核电站电气贯穿件的安装\试验

摘要：核电站是人类和平利用核能的装置。但由于其使用的核燃料为会产生放射性物质的铀材料，因此其安全性要求高。目前国内核电站多为压水堆核电站，本文探讨的就是压水堆型核电站所使用的国产电气贯穿件的安装问题。主要涉及三方面的内容，第一部分对电气贯穿件设备结构描述；第二部分阐述电气贯穿件安装、试验相关的工作；第三部分阐述电气贯穿件施工过程中的质量控制要点。

关键词：核电站；电气贯穿件；质量控制

中图分类号：TM623 文献标识码：A

1 电气贯穿件结构特点

电气贯穿件（Electrical Penetration Assemblies EPA），是为各类导体贯穿安全壳的专用电气设备。电气贯穿件作为安全壳压力边界的组成部分，除满足相关电气性能外，还必须保证可靠的密封性能。即使在各种事故工况下，保证安全壳压力边界的完整性，保证核电站相关应急设备的电力需求，保证各种监测信号的完整。因此电气贯穿件的安装、试验工作是一项非常重要及需要谨慎的工作。

1.1电气贯穿件的分类

核电站电气贯穿件产品具体包括以下几类：

中压动力电气贯穿件；

低压动力电气贯穿件；

低压控制和仪表电气贯穿件；

低压测量电气贯穿件（含同轴电气贯穿件）

1.2电气贯穿的分级

核电站电气贯穿件产品分级如下：

安全分级：1E 级；

机械分级：安全2 级；

质保分级：Q1 级；

抗震要求：抗震1 类；

鉴定类别：K1 类

接线箱防护等级：IP54。

1.3电气贯穿件结构

电气贯穿件由若干安装在一个密封筒体内的贯穿导体芯棒组成，贯穿导体芯棒内装有若干绝缘导体，参见图1。密封筒体安装在安全壳墙洞内，密封筒体两端配有接线盒。密封筒体焊接在预埋在安全壳墙洞内与安全壳钢内衬焊接在一起的预埋套管上，与安全壳一起形成密封环境，组成核电站的第三道安全屏障。

图1电气贯穿件结构

2 电气贯穿件的主要安装、试验

电气贯穿件的施工步骤包含四大步骤：贯穿件本体就位、充气试验、贯穿件接线箱等附件安装、电气性能试验等，其具体流程见施工步骤流程图，图2。

图2电气贯穿件施工步骤流程图

2.1 安装、试验前主要准备

2.1.1人员要求

安装操作人员必须经过专业的培训，熟悉相关操作规程，如有必要需取得相关授权；

焊接人员应按照 HAF603 的要求取得相应资质证书；

无损检测人员应按照 HAF602 的要求取得相应资质；

试验人员应经过相关培训考核合格，需取得相关证书。

2.1.2机具要求

安装需要使用的仪器、仪表必须经具备鉴定资质的机构标定合格，并在有效期内；

吊装设备等特种设备应经特种设备检验机构检测合格并在有效期内。

2.2吊运及开箱检查

电气贯穿件从库区运送到安装现场时，最好是连同包装箱一起运输。现场起运时用吊装设备从贯穿件本体安装的两个吊装环起吊。低压贯穿件重约250KG、中压贯穿件重约750KG，吊装时吊装带的选择应≥2T，吊运时操作人员必须严格按包厢装的起吊装置或重心标志进行起吊，避免出现倾翻，同时必须有牵引绳，避免吊物运动方向无法控制。

电气贯穿件安装前应检查设备到货状态是否良好，外观应无明显的损伤。合格证及出厂质量证明文件应具备。

2.3筒体组件安装

2.3.1压力监测组件的拆卸

由于电气贯穿件安装是从安全壳内部穿入预埋套管的，因此在穿入前需拆除压力监测组件。具体步骤如下：

打开压力表阀门，缓慢释放压力至大气压后，装上管口罩，并做好放气时间；

用扳手松开压力监测组件支撑板、压紧螺母；

取下压力监测组件及支撑板，做好编号标记。并用软泡沫和塑料胶带包好压力监测组件，尤其是需注意对引压管锥形密封面的保护。

对压力表进行标定检验，检验完成后恢复保护包装，安全存放待安装；

用不锈钢专用塑料胶带封闭筒体上的进气口，避免灰尘异物进入贯穿件筒体。

2.3.2筒体就位

将电气贯穿件上部两块对中调节块拆除（中压的不需要），原因是若不拆除对中块，贯穿件与套筒间间隙过小，不利于贯穿件的就位；

将电气贯穿件底部对中调节块进行焊接，原因是此对中块在贯穿件就位后不方便调整，也不方便焊接；

调整电气贯穿件使起吊螺钉、下部对中调节块位于同一竖直水平面内。

2.4组焊与无损检验

筒体组件的焊接与无损检验，主要由以下步骤完成：

按 RCC-M 中 S7400 规定的 2 级焊缝要求进行焊接；

打磨坡口除锈，用丙酮清洗坡口，根据 RCC-M 中S7700的要求对坡口进行液体渗透检验（此步骤可在筒体穿入前进行）；

采取适当保护措施，以免焊渣飞溅损伤电气贯穿件表面；

为控制焊接变形，采取对称焊接，每道焊缝控制在 200mm 左右；

第一层焊接完成后应除渣，对焊缝进行目视检查和液体渗透检验；

焊接完成，对整体焊缝进行外观检查、液体渗透检验与超声波检验，并按 2 级焊缝验收；

将未焊接的另外两块对中调节块与端板接触的两边或三边进行焊接固定，焊接高度要求2-3mm ，最后焊接对中调节块上的调节螺钉。

2.5压力监测组件的安装

压力监测组件的安装主要有以下步骤：

将标定好的压力监测组件引压管锥面与螺纹用丙酮或无水乙醇清洗干净；

将筒体气孔锥面打开用丙酮或无水乙醇清洗干净；

待干燥后，在卡套锥形密封面及压紧螺母第一道丝扣涂抹一层薄而均匀的专用高真空脂；

将引压管通过压紧螺母插入筒体进气孔，调节引压管插入长度，是支撑板上螺纹孔与筒体固定螺纹控对中；

拧紧压紧螺母，紧固支撑板螺栓，并按要求打力矩。

2.6充气压力试验

每个电气贯穿件一旦安装完毕，应在现场被充气至最大运行压力的1.1倍（即充压至 400KPa×1.1=440KPa）进行充气压力试验。试验时应无可见变形、异常响声和泄露现象出现。

2.7密封性能试验

根据核电站电气贯穿件的允许泄漏率（不大于10-2 atm.cm3/s），在20℃温度条件下对低压、中压电气贯穿件内充入 400KPa 的工业干燥纯氮气（纯度不低于99.9%）作为基准。在整体密封性检查时，在温度变化不大于 1℃条件下，通过观察中、低压电气贯穿件压力表参数值并根据厂家提供曲线来判断。若超出了可接受的范围，此时应对压力表及相关的密封处进行检查或实验。

另外，在实际整体密封检查过程中如果温度大于1℃条件下，应对电气贯穿件压力修正至温度20℃下的压力后再按照上述判断方法进行判断处理。

2.8基本电气性能试验

2.8.1绝缘电阻试验

在规定的环境温度条件下测试，应分别满足下列要求：

中压电气贯穿件，导体之间及与地之间施加 DC2000V 测试电压时，其绝缘阻值应大于107欧姆；

低压动力、控制和常规仪表电气贯穿件，每一馈通导体之间及与地之间施加 DC500V 测试电压时，其绝缘阻值应大于107欧姆；

低压同轴电气贯穿件，在导体与屏蔽层之间施加 DC500V 测试电压时，其绝缘阻值应大于1011欧姆；在屏蔽层与地之间施加 DC500V 测试电压时，其绝缘阻值应大于105欧姆。

2.8.2导体连续性试验

所有电气贯穿件的每一馈通导体与接线端子或鼻子、导体连接器可靠连接，同一馈通导体安全壳内外应一一对应。

3电气贯穿件主要施工步骤的质量控制要点

（1）准备工作检查时需注意特殊工种人员资质的要求，尤其是焊接人员及试验人员应取得相关核级资质，并要对电气贯穿件的材质、结构非常了解.必要时应组织专题培训。

（2）吊运时需注意吊装工具要注意防止不锈钢污染问题，因贯穿件除筒体及焊接端法兰之外均为不锈钢材质。根据施工经验，开箱检查需重点检查压力检测组件及接线箱内部接线端子。此两处为运输及搬运过程中易损坏部件。在采购是也需要考虑增加部分备品备件，以便运输到现场后发现损坏能够及时进行更换处理。

（3）压力检测组件拆卸需要注意的是压力监测组件与其支撑板应整体取下，不可分开拆除。最关键的是一定要保护好压力监测组件引压管与筒体本身进气口的两个密封锥面。因为其设计为两个金属锥面形成的一个线性硬密封来保证电气贯穿件筒体内的气体不泄露。若该锥面有损伤，将导致电气贯穿件无法密封。其密封锥面是在工厂由数控加工中心加工的，在现场是无法修复的。因此对于密封锥面的保护必须关注。

（4）筒体安装时对中块应按要求调整好，否则将出现安装的接线箱偏斜，影响到接线箱的美观；

（5）焊接时禁止在焊接坡口外母材表面引弧、息弧。焊接时特别需注意的是电气贯穿件导体绝缘为聚醚醚酮材料（PEEK），其与焊接端法兰是紧密连接在一起的，在焊接时一定要控制温度扩散，防止影响导体绝缘层。

（6）压力监测组件需注意密封锥面的清洁工作，一定要仔细避免灰尘等细小颗粒物的残留。另涂抹高真空脂一定要薄而均匀，以免对压力监测组件安装的密封性能产生不良影响。

（7）充气压力试验、密封性能试验时需注意的是使用的工业氮气纯度一定要满足要求，在以往施工中出现过施工单位采购的氮气纯度不达标，导致密封试验不通过的情况。

（8）电气性能试验必须按要求进行抽检，抽检到贯穿件内部同种规格的芯棒若有两根以上，至少抽两根芯棒；同轴芯棒的导体与屏蔽层间阻值需达到1011Ω，所以在选择绝缘电阻表时需量程足够，确保数据的准确；

4结束语

电气贯穿件安装活动一项需要精心准备、严格安排、密切配合的施工活动。每台贯穿件单独一份质量计划，工序多而繁琐，且接口部门人员多，每道工序施工时间短等特点，对于电气贯穿件的安装及试验工作，在施工过程中必须严密组织。谨慎对待、细致工作，做到万无一失，达到安装质量要求，为核电站后续运行保驾护航。