摘 要：就秦山第三核電廠(chǎng)重水堆機組測控用 AGM 溫度變送器，從電源側擾動(dòng)、工頻磁場(chǎng)抗擾度和靜電放電抗擾度等 3 方面進(jìn)行 測試，得出儀表在抗電源擾動(dòng)和靜電干擾方面存在不足�；陟o電屏蔽理論，改進(jìn)外殼，提升儀表抗靜電性能。
引言
AGM HPM 4003-20 RTD 型（以下簡(jiǎn)稱(chēng) AGM）溫度變送器 為秦三廠(chǎng)典型儀表，輸出（4～20）mA 電流信號，主要用于現場(chǎng)重 要設備/系統的控制，如 1# 停堆系統可編程比較控制器用慢化劑 溫度信號、反應堆調節系統堆內鉑探測器中子測量校準用反應 堆出/入口集管溫差信號、主泵上軸承高溫跳車(chē)保護信號等。在 機組調試及運行期間，AGM溫度變送器曾發(fā)生過(guò)輸出信號異常 波動(dòng)、觸發(fā)安全系統通道高報的問(wèn)題，經(jīng)現場(chǎng)排查，初步判斷儀 表抗干擾能力可能存在不足。 針對上述問(wèn)題，選取主要使用的 4 種測量范圍的 AGM 溫 度變送器備件樣品各一臺（表 1），進(jìn)行實(shí)驗室抗干擾測試，取得量化數據。
1 測試方案
1.1 測試電路搭建 根據 AGM 變送器工作原理（圖 1）搭建測試電路，用精密電 阻箱模擬輸入電阻信號，4 臺樣品按表 2 調校。
1.2 抗干擾性能測試
測試原則為先做無(wú)損或微損試驗，后做破壞性試驗。結合現場(chǎng)實(shí)際工況，shou先通過(guò)對電源側施加擾動(dòng)，評估樣品的抗擾動(dòng)性能，其次選擇工頻磁場(chǎng)以及靜電放電兩種抗干擾試驗來(lái)驗證樣 品的電磁兼容性能。
1.2.1 電源側擾動(dòng)測試
試驗方法：將電阻箱電阻設置為 100 Ω，將電源電壓設置為40 V，待樣品輸出達到穩定狀態(tài)時(shí)，測量取樣電阻（150 Ω）的電 壓，隨后將電源電壓切換至 12 V（模擬電源擾動(dòng)），測量取樣電 阻的電壓。
1.2.2 工頻磁場(chǎng)抗擾度測試
（1）試驗方法。①工頻磁場(chǎng)模擬器的電流發(fā)生器與磁場(chǎng)線(xiàn)圈之間的距離不大于 3 m，將一木桌作為試驗臺置于磁場(chǎng)線(xiàn)圈中，調節支撐高度使被測儀表置于磁場(chǎng)線(xiàn)圈中心位置。樣品按要求進(jìn) 行配置和連接，將電阻箱電阻設置為 100 Ω，處于正常工作狀態(tài)。設定工頻磁場(chǎng)模擬器磁場(chǎng)強度為 3 A/m，連續測試時(shí)間為 300 s。改變磁場(chǎng)方向，使樣品分別處于三維坐標系 x，y，z 三向工頻磁場(chǎng) 下完成測試，實(shí)驗過(guò)程中監測變送器的輸出信號是否存在擾動(dòng)。 ②試驗完成后，在上蓋與殼體之間的縫隙處涂覆屏蔽膠或屏蔽薄膜，再重復上述試驗，并監測樣品輸出信號是否存在擾動(dòng)。③試驗完成后，在殼體絕緣漆打掉，使外殼接地，再重復上述試驗，并監 測樣品輸出信號是否存在擾動(dòng)。試驗過(guò)程中，樣品應無(wú)損壞。
（2）試驗標準。GBT 17626.8—2006 工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗。
（3）試驗儀器。工頻磁場(chǎng)模擬器。
1.2.3 靜電放電抗擾度測試（外殼對地）
（1）試驗方法。①實(shí)驗室的地面應鋪設一塊厚度至少為0.25 mm 的鋁或銅金屬板作為接地參考平面，也可使用其他金屬材料，但厚度至少0.65 mm。接地參考平面的#小尺寸為 1 m2。接地參考平面的四周至少應超出儀表或耦合板0.5 m，并應與保護接地系統相連。試驗臺為一個(gè)放在接地參 考平面上 0.8 m 高的木桌，放在桌面上的水平耦合板面積為1.6 m×0.8 m，垂直耦合板面積為 0.5 m×0.5 m。樣品應按要求進(jìn)行配置和連接，處于正常工作狀態(tài)，并應用 0.5 mm厚的絕緣襯墊與水平耦合板絕緣。樣品與實(shí)驗室除接地參考 平面外的四壁和其他金屬結構之間必須有至少 1 m 的間 距。靜電放電發(fā)生器的放電回路應以低電阻方式連接接地參 考平面。靜電放電試驗包括直接放電和間接放電兩種方式， 直接放電包括接觸放電和空氣放電，間接放電為耦合板放 電。靜電施加于樣品操作人員可能觸及到的地方，有金屬的部分選擇接觸放電，不能使用接觸放電的部分選擇空氣放 電。接觸放電試驗電壓應從 4 kV，6 kV，8 kV（空氣放電應2 kV，4 kV，8 kV，15 kV）逐級增加，并監測樣品輸出信號， 至發(fā)現輸出信號出現擾動(dòng)為止，且試驗電壓不再繼續增加。若達到上述#大電壓等級時(shí)，仍未發(fā)現擾動(dòng)現象，則說(shuō)明樣 品抗干擾能力滿(mǎn)足要求。試驗應以單次放電的方式進(jìn)行。在 預選點(diǎn)上，至少施加 10 次單次放電（每一極性）。連續單次放 電之間的時(shí)間間隔至少為 1 s。②試驗完成后，在上蓋與殼 體之間的縫隙處涂覆屏蔽膠或屏蔽薄膜，重復上述試驗，并監測樣品輸出信號是否存在擾動(dòng)。③試驗完成后，在殼體絕 緣漆打掉，使外殼接地，重復上述試驗，并監測樣品輸出信號 是否存在擾動(dòng)。試驗過(guò)程中，樣品應無(wú)損壞。
（2）試驗標準。GBT 17626.2—2006 電磁兼容試驗和測量技 術(shù)—靜電放電抗擾度試驗。
（3）試驗儀器。靜電放電模擬器。
2 試驗結果
2.1 電源側擾動(dòng)測試
按照 1.2.1 節的測試方案對各樣品進(jìn)行測試，測試結果見(jiàn)表 3。從表 3 可見(jiàn)，當電源電壓由 40 V 切換為 30 V 時(shí)，樣品輸出 發(fā)生掉壓現象，電壓變化情況如圖 2 所示，其中，時(shí)間單位是 s，幅值單位是 V。
2.2 工頻磁場(chǎng)抗擾度測試
按照 1.2.2 節的測試方案對各樣品進(jìn)行測試，測試結果相 同。以 1# 樣品測試結果為例（圖 3，時(shí)間單位是 s，幅值單位是 V），可見(jiàn)磁場(chǎng)強度、磁場(chǎng)方向對樣品輸出結果沒(méi)有影響。
經(jīng)測試，樣品 上蓋整體為非金屬材料，外殼底座雖 為金屬材料，但表 面涂敷了絕緣漆， 因此未構成完整的 屏蔽。對 1# 樣品進(jìn) 行處理，打磨掉接 縫處、調�？滋幰约暗鬃菟ㄟB接處 的絕緣漆，使樣品 上蓋、外殼及底座全部連通，處理后的效果見(jiàn)圖 5。之后通過(guò)錫 箔紙將上蓋與外殼連通，使樣品初步形成完整的屏蔽，并將外殼 接地（圖 6）。
第二次對樣品外殼施加 4 kV 靜電，輸出結果見(jiàn)圖 7，從中 可見(jiàn)經(jīng)以上處理后，1# 樣品的輸出信號擾動(dòng)幅度大幅降低，但依 然存在近 100%擾動(dòng)。擾動(dòng)從 1.605 s 開(kāi)始，1.65 s 結束，持續時(shí)間約為0.045 s。
經(jīng)進(jìn)一步分析，樣品打磨、錫箔連通上蓋與外殼均為手工操4作，不能保證屏蔽完整性，因此繼續對 1# 樣品進(jìn)行處理：用錫箔紙包覆樣品整體并接地，效果見(jiàn)圖 8。再次對樣品外殼施加 4 kV靜電，輸出結果見(jiàn)圖 9，從中可見(jiàn) 1# 樣品的輸出信號擾動(dòng)幅度繼續降低，減小到 17.4%。擾動(dòng) 從 6.761 s 開(kāi) 始，6.789 s 結 束，持續時(shí)間約 為 0.028 s。
將以上 1# 樣品的 3 次測 試結果匯總見(jiàn) 表 4，從中可 見(jiàn)，完整的屏 蔽與良好的接地是提高抗 靜電性能的重要手段，靜電 干擾的擾動(dòng)幅值和持續時(shí) 間跟屏蔽效果直接相關(guān)，屏 蔽效果越好，擾動(dòng)幅度越 小、持續時(shí)間越短。
1#～4# 樣品為廠(chǎng)家標準 產(chǎn)品，外殼材料和結構相同，以上對 1# 樣品所做靜電測試結果具有代表性。
3 測試結論
（1）電源側電壓出現波動(dòng)，對 AGM 溫度變送器輸出影響明顯。
（2）磁場(chǎng)強度、磁場(chǎng)方向對 AMG 溫度變送器輸出無(wú)顯著(zhù)影 響，溫度變送器抗工頻磁場(chǎng)性能良好。
（3）未作處理前，靜電會(huì )顯著(zhù) AGM 溫度變送器輸出，擾動(dòng) 幅度近 300%；外殼整體接地后，靜電對變送器輸出影響降低，但擾動(dòng)幅度仍近 100%；用錫箔紙全包覆后，靜電對變送器輸出 影擾動(dòng)響降低至不足 20%。綜上，AGM 溫度變送器抗靜電干擾能力不足。
4 性能改進(jìn)
針對測試結論，結合電廠(chǎng)實(shí)際，就 AGM 溫度變送器的抗干 擾性能提升做如下分析和改進(jìn)。
（1）工作電源的穩定性。AGM 溫度變送器使用的 40 V 工作電源為電廠(chǎng)典型電源，壓力、液位、流量等儀表均使用該電源。設 計上，40 V 電源供電母線(xiàn)為安全級，電源硬件有冗余列，40 V電源穩定供電有保障，電廠(chǎng)不需對因電源波動(dòng)而影響 AGM 溫 度變送器輸出的情況做處理。
（2）外殼的抗靜電性。AGM 溫度變送器安裝在金屬材料的 盤(pán)柜中，盤(pán)柜接地，在盤(pán)柜門(mén)關(guān)閉狀態(tài)下，能夠為變送器提供抗外來(lái)靜電干擾的屏蔽；在盤(pán)柜門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)下，靜電干擾的主 要來(lái)源是人體靜電，操作變送器前及過(guò)程中，電廠(chǎng)人員需做好 靜電消除措施，該要求落實(shí)到相應維修規程或操作票中。因專(zhuān)業(yè)性強、操作復雜且對變送器外殼有破壞性，電廠(chǎng)不需執行2.3 節所述對變送器外殼上蓋、接縫、底座等部分進(jìn)行屏蔽完 整性提升的操作。
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