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电磁兼容技术在核电厂的应用

发布时间：2022-04-25T08:16:07.065Z来源：《福光技术》2022年7期作者：范遂

[导读]针对核电厂中与电磁兼容相关的电缆设计和端接设计进行了详细分析，为核电厂应用电磁兼容技术提供了思路。

中国核电工程有限公司仪控设计所北京市100840

摘要:核电厂电磁兼容研究是核电发展的重要研究方向之一。本文介绍了电磁兼容技术在核电厂的发展背景和历史，在介绍核电厂电

磁兼容环境的基础上，以与电缆系统相关的电磁兼容应用为切入点，针对核电厂中与电磁兼容相关的电缆设计和端接设计进行了详细分

析，为核电厂应用电磁兼容技术提供了思路。

关键词：电磁兼容；核电厂；电缆系统；电气仪控设备

中图分类号:TL48

1.前言

电磁干扰对各类模拟或数字电子、电气设备有不良影响，严重的会导致核电厂操作员误判、专设系统误动甚至核电厂误停堆等不良后

果。随着微电子技术的发展和控制系统的集成，大规模集成芯片中每单位面积的元件数量不断增加。传递的信号电流越来越小，系统的供

电电压越来越低，芯片受外在的电磁噪声影响越来越明显。同时电磁信号与电磁噪声的频带日益加宽，功率逐渐加大，信息传输速率增

加，各种网络变得越来越复杂。除了许多设备和许多端口之外，控制系统还具有很长的电缆连接，这也为电磁噪声的耦合提供了充分的条

件。随着核电厂自动化水平的提高，先进设备和控制系统在核电厂的使用使得电磁兼容带来的安全风险更加突出。

电磁干扰的产生包括三个要素，干扰源、电磁干扰的耦合途径和敏感设备。我们希望尽量减少干扰源，尽管核电厂对设备规定了发射

限制，但大多数干扰源是无法消除的，如雷击，静电等。从敏感设备角度考虑，抗扰度越高，经济成本越大，我们可以要求设备具有一定

的抗扰度，但不能要求抗干扰能力完全由敏感设备承担。减少和或拦截耦合途径上的电磁噪声传递量，这是工程应用中的一个难点，同时

也是工程项目中抑制电磁干扰最有效的措施。目前核电厂中用于传输动力，控制测量信号的路径几乎均由电缆来完成，通过分析电缆系统

与电磁兼容的相互关系，有助于对工程规定给出的要求进行理论解释，同时也有助于提高现有的核电厂的抗电磁干扰能力。

核电厂电磁兼容技术的发展历史2.

核电领域的电磁兼容研究从20世纪80年代开始。自1983年以来，美国核管理委员会开展了商用核电站电磁环境的研究，并委托橡树岭

国家实验室对几座核电站的电磁环境进行长期调查。该调查进行了14个月，并在8个不同类型的核电厂的各种代表性地点和典型运行条件下

进行。橡树岭国家实验室的统计结果表明，在1980—1991年间，8%的非计划停堆和专设安全设施的启动是由于IC系统受电磁干扰的作用

造成的，在这期间，电磁骚扰被认为是引起此类事件频率最高的环境因素。20世纪90年代，美国核管理委员会还委托美国电力研究院对几

个核电厂的电磁环境进行短期调查。根据核电站电磁环境调查报告，美国核管会提出电磁环境对仪表和控制系统有明显影响。美国电力研

究院统计了1980年至2011年全球核电厂记录的83次电磁干扰相关事件。在这83起事件中，造成许多严重后果，如停机和系统误操作。美国

核管理委员会于2000年1月发布管理指南RG1.180，对核电厂的电磁兼容性提出了要求。2003年10月，美国核管理委员会发布了管理指南

RG1180R1版，并于2019年发布了RG1.180R2版。由于移动通信设备（例如移动电话和步话机）的广泛使用，在第三代核电站中也引入了

无线通信技术。美国电力研究院2019年出版的TR102323报告中已经增加了用于指导无线通信设备的控制指南。法国在2016年之前的设计规

范中，虽然对电磁兼容提出了要求，但是未明确指明具体的试验方法与验收办法，直至法方出版的RCC-E2016版，才对核电厂设备的电磁

兼容提出了具体的试验项目和试验等级要求，同时在测试方法上引用了IEC的电磁兼容标准体系。德国在KTA3503.5.4电磁兼容“(EMC)试

验”中要求设备按照DINEN61326“测量控制及实验室用途的电气设备要求”来进行试验，但缺少具体的试验方法和验收办法，缺乏实际可操

作性。国际原子能机构新出版的SSG-34《核电厂电源系统的设计》和SSG-39《核电厂仪表控制系统设计》均对电磁干扰防护和电磁兼容

鉴定提出了明确要求。

目前，我国核电领域的电磁兼容还未形成完善而统一的标准，从标准体系上，有两大类，一类是转化自IEC/CISPR的基础标准或通用标

准，另外一类