电站电气贯穿件施工要点分析

引言

电气贯穿件安装在反应堆安全壳预埋管内，正常工况下为壳内外两侧各种线缆贯穿提供通路的安全级专用电气设备，保证电气的连续性、压力边界的完整性和密封的可靠性，并在安全壳构筑物的内部和外部之间提供压力屏障，即使在各种事故工况（包括失水、地震）下仍能维持设备自身的电气连续性以及安全壳压力边界的完整性，防止放射性物质外泄。

电气贯穿件简介

电气贯穿件与安全壳一样属于安全2级，为1E级电气设备。电气贯穿件根据回路特性主要分为中压电气贯穿件、低压电气贯穿件。电气贯穿件由若干安装在一个密封筒体内的贯穿芯棒组成，贯穿芯棒内装有若干绝缘导体，密封筒体安装在安全壳墙洞内。密封筒体两端配有接线箱。为形成密封，密封筒体应当焊接到预埋在安全壳混凝土内的钢套上。

中压电气贯穿件

中压电气贯穿件为卧式圆筒形，其结构示意如图1所示。主要部件包括筒体组件、导体组件、中压陶瓷绝缘套管、压力监测组件、接线箱组件、密封卡套组件，它们之间均为可拆卸式连接。

图1 中压电气贯穿件中体结构示意图

图2 中压电气贯穿件总装配图整体外形

图3 中压筒体组件

低压电气贯穿件

低压电气贯穿件的总体结构为卧式圆筒形，结构形式如图4所示，主要部件包括筒体组件、导体组件、压力监测组件、接线箱组件、密封卡套组件，它们之间均为可拆卸式连接。

图4 低压电气贯穿件总体结构示意图

图5 低压电气贯穿件（含控制、测量电气贯穿件）总装配图总体外形

图6 低压筒体组件

电气贯穿件安装

电气贯穿件施工流程

电气贯穿件安装步骤

前期准备

• 焊接工艺评定：制定中压、低压电气贯穿件的焊接法兰与预埋管焊接工艺评定，所选用的焊接工艺评定必须满足RCCM-2007S篇的规定。
• 现场核对预埋管：根据建反应堆厂房钢结构预埋件图纸及贯穿件清单核对预埋套管的标高、角度等数据并做好标记，同时核对预埋管的长度、椭圆度、直径以及防腐等是否满足要求。
• 开箱检查：根据电气贯穿件包装箱上的编号，按安装顺序逐件打开包装箱箱盖，核对装箱清单与所装物是否一致。去掉电气贯穿件外表面的铝箔纸包装袋后，检查电气贯穿件的压力（包装前表压为250kPa，该值与温度海拔高度等因素有关）是否有较大下降，检查电气贯穿件外观是否有损伤变形，尤其是压力表表杆、表盘外观有无损坏情况。

主要安装步骤详细描述

开箱检查

• 设备安装前进行开箱检查为二次开箱检查，按照装箱单清点零件、部件、工具、附件、附属材料、出厂合格证和其他技术文件是否齐全。
• 观察压力监测组件压力（当温度为20℃时，表压应保持在0.25～0.26MPa），并将贯穿件压力表的压力和当时的环境温度记录在记录表中。
• 将电气贯穿件吊出包装箱放在木块上，取下电气贯穿件进气口处的防尘螺母，打开阀门缓慢释放压力至大气压后，装上防尘螺母。
• 用内六角扳手拆下筒体上的螺钉后，拆卸掉压力监测组件，取出橡胶O型圈，并用胶带对筒体端板上的压力监测组件安装密封孔进行保护，用聚乙烯塑料袋分别对压力监测组件、O型橡胶圈和螺钉连接件进行单独包装后贮存，在包装上标记出所拆贯穿件的编号。

运输及吊装

• 使用龙门吊可或者塔吊将贯穿件从设备卸车点起吊至+17.5m龙门架转运平台；
• 使用运输小车（如图7所示）将贯穿件从龙门架转运平台输至+17.5m层吊装口；

图7 贯穿件运输小车

• 使用环吊5t/35t小车或者在吊装口搭设脚手架吊点使用吊装葫芦将贯穿件从+17.5m层吊装口运输至安装楼层吊装口；
• 使用运输小车将贯穿件从安装楼层吊装口运输至安装房间；
• 参照设备图纸中贯穿件布置图确定最佳的运输路径，将设备运至待安装位置。

贯穿件对中

• 设备运输到安装位置后，搭设承重架或在埋件上焊接吊耳作为贯穿件吊装的吊点，利用多个手拉葫芦将贯穿件转运至对应的套筒内；
• 调整电气贯穿件的圆周位置至使吊环螺钉孔中心线基本处于垂直平面，用水平尺检查其水平度；
• 将定位工具固定在预埋管端口外侧，使用定位工具的螺栓来调整预埋管斜面与安全壳法兰端口的相对位置。

焊接固定及补漆

按工艺评定合格的工艺程序进行焊接。焊接前应对坡口进行除锈清洗，焊接时应采取适当的保护措施，焊接前后都应该对焊接表面进行100%液体渗透检验。焊接完成后使用厂家提供的油漆或厂家允许的现场合格油漆对贯穿件焊缝区域重新进行油漆涂刷。

阀门及压力表的重新安装

取出对应贯穿件编号的压力检测组件、O型橡胶圈和螺钉包，在对应的位置先涂一层硅脂，再装O型橡胶圈，最后装压力监测组件；拆除安全壳内侧贯穿件的吊耳螺钉和另一侧的吊装孔处粘贴的胶带，用固定接地铜编织带的螺钉旋紧。

电器贯穿件充气

• 充气压力试验采用纯度不低于99.2%的氮气与纯度不低于99.99%的氦气按照氦气体积百分含量不低于20%的混合气体作为介质。试验气体介质应保持干燥、洁净、无油，不得对被试验件内部造成污染。
• 把高压工业纯氮气/氦气瓶和相应的管道、阀门连接至压力监测组件的充气管上，同时检查并确保各个连接接头部分连接严密、牢固。
• 依次开启电气贯穿件压力监测组件上的阀门和氮气瓶减压阀，依靠减压阀开度控制升压速率，使被检件内的压力缓慢上升至规定试验压力的10%（为了方便读数确定为40kPa)，达到规定试验压力后保压5min。
• 继续缓慢充氮气至规定试验压力的50%（即220kPa)，检查有无异常现象或异常响声。若无异常现象或异常响声，则按规定试验压力的10%（为了方便读数，确定为40kPa）逐级升压，升压过程中先充氮气至300kPa后换充氦气，每级保压1分钟直到试验压力440kPa后关闭充气阀门，保压30分钟。
• 在保压期间内，若观察到被检件压力表压降小于10kPa可认为该被检件无泄漏保压结束后泄放压力至 400kPa，重点对压力监测组件各连接密封处采用RCC-M标准MC7400中规定的氦泄漏检测——嗅吸探头加压检测技术进行泄漏检查，不应发现对氦气气体泄漏率超过1x10-5Pa.m3/s的漏点。
• 电气贯穿件现场充气压力试验合格后应进行整体密封检查。

接线箱安装

• 拆下接线箱的外包装后，拆卸其侧盖组件；
• 在端板上用一字螺丝刀安装M12×40（中压电气贯穿件为M14×50）的紧定螺钉，旋紧螺钉；
• 起吊接线箱，使接线箱底板与筒体水平，对正连接孔；然后用手推动接线箱，使其就位；
• 分别在紧定螺钉上装规格为M12（中压为M14）的弹垫和螺母；
• 初步预紧螺母并用扭矩扳手按图8所示顺序逐一旋紧螺母；
• 在低压电气贯穿件（中压电气贯穿件不需要）筒体组件两端的支撑杆上依次装上
M20螺母，右端盖、φ30×3的硅橡胶垫片和M20的盖形螺母，调整好位置后，用扳手将垫片和M20的盖形螺母旋紧；将连在低压接线箱右端盖上的16mm接地铜编织带（或是连接在筋板上的）与箱体内的筋板连接孔连接起来，预紧螺母后，用扭矩扳手拧紧，力矩值大小应满足（8.8~10.8）N·m的要求，并打力矩标识；
• 将中压接线箱内固定在接地片上的100mm²接地铜编织带与接地导体组件上的接地线夹连接起来，预紧M12螺母后，用扭矩扳手拧紧螺母，力矩值大小应满足（31.4~39.2）N·m的要求，并打力矩标识；
• 将拆卸的接线箱侧盖恢复安装；
• 调整线夹；
• 接线箱地板打孔；
• 安装接线箱地板。

电气贯穿件试验

• 介电强度试验：针对整机的不同类型导体组件，泄漏电流报警限定值设定为10mA 条件下，施加下表规定的50Hz工频交流电压，持续时间1min来实施介电强度检验。
• 绝缘电阻试验：导体绝缘电阻检测应在介电强度检测完成后实施。不同类型导体按照下表施加检测电压，直至仪器绝缘电阻测量值达到基本稳定后10秒读数。
• 导体连续性试验：导体连续性试验内容包括低压、中压电气贯穿件两端相同编号导体标识是否对应、电气是否连续。
• 电气贯穿件光纤试验：对装有光纤导体组件的电气贯穿件，光纤导体组件在测试波长1310/1550nm下，其光学损耗应不大于2.0dB。

施工重点及难点分析

电气贯穿件重量大、体积大、安装环境复杂

相较于以往单层安全壳结构的贯穿件，“华龙一号”电气贯穿件的直径、长度和重量都有所增加，每台中压电气贯穿件自重约830Kg，长度3.3m，直径625mm，低压贯穿件自重约540Kg，长度3.2m，直径457mm，单机组80台电气贯穿件。电气贯穿件“大”“重”“长”以及“数量多”的特点，就决定了其安装难度会大大增加。而且，反应堆厂房内和双壳间安装物项繁杂，结构层跨度大，又属密闭空间作业，更加加大了贯穿件运输、安装、试验及成品保护工作的难度。

电气贯穿件作为安全壳内、外动力传输枢纽，本身属高精密电气设备，一旦运输、安装过程中出现问题，造成的经济、工期、节点等影响无法估量。如何在保证安全、质量的前提下降低风险，及时高效地完成电气贯穿件安装是本次施工的一大难点。

贯穿件就位

由于安装楼层和电气贯穿件的安装标高存在高度差，比如安装楼层高+6.50m，电气贯穿件安装标高+9.30m，相距2.80，因此需要搭设脚手架或者在上方的预埋件上焊接吊耳作为临时吊点。然而，反应堆厂房安装物项繁杂，结构层跨度大，搭设脚手架和焊接吊耳难度大。 而且贯穿件重量大、体积大，搭设的脚手架需要满足起吊要求，但是，安装环境复杂，因此又加大了搭设脚手架的难度。使用手拉葫芦安装贯穿件，稳定性差，功效低，不仅劳动强度大，加大了对中难度。

接线箱地板开孔

由于华龙一号属于新堆型，许多设计方案未固化，贯穿安全壳内、外的电缆也未固化，贯穿件生产厂家无法对接线箱底板提前开孔，需根据现场电缆路径清单逐步出版、统计经过每一贯穿件的电缆后现场进行开孔，并装配电缆密封格兰单机组80台贯穿件、160台接线箱，接线箱底板材质为不锈钢，厚度6mm，本身开孔难度就非常大。 而且，经过贯穿件的电缆数量多、外径各异，考虑贯穿件接线箱防尘防水及防火要求，接线箱不能产生废孔，一旦产生废孔，废孔封堵也是一大难题。更不能漏孔，如果漏孔电缆无法穿入，需进行二次开孔，二次开孔孔洞位置很难精确布置，以及已接入电缆拆除返工，造成人力浪费。这些因素都将使接线箱开孔难度成倍增加。 如何在保证每一台接线箱开孔数量、规格与电缆完全匹配，避免产生废孔，避免二次开孔，是本次施工的一大难点。

优化建议

加强管理控制

• 提前核实路径通道是否通畅，检查安装现场是否满足防水、防落物等要求；检查壳外预埋管正前方不能有影响安装的管道、通风管、钢结构、电缆托盘等物项。
• 对本体及周边物项做好保护；安排专人监督运输过程中两侧的情况。
• 严格执行电气安装管理制度，落实先决条件检查；加强安全技术交底培训和现场监督检查。

注意设备的成品保护

• 电气贯穿件安装时，在有漏水风险的区域，贯穿件上方应增加临时断水措施，贯穿件本体采用防水罩或三防布等措施进行防护。
• 加强成品硬保护，如电气贯穿件端子箱在安装阶段加装专用的铁壳临时保护罩、标准型的仪器仪表制作加工标准件防护罩，可起到良好的防尘、防水、防碰、防损的保护效果，并可循环再利用。
• 用防火布对电气贯穿件接线箱整体进行包裹防护（电气贯穿件包裹防护必须完整），并扎紧防火布边缘，包裹后张贴成品保护标识，必要时拉设警示带。

提前发现问题制定解决方案

• 贯穿件接线箱底板任务重、时间紧，提前绘制开孔图，既能清晰、准确指导施工班组，也为后续相关节点的实现奠定了良好的基础。
• 提前发现问题、分析问题、理清风险，提出合理化建议，积极与各方沟通，取得相应依据文件，积极推动电气贯穿件安装的同时，为项目后续节点的实现奠定良好的基础。

结论

本文重点围绕电气贯穿件安装的过程进行介绍，对安装过程中重点问题进行分析，吸取成功的经验，优化不足的方面，同时不断优化施工方法和施工逻辑，合理安排电气贯穿件施工计划，缩短电气贯穿件安装工期，有效控制电气贯穿件安装风险，提高工效，也为后续的电缆敷设端接工作创造了条件，为项目后续重大节点奠定了良好的基础。为后续电气贯穿件施工提供借鉴。

参考文献

• [1] 电气贯穿件技术规格书 0712G9025
• [2] 核电厂安全壳电气贯穿件 GB13538-92
• [3] 贯穿件位置展开图 0712EE4004
• [4] 电气贯穿件运行维修手册 HSA12GCJG-2506--SC001