魏燕

（上海核工程研究设计院有限公司，上海 200233）

0 引言

我国幅员广阔，南北气候差异较大。北方的冬季，最低气温往往降到0℃以下，这将会导致位于核电厂屋顶的空调冷冻水管、厂区的各类储罐及水管冷冻或结冰，影响正常的生产活动。而电伴热线缆产生的热量可以补偿管道或储罐的热量损失，防止管道内流体产生冷冻及结冰现象，因此，针对建设并运营在北方的核电站来说，做好室外工艺管道、阀门、取样管线的防冻保护和工艺控制的伴热，以保证管道内流体介质的正常循环尤为重要[1-3]。

1 需要电伴热的系统

本文以某三代非能动压水堆核电厂为例，梳理了核电厂内需要通过电伴热技术来补偿管道及储罐的热量损失或维持管道温度的工艺系统，相关涉及的系统主要有：中央冷冻水系统（VWS）、除盐水储存和分配系统（DWS）、生活废水系统（WWS）、一回路取样系统（PSS）、非能动安全剂冷却系统（PCS）、消防系统（FPS）、化学和容积控制系统（CVS）和安全壳空气过滤系统（VFS）。

2 电伴热技术应用

2.1 电伴热技术简介

电伴热技术主要是利用伴热电缆缠绕在有防冻或保温需求的工艺管道或罐体上，通过控制伴热电缆的发热量来满足工艺管道及罐体的热损补偿要求[4-6]。一套完整的电伴热系统往往由配电箱、伴热电缆（自调控、并联恒功率、串联恒功率、MI加热电缆等）、电源接线盒、温控器、玻璃纤维胶带、保温层等构成，共同完成工艺管道及罐体防冻或保温需求。电厂常用的伴热方式有蒸汽伴热、防冻液及电伴热，文献[7]分别从技术分析、施工难度、施工及运维成本三个角度对比分析了三种伴热方式的优缺点，通过对比分析，发现以伴热电缆为基础的防冻伴热技术方案，无论从自身技术优势，还是现场适用性、实施难度、复杂性以及施工成本，乃至后续运行维护成本等因素考虑，都是最适合的防冻伴热方案。

2.2 核电厂电伴热技术要求

伴热系统应由伴热盘、温度仪表、接线盒以及伴热缆共同组成，并需要对所有设备与部件进行型式试验以及例行试验。某压水堆核电厂伴热系统相关设备的安全分级为非1E级，设计寿命为60年。

伴热盘安装在室内，应设计成能有效配电并对各自区域内的馈线回路提供保护、控制、负荷管理以及监测。一个机组一般配备10个伴热盘（布置及功能描述详见表1），分别为本文第2章节提及的工艺系统提供防冻或保温服务；其正常运行时允许的电压波动范围为±10%，频率波动范围为±5%。

表1 380/220Vac 50Hz伴热盘

温度仪表与伴热缆安装在室外，测室外温度的仪表可采用热电偶或者热电阻，信号送至伴热盘上的温度控制器。当室外温度低于5℃时，伴热盘开始向对应的回路供电；当室外温度高于10℃时，伴热盘停止向对应的回路供电[8-9]。

2.3 电伴热系统运行与维护

核电厂内的电伴热系统运行与维护主要包括日常维护、定期试验及定期预防性维修。本小节梳理三个运维阶段的工作重点与注意事项，为更好地开展电伴热系统的运行与维护工作提供一些借鉴[10-11]。

2.3.1 日常维护

电伴热系统的日常维护为每天需要至少巡检一次的维护项目，分为外观检查及运行状态检查，外观检查应重点把握如下三个方面：

（1）检查箱内是否积尘、凝露、表面粘油污等影响绝缘程度的因素；

（2）检查裸露连接点是否氧化变黑（银镀层稍微变色是允许的）；

（3）检查防护外壳是否受环境腐蚀。

运行状态检查主要检查的内容有：伴热盘中电压表及绝缘检测仪、指示灯、触摸屏、温度数值等显示是否正常，当遇到显示温度低于温度设定值，检查加热电路盘内接触器是否吸合，屏幕上伴热缆回路状态指示是否正常。除此之外，还应注意检查设备元器件是否老化或损坏，如有，需及时更换老化和损坏元器件，以保证设备的正常运行。

老化判定：对于非金属元件，可从外观进行观察是否有外壳破损和裂纹；对单个元件进行对地绝缘电阻测量，满足绝缘电阻大于100MΩ或对元器件组进行对地绝缘电阻测量，满足绝缘电阻大于10MΩ即可判断元件是否老化。

2.3.2 定期试验

定期试验依据正常运行及现场大修分为两个阶段，针对每个阶段的试验项目及试验要求略有不同，分别介绍如下。

（1）正常运行期间

本阶段试验对象为伴热盘与加热垫控制箱，试验频次为每周一次，试验项目主要包括检查各指示灯等是否正常；旋转伴热盘转换开关，检查配电盘供电电压是否正常；检查伴热盘盘面的HMI 是否正常工作。操作时需做好防触电措施，以及防止触动到其他正在运行的设备，造成不必要的误动作。

（2）机组大修期间

本阶段主要开展的试验有三个，分别为绝缘电阻测试、介电强度试验和接地有效性试验，试验要求可参考GB7251.1-2013，试验方法分别介绍如下。

①绝缘电阻测试。用500 兆欧表测量绝缘电阻值。将绝缘电阻表（兆欧表）水平放置，并远离磁场，将被测物两端分别接在“接地”及“线路”两接线柱上，按额定转速转动摇柄，即可测得电阻值。各元器件（单个元器件）测量值不得小于100MΩ，元器件组（由元器件组成的一个回路）测量值不得小于10MΩ。

②介电强度试验。针对相-地、相-相以及断口间施加工作绝缘电压的2500V 的耐压试验1min 应无击穿及闪络现象。

③接地有效性试验。采用电阻测试仪，对裸露的可导电部分与保护导体之间进行电阻测量，其值不应大于0.1Ω。

2.3.3 定期预防性维修

与定期试验章节要求类似，本小节论述的定期预防性维修同样分为正常运行及机组大修两个阶段。正常运行阶段的预防性维修对应此阶段开展的每周一次定期试验，若发生异常状态，则需要进行维修或更换工作。

机组大修期间，需针对伴热缆、加热垫开展如下检查维修工作。

当温度回路频繁启动且温度下降较快时，需检查伴热管道保温层是否固定牢固、是否受潮。同时，还需检查伴热缆工作是否正常，管道温度是否在设定范围内。

依据检查情况，开展相应预防性维修。如保温层固定松脱，需重新固定牢固。如保温层受潮，需更换干燥的保温层并检查是否需要增加防水措施。针对伴热缆检修，可通过测试其绝缘电阻，若测试不合格需及时更换，以确保伴热系统正常运行。

3 结论

本文介绍了应用在核电厂的电伴热技术工作原理、应用工艺系统，重点分析了核电厂电伴热技术要求、伴热盘布置及功能设置，并结合厂家配套设备性能，给出伴热设备的日常维护、定期试验及预防性检修操作指南及工作重点，为其它电站的电伴热设备的应用提供了参考和借鉴。