核电厂电气设备接触不良问题探析

孟云龙 李文武

摘要：核电厂电气设备按功能分组分为发电机、变压器、配电盘及继电保护等相关设备，我国沿海核电单台机组功率都在100万千瓦以上，台山核电单机功率甚至达到175万千瓦，其非计划停机或停堆会直接影响电厂发电效益且会对电网造成较大冲击，导致电网频率波动，影响电网供电质量，故电气设备的可靠性是核电机组可靠运行的基础。而电气设备运行可靠性不仅取决于电气设备质量，也依赖电气设备接线可靠性。本文从核电厂运行维护的角度出发，分析电气设备接触不良产生的危害、原因，并提出预防及解决接触不良的方案，提升电气设备运行可靠性，提升核电机组安全运行水平。

关键词：核电;电气设备;接触不良

一、核电厂电气设备接触不良危害

电气设备接触不良是引起电气设备故障、事故及电气火灾的主要因素之一。根据美国保险公司的统计数据，由于接触不良引发的电气火灾，占电气火灾事故的25%以上。而根据《中国火灾统计年鉴》对引起电气火灾的原因和分类统计，国内有12.6%的电气火灾直接原因是由于接触不良引起，而占电气火灾事故70.5%的短路和过热，到底又有多少是由于接触不良演变而间接引起的，还无法统计。

较之常规电厂，核电厂因其涉及核辐射，若发生火灾则不仅威胁核安全，更可能造成舆论恐慌。比如2020年4月12日，乌克兰切尔诺贝利核电禁区附近出现森林大火，火势蔓延至距离储存高放射性废料的储存地点仅有2公里的区域，引发了附近居民乃至世界人民恐慌。

二、核电厂电气设备接触不良原因分析

梳理现场电气设备接触不良經验反馈，原因主要分为以下三类：

（1）电气设备接线不符合接线规范;

现场最常见不符合接线规范的接线方式是同一端子压接两根不同尺寸接线、接线端子压到电缆绝缘皮、接线未正确插入端子排，图示如下。

而上述电气设备接触不良的根本原因是电气人员对接线规范认知不足且接线操作技能不足。

（2）电气触头接触不良或有异物

触点实际表面并不是光滑的，而是粗糙的、凹凸不平的，当两个金属触点相接触时，接触元件的粗糙表面将刺破表面氧化层和其他污染膜层，从而建立局部金属接触的导电路径。随着接触压力的增加，氧化膜层被压破，金属从这些破裂处挤出，所以微小的金属接触斑点的数量和面积也随着增加，导电接触面积增加，这些金属接触斑点被轻微的冷焊在一起，是唯一的导电路径，同时氧气和其他腐蚀性气体可以进入这些接触区域并和暴露的金属发生反应从而减少金属接触面积，最终将导致电接触区域的消失，尽管此时在氧化物表面仍存在着机械接触。导电接触面积只是名义接触面积的一小部分，通常认为远小于1%，进而导致接触不良。

另外，现场检修实践中发现，某中压断路器辅助开关接点之间有棉质纤维（肉眼很难看清），导致触点接触不良，断路器无法正常合闸。而棉质纤维是大修期间使用全棉白布进行清洁时引入，这就要求电气人员在检修时做好防异物工作。

（3）电气设备接线无定期巡视、清洁、紧固等维护操作

现场检修实践中经常发现泵房、海水淡化厂房等潮湿区域及主变、辅变、开关站等户外区域，还有蓄电池极柱等电气设备接线容易腐蚀且无定期巡视检查对其清洁、紧固。导线在潮湿、酸性环境中易发生腐蚀，产生氧化物、铜绿或铁锈，导致接触不良。

三、核电厂电气设备接触不良预防及解决措施

1.电气设备接线不符合接线规范问题。

首先要实行严格的资格认证制度，必须是具有相关电气知识并经培训、考核合格取得上岗证的正式电工才能承担电气线路的安装敷设及运维工作，尤其着重对电气设备接线规范进行学习考核，确保其资质能胜任电气接线工作。其次，收集核电厂典型接触不良案例，集结成册，定期开展震撼教育，使电气工作人员从心理上知晓接线不良的危害，严格执行现场电气接线工作;第三，依据现场典型接触不良案例，按照接线规范要求细节化接线，将错误接线和正确接线照片进行对照，制作电气接线标准化图册，用于提示及指导现场电气设备接线工作。

2.电气触头接触不良或有异物。

触点的机械性能主要有硬度、延展性和摩擦系数等。贵金属镀层可优化触点表面的摩擦系数和抗磨损性，最终会影响到触点的可靠性。贵金属镀层优化电气性能主要是形成低值而稳定的接触电阻，其实质就是对出现在接触界面上的薄膜起到预防和控制的作用。金作为贵金属，广泛地应用在连接器行业中，尤其是当需要处理弱电压和电流信号时，这主要是因为其具有其他金属不可替代的优点决定的。金的化学性质十分稳定，很难与其他物质进行化学反应，能有效抵抗大气（氧气、硫化氢、二氧化硫、氯气、二氧化氮及二氧化碳等腐蚀性气体）的侵蚀，同时，工程实践中证明，金镀层与基底金属的附着力也很好，这些优点决定了金在镀层金属中具有极其重要的地位。故针对触头接触不良问题，尽量采用使用镀金触头的继电器、断路器或接触器设备。而触头之间存在异物问题，则需加强防异物管理，在异物管理上，尽管我们正常大修期间配置有防异物单，防异物袋，防异物单用于对工器具进行进出登记，防止工器具遗落在电气设备中;防异物袋用于收集检修过程中产生的碎金属丝，金属屑，但疏忽了棉质清洁白布，毛刷等不导电物质对设备的危害，现场应尽量避免使用此类非标准耗材，如确需使用，务必检查使用前后其完整性，避免引入异物。

3.对于潮湿、酸性环境中电气接线，应对电气接线进行防腐处理，对接线进行绝缘包扎，避免接触潮湿空气、酸性环境，或刷防腐漆。

定期对电气设备接线进行巡视检查，尤其涉及关键敏感设备的接线。若外观看到有腐蚀痕迹，则对腐蚀产物进行清洁，紧固接线，做防腐处理。若电气接线外观无异常，对一次电气设备接线，因其通常流过大电流，若接触不良则会发热，一般可使用热成像仪进行检查，也可粘贴测温试纸监测器温度变化。对于二次电气设备接线，流过的电流较小，热成像对二次接线检查几乎无效，故需借助内窥镜、电子内窥镜或可视采耳棒等仪器进行电气端子接线检查，依据现场历次大修接线端子检查经验，可视采耳棒使用简洁方便，能准确查看到接线端子是否压到电缆绝缘皮，可提升检查精细度，提升电气设备接线检查质量。

参考文献

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作者简介：孟云龙，1989年3月，男，汉族，山西省临汾市，大学本科，助理电气工程师，从事核电站电力设备运行维护工作。