中增加了一类新的抗震等级，即在地震事故下，设备保持完整性，而不必保持功能性。

同时，在安全级系统与非安全级系统相连时，通过增加隔离装置以避免非安全级设备对安全级设备的影响。对于电力电路来说隔离装置可以是断路器或熔断器；对于仪表和控制电路来说，可以选择放大器，控制开关，电流互感器，光纤耦合器，光-电耦合器，继电器，转换器，电源装置，断路器等作为隔离装置。

1.2 不同列之间的安全级设备隔离

电气设备的隔离用以确保在某一列发生故障时，相邻列能够执行安全功能。故列与列的连接应尽量减少，然而在某些情况下，为了系统的安全性跨列连接不可避免，比如检修期间的供电情况以及特殊系统的跨列供电等。

此时就要做好相应隔离，隔离装置可以根据电路的性能来选择，对于电源类，在两侧各加装一隔离装置以进行隔离，隔离装置同上。

2 电路隔离

2.1 电压等级隔离

电缆隔离要考虑的一个重要方面，便是电压等级隔离，即不同电压等级的电缆必须保证一定的独立性。通常，隔离要求视电缆敷设方式来确定。

核电站核岛内多采用架空电缆进行敷设，厂用电按照电压等级由高至低、强电至弱电的控制和信号电缆、通讯电缆“由上而下”顺序排列，当然这是国标里面的推荐。隔离距离为，控制电缆保持在200mm以上，电力电缆（6kV）以下（以上）保持250（300）mm。

然而，为了提高安全性，新型三代核电站往往冗余更为复杂，电缆截面较之前的两代核电站较大，此时在狭窄的电缆夹层很难顺利引入盘柜，在以往核电站的施工过程中曾多次发生过电缆无法顺利引入盘柜的情况，故有些核电站采用与此相反的布置，既中压电缆在下布置，避免由于电缆过粗无法顺利地将电缆引入盘柜。

2.2 安全性隔离原则

对于电缆来说，除了遵循以上电压等级的隔离要求外，更重要地还要从安全性上对不同安全级别以及不同列的电缆做好隔离。

2.2.1 不同安全列之间的隔离

为了防止一列电缆里的短路、过热等对另一列电缆的破坏，属于一个安全列的电缆或者相关电缆不应与另一安全列的电缆或者相关电缆敷设在同一路径，且两列电缆路径的最小距离为10cm。

考虑电缆的热量对潜在危险的影响，例如火灾等情况，两列电缆需采取一定的隔离方法，例如增加屏障或是保持一定的距离等。最小分割距离视电缆所处的区域而划分为非危险区、低危险区、危险区。对于非危险区，敞开结构与其他结构的距离要保持水平方向2.5cm，竖直方向7.6cm的距离。封闭结构与封闭结构或是当封闭结构在敞开结构下方时，封闭结构与其他结构的距离可以缩短到水平竖直均为2.5cm的距离。

对于低危险区，要求的间隔距离要大很多。可参考下表。该隔离距离参照IEEE-384（2008）与相应国标有稍许出入。

在危险区内，非安全级与安全级或相关电路之间的最小距离满足上表即可。对于安全级或是安全相关级电缆的隔离，应采用对电缆敷设的限制条件和特殊的实体隔离等综合措施，使安全级系统冗余序列的独立性保持在可接受的程度之内，通常，简单的距离隔离是不够的，通常采用实体隔离确保区域内单一列的独立性。

2.2.2 非安全列与安全电路/安全相关电路的隔离

非安全级电路应按表1中规定的最低分隔要求与安全级电路或相关电路进行实体分隔或是分析其影响，并证明安全级电路的性能不会因此而降低至不可接受的程度，否则该非安全级电路应按相关电路处理。对于非安全级低电平仪表信号电路和控制电路，除非：

非安全级电路未与任一冗余序列的相关电路的电缆一起敷设；

通过分析证明该非安全级电路不会导致安全级电路的性能降低至不可接受的程度，分析中应考虑有关电路的类别及其可能具有的能量。

2.2.3 安全相关电路

当非安全级电缆未使用隔离装置与安全级电源（信号）或是相关电源（信号）在电气上相连接；或是，无实体隔离，而又靠近安全级设备和电路（安全距离参照3.2.1描述的隔离要求）时，被称为“安全相关电路”。

相关电路采用与其相关的安全级电路相同的方式加以实体分隔。除非通过分析或试验，证明其不会导致安全级电路的性能降低至不可接受的程度，否则均应满足安全级电路的要求。

3 总结

综上所述，为了确保核电站在事故工况下的系统冗余性的实现，对于安全列的电气设备和电路来说必须保证独立性，以确保在任何涉及基准事件发生期间及之后，该安全级电气设备和电路均能执行所要求的安全功能，尤其是安全列的隔离，需逐一分析。设计师在做系统设计以及电缆通道规划时，必须了解隔离的要求，做好规划，确保安全功能的有效性。

【参考文献】

[1]GB/T 13286（2008） 核电厂安全级电气设备和电路独立性准则[S].

[2]RCC-E（2005） 核岛电气设备设计和建造规则[S].

[责任编辑：李书培]