核电厂重要厂用水管道杂散电流检测处理

于 雷 张福兵 孙风庆

（中广核工程有限公司，辽宁 大连 116000）

0 引言

重要厂用水系统（Essential Service Water System，简称SEC），是核电厂重要冷却水系统主要作用是一回路释放到安全壳内的热量通过热交换器排向RRI系统，然后再由重要厂用水系统排向大海，每台机组重要厂用水系统设有两条独立输水管道（A列和B列）。

管道防腐是核电厂重要厂用水系统稳定运行的关键，一旦防腐系统失效重要厂用水系统管道会在海水中以极快的速率被腐蚀。严重情况下重要厂用水系统将停止运行进行管道内防腐处理及涂层恢复，这不但直接导致核电站运行机组的停机停堆，还会耗费大量人力和物力，重要厂用水系统管道也会因此缩短使用寿命。封闭的工作环境并与多个系统接口使重要厂用水系统管道防腐成为核电厂阴极保护防腐的难题。工作人员在阴极保护系统运行的巡视中发现，在恒电位运行的模式下，系统反馈的管道保护电位最小保护电位在-780mv时核电厂重要厂用水管道上个别电极电位达到-1030mv，管道的保护电位存在较大的落差。虽然管道暂时在保护电位范围之内，但是从长期运行的角度看，随着管道绝缘的下降，处在最小保护电位的位置会处在欠保护的状态。换言之，处于此位置的管道会失去保护发生腐蚀，导致管道开裂。如将阴极保护系统切换至“恒电流运行”的模式对管道进一步极化的话，会有部分位置的保护电位过负，处于该位置的管道会出现过保护会发生析氢腐蚀导致“氢脆”。阴极保护系统也会因过保护故障系统跳闸。从环境的电学状态及被保护结构物腐蚀角度分析，核电厂重要厂用水管道可能存在杂散电流的腐蚀。根据我国标准SY/T 0017-96规定管地电位正向偏移20mV可以确认存在直流干扰，也就是说该处存在杂散电流腐蚀的危险，需重点防护。国标进一步规定管地电位正向偏移100mV时，管道必须采取相应的防护措施。

阴极保护工作人员根据此依据，对核电厂重要厂用水管道电位进行分段测量。尚未安装于管道的绝缘法兰用1000V兆欧表测量其绝缘电阻。用磁性接头将兆欧表输入端的测量导线压接在绝缘法兰两侧的短管上，移动兆欧表手柄至规定转速，持续10s，此时稳定指示值即为绝缘法兰的绝缘电阻。已安装在管道上的绝缘法兰用电位法判断其绝缘性能。并用数字万用表分别测定非保护侧的自然电位（V1）和通电后的对地电位（V2），以及保护侧通电后的对地电位（V3）。如果V2与V1接近对于辅助阳极、对角线长度大于8米的牺牲阳极组，接地电阻采用接地电阻仪测量。图1为使用ZC-8型接地电阻仪的两种测量方式接线示意图，可根据测试场地任择一种。

图1 接地电阻测试接线示意图

说明：

L为阳极埋设区长度；

d12为接地电阻测量仪电位极至阳极距离；

d13为接地电阻测量仪电流极至阳极距离。

采用图A测量时，在海水中电阻率较均匀地区取d13=2L，d12=L。海水中电阻率不均匀地区，取d13=3L，d12=1.7L。测量过程中，电位极沿接地阳极与电流极的连线移动三次，每次移动距离为d13的5%左右，若三次测量值较接近即可。否则应加大d13长度，再行测量。

阳极接地电阻也可采用图（b）所示三角形接法测量，此时d13=d12≥2L 。认为绝缘性能良好。如果|V2|＞|V1|或V2与V3接近则绝缘性能不良。

最终发现核电厂重要厂用水系统管道端部的管地电位正向偏移在20mV与100mV的范围之内。经相关人员检查研究发现核电厂重要厂用水管道端部接地绝缘地差，尤其是管道端部周围有非保护管道穿越与保护管道交错或平行。这使阴极保护系统在保护的同时也成为了一个重要的杂散电流源，使端部的保护电流流失从而导致产生较正的电位。此区域内的管道和其他金属结构物必定也会受到干扰作用使部分管道保护电位未达到理想的保护电位，而如果利用恒电流模式使端部管道接近理想的保护电位的话，阴极保护运行一段时间就会有部分管道的电位会超过保护值，影响核电站的安全运行。核电厂的阴极保护工作人员通过对管道电位的测量精确的判断出存在杂散电流的位置后对该处位置进行重点防护，通过以下手段对核电厂重要厂用水管道进行防护：

（1）将管道电流分散区域纳入阴极保护系统；

（2）按照SY/T 0017、GB/T 50698的规定设置防护装置或其它防护措施，并达到规定的排流效果；

（3）受干扰构筑物如系裸露状态可加涂层，并重新涂覆被保护构筑物并增加屏蔽；调节交互干扰区所属的恒电位仪输出电流。

通过定期对重要厂用水管道杂散电流进行测量和处理，使其运行条件在整个使用寿命中得到有效的保护。利用相对独立的诊断信息配合防腐保护装置确保管道阴极保护系统的稳定性与实效（可靠）性，解决了重要厂用水系统管道易腐蚀又难以监测的技术难题。有效的预防了阴极保护系统受杂散电流的干扰，避免了SEC管道长期运行中被腐蚀的风险，保证了机组的正常运行。实现了核电系统冷源防腐需持续的改进目标取得了非常好的使用效果。