吴炯洋

(上海核工程研究设计院，上海 200233)

核电厂仪控设备电磁兼容性鉴定要求

吴炯洋

(上海核工程研究设计院，上海 200233)

核电厂仪控设备对电磁干扰的兼容性变弱，因此对电磁兼容提出了更高的要求。为此，依据核电厂电磁兼容性适用的标准和文件，详细全面地阐述了仪控设备电磁兼容性型式试验要求、性能判据，以及设备鉴定文档的要求。

仪控设备 核电厂 电磁兼容性 设备鉴定

目前，核电厂所采用的仪控设备不断向着数字化、集成化方向发展。现有核电厂内的仪控设备正被基于计算机的数字仪控系统或者高级模拟系统代替。高度集成的数字电路为迎合市场需求，也在逐步向高频、低压方向发展，使得核电厂仪控设备对电磁兼容提出了更高的要求。因此，研究核电厂仪控设备的电磁兼容性问题，并提出电磁兼容性的鉴定要求就显得尤为重要。

1 电磁兼容概述①

核电厂的电磁干扰主要有以下4种形式：

a. 通过仪控设备连接电缆的电容性或电感性耦合从外界进入仪控设备，这些干扰产生于两个仪控设备上不同参考地间的电位差或者远距离设备连接电缆上的电位差；

b. 人员接触控制盘、机壳或机柜时会产生静电放电干扰；

c. 对讲机、手机、广播台、电视台和雷达站会产生电磁场辐射干扰；

d. 交流供电容易受到雷电和各种开关动作产生的浪涌干扰。

美国核管会(NRC)发布了Regulatory Guide1.180[1](以下简称RG1.180)，RG1.180同时提供了MIL-STD-461E军用标准[2]和IEC61000系列商用标准。根据军事和工业标准确定电磁干扰/射频干扰型式试验的方法，提供了电磁兼容性鉴定的指导。核电厂设备电磁兼容性鉴定型式试验应遵循RG1.180。

电磁兼容性鉴定型式试验分为发射试验和抗扰度试验。

根据RG1.180提供的电磁兼容性鉴定的指导，安全有关设备的EMC鉴定应满足发射和抗扰度试验要求；非安全有关设备也应满足发射试验要求，除非供货方能证明它不影响附近的安全有关设备执行安全功能；非安全有关设备根据设备的功能确定是否需要满足抗扰度试验的要求。

电磁兼容性鉴定型式试验推荐按照下面的步骤顺序执行：

a. 发射试验；

b. 破坏性小的抗扰度试验；

c. 破坏性大的抗扰度试验。

2 EMI/RFI发射试验

发射试验包括传导发射和辐射发射。发射试验要求同时适用于安全有关设备和非安全有关设备。MIL-STD-461E，“Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment”包含适用于描述EMI/RFI发射的试验行为。IEC61000-6，“Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 6:Generic Standards”也说明了适用于描述工业环境EMI/RFI发射的试验方法。关于核电厂中安全有关仪控系统的发射试验的试验方法见表1，其中C表示传导，R代表辐射，E代表发射。这些试验方法包含了在试验中从设备发出的传导(沿着电源线)和辐射干扰。

表1 MIL-STD-461E EMI/RFI发射试验方法

CE101、CE102、RE101和RE102试验描述了基础发射试验方法。如果采用了电能质量控制，则CE101可以豁免，还可以豁免频率范围在10～450kHz的CE102试验；如果在设备的安装区域没有对磁场敏感的其他设备，则RE101可以豁免。

基于IEC61000-6-4的发射试验(采用的是CISPR II标准的方法：低频传导发射30Hz～10kHz、高频传导发射150kHz～30MHz、磁场辐射发射30Hz～100kHz、电场辐射发射30MHz～10GHz[3])或者满足美国通信委员会(FCC)15部分A类要求的发射试验，在满足以上提到的豁免条件下是可以接受的。图1表示了所有可接受的试验方法，需要注意的是，这些可选择的方法只有在豁免条件满足时才是可接受的，因此，当豁免的指定条件满足时，3种可选择的发射试验方法可以任选其一。然而，无论选择了哪个发射试验方法，发射试验宜整体选择一种，不宜抽选某些试验项目，即不能将3套试验方法混合使用。

图1 发射试验的选择

所有发射试验的验收准则为：试验发射值低于发射限值则试验通过。

3 EMI/RFI抗扰度试验

抗扰度试验包括传导和辐射抗扰度试验。安全有关设备应满足本抗扰度试验要求，非安全有关设备根据设备的功能确定是否需满足本抗扰度试验的要求。MIL-STD-461E包含了可用于处理所选环境的EMI/RFI抗扰度试验方法。IEC61000-4，“Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques”也说明了可用于设备对于传导和辐射EMI/RFI抗扰度的试验方法。这些特别的试验方法用于核电厂内仪控设备的抗扰度试验。表2列出了MIL-STD-461E中EMI/RFI试验方法(S表示抗扰度)。表3列出了IEC61000-4中的对应方法，这些方法覆盖了传导和辐射抗扰度，这些干扰来自电场和磁场以及通过电源和信号线的噪声耦合。

表2 MIL-STD-461E EMI/RFI抗扰度试验方法

表3 IEC61000-4 EMI/RFI抗扰度试验方法

表2列出的MIL-STD-461E试验方法用于确定试验水平的运行包络。同样地，IEC61000试验方法的运行包络与MIL-STD相对应。这些运行包络适用于仪控系统安装的位置或者可能安装的位置，位置包括控制室、远距离停堆盘、电缆室、设备间、辅助仪表室、继电器室和其他区域(如汽轮机甲板)。运行包络也应用于模拟、数字和混合系统的安装。

用于电源线的CS101和CS114试验，用于信号线的CS114、CS115和CS116试验，以及RS101和RS103试验是抗扰度试验的基础。作为另一种选择，基于IEC 61000的抗扰度试验也可用于为仪控系统确立抗扰度特性。图2列出了两种可接受的抗扰度试验方法，当对于抗扰度试验方法的选择没有限制时，宜整体选择一种，不宜抽选某些试验项目，即不能将两套试验方法混合使用。另外，图2中的(*)表示如果设备的安装区域内没有强磁场源，则可以豁免该试验项。

图2 EMI/RFI抗扰度试验的两种可选方法

考虑到系统功能的安全性和可操作性的重要程度，不同系统的EMC性能判据需要在鉴定大纲中根据设备、子系统或系统说明书确定。EMC性能判据如下：

a. 性能判据A。在试验期间和试验之后，仪控设备应按预定方式连续运行。当设备按预定方式使用时，其性能降低或功能丧失不允许低于制造商规定和相关技术文件要求的性能水平。

b. 性能判据B。在试验之后，仪控设备应按预定方式连续运行。当设备按预定方式使用时，其性能降低或功能丧失不允许低于制造商规定和相关技术文件要求的性能水平。

c. 性能判据C。允许暂时丧失功能，只要这种功能可自行恢复或可以通过操作控制器来恢复。

4 文档

电磁兼容文件应为以下方面提供证明：仪控设备满足规格书要求，同时在要求的电磁环境下满足其性能要求，用户遵守可行的安装方式，已建立起管理控制以允许接近移动的EMI/RFI源。

电磁兼容文档的内容应包含以下所列的信息，同时也包含相关标准的信息。作为最低要求的这些条目，成为鉴定文件或者专用文件的一部分，具体如下：

a. 设备标识。

b. 设备规格。

c. 试验数据证明的安全功能。

d. 试验计划。

e. 试验结果。包括试验目标，试验条目的详细描述，测试设备、仪器和校准数据的描述，试验步骤，试验数据、精度、试验异常的总结。

f. 所用的安装方法和用于减轻潜在的EMI/RFI和电源浪涌的管理控制。

g. 总结和结论。

h. 批准人的签名和日期。

5 结束语

核电厂仪控设备的电磁兼容性应通过设计、型式试验和管理控制来获得。笔者提供了核电厂电磁兼容性适用的标准和文件，详细全面地阐述了仪控设备电磁兼容性型式的试验要求、性能判据和设备鉴定文档的具体要求。电磁兼容性鉴定要求的确定和应用将提高核电厂仪控设备的安全性，为核电厂的安全运行提供保障。

[1] Regulatory Guide 1.180(Rev.1),Guidelines for Evaluating Electromagnetic and Radio-Frequency Interference in Safety-Related Instrumentation and Control Systems[S].USA:U.S.Nuclear Regulatory Commission,2003.

[2] MIL-STD-461E,Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment[S].USA:Department of Defense,1999.

[3] IEC61000-6-4,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 6:Generic Standards-Section 4:Emission Standard for Industrial Environments[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1997.

[4] IEC61000-4-4,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques-Section 4:Electrical Fast Transient/Burst Immunity Test[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1995.

[5] IEC61000-4-5,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques-Section 5:Surge Immunity Test[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1995.

[6] IEC61000-4-6,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques,Section 6:Immunity to Conducted Disturbances,Induced by Radio-Frequency Fields[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1996.

[7] IEC61000-4-12,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques,Section 12:Oscillatory Waves Immunity Tests[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1996.

[8] IEC61000-4-13,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques,Section 13:Immunity to Harmonics and Interharmonics[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1998.

[9] IEC61000-4-16,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques,Section 16:Test for Immunity to Conducted,Common Mode Disturbances in the Frequency Range 0Hz to 150kHz[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1998.

[10] IEC61000-4-8,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques,Section 8:Power Frequency Magnetic Field Immunity Test[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1993.

[11] IEC61000-4-9,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques,Section 9:Pulse Magnetic Field Immunity Test[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1993.

[12] IEC61000-4-10,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques,Section 10:Damped Oscillatory Magnetic Field Immunity Test[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1993.

[13] IEC61000-4-3,Electromagnetic Compatibility(EMC)-Part 4:Testing and Measurement Techniques-Section 3:Radiated,Radio-Frequency,Electromagnetic Field Immunity Test[S].Switzerland:International Electrotechnical Committee,1995.

(Continued from Page 1280)

AbstractConsidering the ineffective detection of signals of the batch dissolver’s big basket in place in process of spent fuel reprocessing, the air-blowing method was theoretically proved and having calculated results based to produce the equipment was proposed. Having original detection scheme improved and groups of experiments implemented to show that, on the premise of the equipment meeting the processing requirements, applying the air-blowing method to detect signals of big basket in place can bring about a 100% success rate.

Keywordssignal detection of big basket in place, air-blowing method, batch dissolver, blowing rate, diameter of measuring hole

(Continued from Page 1290)

the probability neural network (PNN) for pattern recognition. The experimental analysis proves that this method is effective and feasible in fault diagnosis of reciprocating pump valves.

Keywordsreciprocating pump valve, fault diagnosis,acoustic emission,LMD, box dimension, PNN

IdentificationRequirementsofI&CEquipmentElectromagneticCompatibilityinNuclearPowerPlant

WU Jiong-yang

(ShanghaiNuclearEngineeringResearchandDesignInstitute,Shanghai200233,China)

The electromagnetic compatibility of I&C equipment in nuclear power plant becomes weaker and greater electromagnetic compatibility is demanded. To this end, basing on both standards and documents of the electromagnetic compatibility in nuclear power plant, and both requirements and performance criteria for I&C equipment’s electromagnetic compatibility testing and appraisal were expounded.

I&C equipment, nuclear power plant, electromagnetic compatibility, appraisal of equipment

TH862

B

1000-3932(2016)12-1318-04

2016-09-21(修改稿)