廣東嶺澳核電站規(guī)劃建設(shè)4臺1 000 MW級壓水堆核電機(jī)組。核電站接地系統(tǒng)為全廠性共用系統(tǒng)，涉及到核島、常規(guī)島和BOP區(qū)域，全廠接地主網(wǎng)規(guī)劃和BOP區(qū)域接地設(shè)計(jì)由中方設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)完成，本文主要闡述嶺澳核電站BOP接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和具體實(shí)現(xiàn)方法。

1 BOP接地系統(tǒng)的功能

(1) 將各種起因產(chǎn)生的故障電流引向大地，以保證在故障影響區(qū)域內(nèi)活動的人員所承受的跨步電壓及接觸電壓被限制在一個安全的數(shù)值內(nèi)。

(2) 防止工作人員因觸摸絕緣損壞而帶電的金屬結(jié)構(gòu)外殼及接觸帶電部件而造成人身傷亡事故。

(3) 通過安裝在各建筑物上的避雷裝置，吸引雷電放電，將雷電流導(dǎo)入大地，從而保證人員、設(shè)備和建筑物免遭雷電威脅。

(4) 提供電氣系統(tǒng)的中性點(diǎn)和電子設(shè)備的電子基準(zhǔn)點(diǎn)。

(5) 保持所有建筑物以及設(shè)備在同一電位上，防止沖擊電流產(chǎn)生電位升高，導(dǎo)致電氣設(shè)備因過電壓而發(fā)生故障。

2 BOP接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

(1) 參考電站——廣東大亞灣核電站。

(2) 有關(guān)國際、部標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

(3) 法國900 MW壓水堆核電廠核島電氣設(shè)備設(shè)計(jì)建造規(guī)則RCC-E。

(4) IEC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 接地系統(tǒng)組成

　　全廠防雷接地系統(tǒng)由接地主網(wǎng)、安全接地網(wǎng)、電子接地網(wǎng)和防雷接地網(wǎng)組成。

2.2.1 接地主網(wǎng)

　　　由深層接地網(wǎng)(基礎(chǔ)層上，構(gòu)筑物下的接地線)，地下接地網(wǎng)(用埋地導(dǎo)線提供接地網(wǎng)等電位連接)和檢查井(井中有接地母排使接地網(wǎng)各分支互相連接，并可進(jìn)行定期檢查)組成。

　　在接地故障期間，離地面不同距離的地點(diǎn)有不同的電位，在整個故障電流流向大地的期間，當(dāng)人身體的不同部位與不同電位的各點(diǎn)相接觸時，會有50 Hz的電流穿過其身體。地下接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)必須按照IEC479規(guī)定，使得這些電流被限制在對人員不產(chǎn)生危險的數(shù)值內(nèi)。

　　為了滿足這個要求，地下接地主網(wǎng)必須是網(wǎng)狀的，使得在裝置某一特定點(diǎn)上，導(dǎo)線的故障不會引起該點(diǎn)與裝置其他部分隔離。在重要區(qū)域，如200 kV輔助開關(guān)站和500 kV主開關(guān)站平臺上的高壓設(shè)備附近的接地網(wǎng)較密。

(1) 深層地下接地網(wǎng)

　　　深層地下接地網(wǎng)布置在基礎(chǔ)層上，由圍繞廠區(qū)每個建筑物的截面為185 mm2的裸銅纜接地線組成。對覆蓋大面積或在其中裝有高壓設(shè)備的某些建筑物，在建筑物地下，建立一個接地網(wǎng)。

　　對于BOP區(qū)域，接地導(dǎo)線可敷設(shè)在建筑物外圍或基礎(chǔ)層上，并形成環(huán)繞式人工水平接地網(wǎng)。

　　深層地下接地網(wǎng)導(dǎo)體一般埋在地下1 m至5 m之間，裸銅纜導(dǎo)體敷設(shè)在一個約30 cm深，并鋪有低電阻材料(腐植土)的小溝中，以獲得與大地的良好接觸。

　　深層地下接地網(wǎng)與其他接地網(wǎng)連接于：

　　——在檢查井中與建筑物外部接地網(wǎng)(地下接地網(wǎng))連接。

　　——在建筑物內(nèi)通過接地銅排與建筑物內(nèi)部接地網(wǎng)(安全接地網(wǎng)、電子接地網(wǎng))連接。

(2) 地下接地網(wǎng)

　　地下接地網(wǎng)用于進(jìn)行各建筑物深層地下接地網(wǎng)的相互連接，同時還維持地面上的等電位，以限制建筑物外面的跨步電壓。

　　地下接地網(wǎng)由埋深約1 m左右的185 mm2裸銅纜組成，用于連接檢查井和各建筑物的深層地下接地網(wǎng)，其形狀為網(wǎng)狀。裸銅纜埋在低電阻率的土壤中，使其沿著它長度與土壤保持良好的電氣接觸。在經(jīng)過人行道和出入口，必須保證埋深不小于1 m，除在經(jīng)過道路時采用保護(hù)管外，在裸銅纜上方0.4 m處放置塑料網(wǎng)，為以后開挖指明位置。

　　每個建筑物的深層地下接地網(wǎng)原則上有2點(diǎn)以上與地下接地網(wǎng)相連，以免任何一點(diǎn)接地導(dǎo)線斷開時，不會使建筑物與接地主網(wǎng)分離。

(3) 檢查井

　　檢查井作用是使深層地下接地網(wǎng)和地下接地網(wǎng)的接地導(dǎo)線在地理位置上便于連接；能對埋在地下的接地導(dǎo)線的電氣連通性進(jìn)行檢查，便于測量所連接地網(wǎng)的接地電阻。

　　一個檢查井內(nèi)設(shè)2至4個地下接地網(wǎng)連接點(diǎn)，井內(nèi)的所有連接都用一個1.5 m長的塑料管來絕緣。

　　在建筑物內(nèi)部離地面1 m高處設(shè)有接地銅排，也稱戶內(nèi)檢查井，用于建筑物內(nèi)部接地網(wǎng)與外部接地主網(wǎng)連接。

2.2.2 安全接地網(wǎng)

　　建筑物內(nèi)的接地網(wǎng)和設(shè)備同接地網(wǎng)的保護(hù)連接構(gòu)成安全接地網(wǎng)。安全接地網(wǎng)在建筑物內(nèi)一般為架空敷設(shè)，如固定在橋架上或墻上。

　　建筑物內(nèi)電壓高于50 V的電氣設(shè)備外殼，金屬框架、電纜金屬層、變壓器中性點(diǎn)等均與此地網(wǎng)相連。對于低壓配電系統(tǒng)來說，安全接地網(wǎng)相當(dāng)于TN-S系統(tǒng)，由于構(gòu)成接地網(wǎng)的裸銅纜起到了PE保護(hù)線的作用，所以，在380 V配電系統(tǒng)中可以省去PE芯線，裸銅纜的選擇以RCC-E D4000為準(zhǔn)則。

　　建筑物的安全接地網(wǎng)在其2端至少應(yīng)有2點(diǎn)與全廠接地主網(wǎng)相連，連接點(diǎn)在建筑物內(nèi)不同的接地銅排上。

2.2.3 電子接地網(wǎng)

　　電子設(shè)備通過專用分線箱一點(diǎn)接入接地主網(wǎng)，各電子設(shè)備與分線箱之間用6 mm2絕緣導(dǎo)線連接，分線箱與接地主網(wǎng)之間用50 mm2裸銅纜連接。

2.2.4 防雷接地網(wǎng)

(1) 建筑物防雷等級

　　根據(jù)GB50057《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，按照建筑物的重要性、使用性質(zhì)，發(fā)生雷擊的可能性及后果，建筑物的防雷分為三大類：一類是儲存易爆、易燃、高精度設(shè)備的建筑物；二類是儲存易燃物的建筑物(其年發(fā)生雷擊次數(shù)N：對于公共建筑物N＞0.06、對于一般辦公建筑物N＞0.3)；三類是年發(fā)生雷擊次數(shù)N為，對于公共建筑物為0.06≥N≥0.012、對于一般辦公建筑物為0.3≥N≥0.06、對于一般工業(yè)建筑物為N≥0.06。

　　根據(jù)上述原則，BOP建筑物的防雷等級確定如下：二類防雷建筑物為制氯站、燃油儲罐等；三類防雷建筑物為，　500 kVGIS廠房、開關(guān)站控制樓、輔助鍋爐/空壓機(jī)廠房、除鹽水廠房、循環(huán)水泵廠房、行政辦公樓、備件倉庫等。

(2) 防雷接地網(wǎng)組成

　　防雷保護(hù)系統(tǒng)由避雷器(針或帶)，引下線，連接母線和接地網(wǎng)組成。

　　對于BOP 220 kV升壓站及輔助變壓器平臺，利用7支24 m高的避雷針作為防雷裝置。

　　對BOP內(nèi)二、三類防雷建筑物需裝設(shè)防雷設(shè)施。在屋面上采用鍍鋅圓鋼做避雷網(wǎng)帶，在整個屋面組成不大于10×10 m或12×8 m(三類防雷建筑物為20×20 m或24×16 m)的網(wǎng)格，網(wǎng)格與周邊環(huán)狀避雷帶焊接連通。利用建筑物的金屬構(gòu)件(或?qū)７箦冧\圓鋼)做引下線。此引下線在部分柱子上利用一塊鍍鋅扁鐵引出，作為接地引出點(diǎn)，與全廠接地網(wǎng)連接。利用建筑物基礎(chǔ)梁內(nèi)的鋼筋焊接連通做自然接地體。上述用作避雷帶、引下線和自然接地體的鍍鋅圓鋼和鋼筋，用電焊連接成電氣通路。

　　廠區(qū)內(nèi)每根避雷針用1根或多根引下線通過接地檢查井與接地主網(wǎng)相連，可對接地的電氣連通性及接地電阻進(jìn)行檢查。接地檢查井離建筑物距離至少1 m，每個井中設(shè)置輻射型接地極。

2.2.5 接地導(dǎo)線

　　接地導(dǎo)線的截面選擇按RCC-E D4000的規(guī)定。

　　組成接地主網(wǎng)的導(dǎo)線截面為185 mm2的裸銅纜，其敷設(shè)位置為：對深層地下接地網(wǎng)，裸銅纜敷設(shè)在建筑物基礎(chǔ)負(fù)挖層上所做的一個30 cm的淺溝內(nèi)，并在溝內(nèi)回填低電阻材料(腐植土)；對不同建筑物間的接地網(wǎng)連接導(dǎo)線，敷設(shè)在約1 m深的溝中。

　　接地導(dǎo)線埋在低電阻率的材料層中，兩者保持良好的電氣接觸，接地導(dǎo)線與土壤的良好接觸有可能通過分布式總電導(dǎo)來降低其阻抗。

　　用熱劑焊連接工藝進(jìn)行接地導(dǎo)線的地下連接，使得連接后的導(dǎo)線間接觸電阻不隨時間而變化。

　　接地導(dǎo)線在構(gòu)筑物交叉處(如通過道路)，使用PVC保護(hù)管。

2.2.6 接地電阻

　　嶺澳核電站接地網(wǎng)的工頻接地電阻值要求不小于0.5 Ω。

3 結(jié)束語

　　嶺澳核電站接地系統(tǒng)是一個全廠性公用系統(tǒng)，將全廠各個建筑物的接地網(wǎng)全部連接起來，構(gòu)成一個大系統(tǒng)，以降低接地電阻，保證人身安全。與國內(nèi)電廠的一般做法相比，有如下區(qū)別：

(1) 接地系統(tǒng)組成。核電站全廠接地系統(tǒng)由接地主網(wǎng)、安全接地網(wǎng)、防雷接地網(wǎng)、電子接地網(wǎng)各個分系統(tǒng)構(gòu)成。在每個建筑物內(nèi)各個系統(tǒng)均獨(dú)立設(shè)置，通過戶內(nèi)接地銅排連接在一起，再通過戶外接地井與全廠接地網(wǎng)連接。與國內(nèi)電廠接地系統(tǒng)的做法相比較，其功能分工清晰明確，檢測、維護(hù)方便。

(2) 接地材料的選擇不同。核電站的接地材料全部為裸銅纜，如全廠接地主網(wǎng)選用185 mm2裸銅纜。而國內(nèi)常規(guī)電廠一般選用60×5扁鐵(其等效銅纜的截面為25 mm2)，兩者的導(dǎo)電性能與使用壽命有較大差距。

(3) 接地網(wǎng)的敷設(shè)方法不同。核電站接地網(wǎng)敷設(shè)深度不小于1 m，圍繞某些建筑物的接地網(wǎng)敷設(shè)深度達(dá)到5 m，接地導(dǎo)線敷設(shè)在一個回填有低電阻材料的小溝內(nèi)，導(dǎo)線之間的連接采用熱劑焊。而國內(nèi)電廠接地網(wǎng)的敷設(shè)深度一般為0.6～0.8 m，接地導(dǎo)線簡單地埋在地下，導(dǎo)線連接采用電焊搭接，在保證接地電阻的穩(wěn)定性及接地網(wǎng)的連續(xù)性方面有著較大的優(yōu)點(diǎn)。

　　目前國內(nèi)的核電站設(shè)計(jì)尚未有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范，從核電站的安全性出發(fā)，只能參照已運(yùn)行的大亞灣核電站的做法進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。隨著我國核電建設(shè)的發(fā)展，希望能夠建立一套安全、經(jīng)濟(jì)、適合國情的核電站設(shè)計(jì)體系。

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