核電儀控設(shè)備電磁兼容要求與設(shè)計(jì)對(duì)策

核電儀控設(shè)備電磁兼容要求與設(shè)計(jì)對(duì)策

2.成都核總核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院工程有限公司四川成都

6100003.成都海光核電技術(shù)服務(wù)有限公司四川成都

6100004.福建福清核電有限公司福建福清350300Summary：目前，基于新形勢(shì)發(fā)展背景下，我國(guó)核電事業(yè)也因此獲得了良好的發(fā)展前景，對(duì)于各類(lèi)儀控設(shè)備質(zhì)量提出了更高的要求，特別是在國(guó)產(chǎn)化不斷推進(jìn)的過(guò)程中，當(dāng)對(duì)儀控設(shè)備進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，電磁兼容屬于非常重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)?，F(xiàn)如今，在各類(lèi)電子設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)面臨不同的電磁現(xiàn)象，只有對(duì)電磁兼容引起高度重視，才能為核電事業(yè)安全發(fā)展提供非常重要的保障。Keys：核電；儀控設(shè)備；電磁兼容；要求；設(shè)計(jì)對(duì)策

針對(duì)于電磁兼容性而言，主要是指在電磁環(huán)境當(dāng)中，設(shè)備或系統(tǒng)可以滿(mǎn)足運(yùn)行要求，不會(huì)對(duì)其中的任何設(shè)備產(chǎn)出電磁干擾能力。因此，電磁兼容主要可以劃分為兩個(gè)方面，第一方面主要是指在正常運(yùn)行狀態(tài)下，設(shè)備對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不可以超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，第二方面是指設(shè)備對(duì)所處環(huán)境中存在的電磁干擾具有抗擾性，這也被稱(chēng)作為電磁敏感性?，F(xiàn)如今，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，電子設(shè)備在人們的日常生活與生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)了非常廣泛的應(yīng)用，但導(dǎo)致電磁環(huán)境質(zhì)量逐漸降低。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)核電儀控設(shè)備電磁兼容要求的研究工作，并制定出有效的設(shè)計(jì)對(duì)策。1、AP1000電磁兼容概述

針對(duì)于AP1000核電技術(shù)而言，目前是唯一一項(xiàng)通過(guò)美國(guó)核電管理委員會(huì)最終設(shè)計(jì)批準(zhǔn)的第三代核電技術(shù)，這也是目前整個(gè)世界核電市場(chǎng)中最為安全的商業(yè)核電技術(shù)。對(duì)于使用AP1000技術(shù)的核電站儀控設(shè)備的EMC測(cè)試，都是以美國(guó)NRC規(guī)定為依據(jù)。結(jié)合目前的實(shí)際情況來(lái)看，如今已經(jīng)有兩套EMC測(cè)試方案，其中第二種方案應(yīng)用比較廣泛，其測(cè)試項(xiàng)目如下表1所示。

表1

AP1000電磁兼容試驗(yàn)要求測(cè)試方案二美國(guó)核管會(huì)發(fā)布了一系列的商用標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合軍事與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定了電磁干擾/射頻干擾型式試驗(yàn)方法。下圖1中所體現(xiàn)的是能接受的試驗(yàn)方法，在這一過(guò)程中需重視的是，這些可選擇的方法，只有在豁免條件滿(mǎn)足時(shí)才能接受。所以，當(dāng)豁免條件達(dá)不到需求時(shí)，這三種可選擇的發(fā)射試驗(yàn)方法只能選擇其中一種。

圖1發(fā)射試驗(yàn)的選擇2、AP1000電磁兼容測(cè)試法規(guī)概述

結(jié)合AP1000電磁兼容測(cè)試方案二中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，其中對(duì)于電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)提出了非常高的要求。與一般的工業(yè)或者是商用試驗(yàn)等級(jí)之間進(jìn)行對(duì)比分析，AP100所規(guī)定的測(cè)試等級(jí)具有非常高的要求。目前，電力領(lǐng)域比較重視抗擾度測(cè)試，在AP1000第二種方案中，也涉及到了IEC61000系列，但是，對(duì)于所要求的試驗(yàn)等級(jí)，全部都是最高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試等級(jí)。

針對(duì)于AP1000電磁兼容而言，因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)以及設(shè)備等方面都有著嚴(yán)格要求，所以，在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展之前，需要對(duì)電磁兼容性問(wèn)題進(jìn)行充分考慮，存在一些大型儀控設(shè)備要求每一項(xiàng)組成部分，都需要進(jìn)行單獨(dú)的電磁兼容測(cè)試，但是，仍然會(huì)有一部分儀控設(shè)備不能通過(guò)AP1000測(cè)試。

導(dǎo)致以上問(wèn)題產(chǎn)生的原因，主要體現(xiàn)在了以下兩個(gè)方面：第一，在具體的設(shè)計(jì)階段中，設(shè)計(jì)人員雖然分析了電磁兼容問(wèn)題，但是重視程度不夠，將大部分的考慮重點(diǎn)都放在了理論方面，缺少實(shí)際性的模擬與設(shè)計(jì)，甚至存在部分設(shè)計(jì)廠(chǎng)商，沒(méi)有對(duì)EMC引起重視。第二，在具體的電磁兼容測(cè)試過(guò)程中，即便對(duì)每個(gè)組成部分單獨(dú)進(jìn)行，在系統(tǒng)整合之后，也會(huì)因?yàn)楸舜酥g的干擾而影響到設(shè)備運(yùn)行。如今，在我國(guó)核電事業(yè)快速發(fā)展的背景下，也有越來(lái)越多的工業(yè)儀表制造商加入到了核電儀表制作過(guò)程中。但是，在進(jìn)入到核電領(lǐng)域之后，這些廠(chǎng)商所面臨的首要問(wèn)題，就是要通過(guò)復(fù)雜的電磁兼容測(cè)試，更重要的是需要通過(guò)嚴(yán)格的AP1000電磁兼容測(cè)試。3、電磁兼容測(cè)試問(wèn)題研究3.1騷擾試驗(yàn)

針對(duì)于電磁騷擾而言，主要是指機(jī)器在具體的運(yùn)行階段中，不發(fā)出影響其他系統(tǒng)的電磁噪聲。結(jié)合AP1000電磁兼容測(cè)試法規(guī)總的相關(guān)內(nèi)容來(lái)看，所測(cè)試的項(xiàng)目主要還是集中在了傳導(dǎo)騷擾與輻射騷擾兩個(gè)方面，但是，使測(cè)試頻率范圍有了很大拓展。AP1000要求測(cè)試截止的頻率為10GHz，對(duì)一般民用的1GHz相比，兩者之間存在非常明顯的差異。如果在產(chǎn)品中發(fā)生了騷擾測(cè)試的現(xiàn)象，那么工作人員需要對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行分析，從而確定騷擾問(wèn)題產(chǎn)生的具體原因。其次，根據(jù)實(shí)際情況制定一些有效的整改策略，在面對(duì)騷擾測(cè)試問(wèn)題時(shí)，其解決方法主要體現(xiàn)在了以下幾個(gè)方面：第一，系統(tǒng)接地。在接地處理過(guò)程中，工作人員應(yīng)該嚴(yán)格遵守就近原則，對(duì)接地電阻引起重視；第二，屏蔽問(wèn)題。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行屏蔽處理，或者是只屏蔽其中的騷擾源，也是一條重要的途徑；第三，內(nèi)部電路處理。工作人員在對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行整改的過(guò)程中，尤其是對(duì)電路板進(jìn)行布線(xiàn)。不能隨意飛線(xiàn)，將信號(hào)與電源分開(kāi)，或者是分布在不同的電路板上，應(yīng)該將多余的元器件去除；第四，濾波器設(shè)計(jì)。目前，在各級(jí)電路中，濾波器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了非常廣泛的應(yīng)用，主要是對(duì)各種騷擾問(wèn)題進(jìn)行解決。如下圖2所示，圖中所體現(xiàn)的是比較簡(jiǎn)單的濾波電路圖。在對(duì)使用濾波器時(shí)，一定要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇，如果在選擇過(guò)程中沒(méi)有結(jié)合實(shí)際情況，那么將會(huì)導(dǎo)致濾波器使用產(chǎn)生一定的負(fù)面影響作用。

圖2濾波器簡(jiǎn)圖3.2浪涌試驗(yàn)因?yàn)樵贏P1000電磁兼容測(cè)試過(guò)程中，對(duì)于有浪涌試驗(yàn)方面有著非常高的要求，但是，浪涌測(cè)試在實(shí)施過(guò)程中會(huì)帶來(lái)一定的破壞影響，所以很有可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在電路上發(fā)生不同程度的損壞。而導(dǎo)致這種問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因，是工作人員沒(méi)有真正理解浪涌測(cè)試，同時(shí)在測(cè)試方法上也存在一定的誤差。

存在部分試驗(yàn)產(chǎn)品中使用了EMI濾波器，或者是加強(qiáng)了額定值LC回路作為浪涌抑制電路的現(xiàn)象，這種方式存在很大的缺陷。常規(guī)的浪涌抑制電路構(gòu)成如下圖3所示。

圖3常規(guī)浪涌抑制電路圖對(duì)于這種常規(guī)的浪涌抑制電路而言，主要是由浪涌抑制器組合而成，一般可以劃分為三個(gè)等級(jí)，分別為氣體放電管、壓敏電阻以及穩(wěn)壓管等，其中涉及到了兩級(jí)降壓。對(duì)于比較常見(jiàn)的氣體放電管工作參數(shù)，可以達(dá)到幾千至上百伏，其反應(yīng)時(shí)間為微秒級(jí)。浪涌抑制電路要想滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，需要由多級(jí)構(gòu)成，同時(shí)逐級(jí)進(jìn)行降壓。因?yàn)橐种破鞯墓ぷ魈攸c(diǎn)是在達(dá)到工作點(diǎn)之前，需要處于過(guò)讓的情況，對(duì)于每一級(jí)而言，都能對(duì)下一級(jí)起到一定的保護(hù)效果，在分成幾級(jí)之后，逐漸達(dá)到后級(jí)可以承受的范圍。關(guān)于EMI濾波器做產(chǎn)生的問(wèn)題，主要是在參數(shù)方面存在一定的問(wèn)題，可以對(duì)浪涌沖擊起到一定的保護(hù)租用。但是，在浪涌之后，會(huì)將之前所承受的能量再次反應(yīng)出來(lái)，從而對(duì)后期工作開(kāi)展帶來(lái)嚴(yán)重破壞。因此，因?qū)崿F(xiàn)對(duì)浪涌抑制器的合理使用，可以保證電壓或者是電流直接回流，避免后方工作電路受到影響。并且對(duì)于同級(jí)下的電容封裝體積，不可以好處抑制器件組合之后的大小。對(duì)于已經(jīng)定型的工業(yè)儀表，需要另外使用一組浪涌抑制器，從而可以滿(mǎn)足核電儀表使用過(guò)程中的相關(guān)要求。如今，隨著使用環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，將本身作為有次數(shù)壽命限制的浪涌電路，將其制成可替換件，也更方面后期維護(hù)工作的開(kāi)展。結(jié)語(yǔ)：|綜上所述，本文主要針對(duì)AP1000測(cè)試法規(guī)進(jìn)行了深入分析，針對(duì)目前儀控設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探究，并根據(jù)實(shí)際情況提出了一些有效的解決對(duì)策。對(duì)于產(chǎn)品測(cè)試方面提出了一些有效的意見(jiàn)，希望我國(guó)核電事業(yè)在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更加健康穩(wěn)定的發(fā)展。Reference：

[1]電氣設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)所的安全要求第2部分:在斷電狀態(tài)下操作的安全措施[J];設(shè)備管理與維修，2021，4（2）：48-49.[2]楊俊強(qiáng);;淺析視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];中國(guó)公共安全(綜合版