壓水堆核電站反應堆保護系統投運與退出方案論述

白杰，王博，姚興瑞 （遼寧紅沿河核電有限公司， 遼寧 大連 116001）

壓水堆核電站反應堆保護系統投運與退出方案論述

白杰，王博，姚興瑞 （遼寧紅沿河核電有限公司， 遼寧 大連 116001）

核電廠每個換料周期，機組需要下行進行換料和大修，結束后再重新上行至正常運行，這期間反應堆保護系統需要投運和退出。本文結合某壓水堆核電站反應堆保護系統的設計原理和實現方式，介紹了壓水堆核電站反應堆保護系統投運與退出的方案。

壓水堆；反應堆保護系統

為了保證核安全與機組安全，核電廠設計有一套安全可靠的反應堆保護系統（以下簡稱RPR系統）。在每一個換料周期，機組狀態將由正常運行模式下行至換料停堆模式來進行換料和大修，這期間為了避免保護誤動，RPR系統需要退出。換料和大修結束后，機組再次上行，為了保證核安全和機組安全，RPR系統又需要投運。保護系統的投運和退出必須結合保護系統的設計原理和實現方式制定合理的方案。

1 壓水堆核電站反應堆保護系統的設計和實現方式

某壓水堆核電站RPR系統采用數字化控制系統，由三菱電機公司的MELTAC技術平臺實現，ATWT為保持與DCS的多樣化設計采用MELNAC模擬技術平臺實現。

RPR系統不僅包含了TT/RT/SI/CS/CIA/CIB等保護信號，其它如：LHA/B、DVK、堆芯飽和裕度計算、DVW、甩負荷/重帶載等的邏輯也在RPR系統實現。

體現在三菱電機的DCS中，MELTAC平臺實現的RPR保護功能，主要有以下兩個途徑：

手動硬件路徑：應急停堆盤（ECP）—繼電器機柜（ARC）—SLC(優選卡PIF)；自動軟件路徑：RPC—ESFAC—SLC。圖1為某壓水堆核電站反應堆保護系統的結構圖。

圖1 某壓水堆核電站反應堆保護系統結構圖

2 某壓水堆核電站反應堆保護系統投退方案

根據該電站RPR系統的實現方式，確定RPR系統投退方案需要通過實施臨時控制變更（TCA）方式來完成，包括了軟/硬件的隔離與恢復。

機組下行時，根據機組下行的狀態與技術規范的要求確定RPR退出窗口，如果需要退出RPR保護功能，利用儀控專業制定的4個RPR-TCA進行管理，即RPR-TCA-01/02/03/04。

機組上行時投運RPR保護功能，通過拆除機組上存在的標準【RPR-TCA】，恢復保護系統的在線功能。利用同上的4個RPRTCA進行管理。

2.1 RPR標準TCA

2.1.1 RPR-TCA-01

閉鎖主泵轉速低+P7跳GEW開關信號。

目的：防止主泵解列后，出現主泵轉速低+P7跳GEW開關信號，觸發孤島運行。

實現方式：采用拆線方式。

2.1.2 RPR-TCA-02

（1） 通過自動SI閉鎖鑰匙，閉鎖SI信號。

（2） 通過DAC機柜試驗閉鎖開關閉鎖ATWT信號。

（3）退出SI、CS、CIA、CIB等保護信號。

目的：機組下行階段退出RPR保護信號，即閉鎖SI、CIA、CIB、CS、ATWT等相關信號，防止保護誤觸發。

實現方式：

（1）在1KCS101AR將RPA216/217CC置閉鎖位置；在1KCS102AR將RPB216/217CC置閉鎖位置。

（2）在1KCS301AR中，將試驗開關置TEST位置。

（3）通過軟件內強制信號，退出SI、CS、CIA、CIB等保護信號。

2.1.3 RPR-TCA-03

機組進入MCS模式后，閉鎖SI啟動RCV001/002/003PO和RIS001/002PO信號

目的：防止RCV泵和RIS泵誤啟動。

實現方式：通過軟件內強制信號實現。

2.1.4 RPR-TCA-04

退出防誤稀釋保護和閉鎖強迫循環喪失信號。

目的：機組下行階段，防止ADP（防誤稀釋保護）保護和強迫循環喪失保護誤動。

實現方式：通過軟件內強制信號實現。

2.2 RPR系統投運步驟

2.2.1 RPR系統投運的窗口

機組一回路滿水結束，穩壓器人孔關閉后投運。

2.2.2 投運步驟

（1）反應堆保護系統投運前提條件確認

· RPR保護投運前，相關系統的TCA已經清理，RPR保護投運后存在的TCA不會造成設備誤動或拒動；

· 運行檢查RPR沒有異常報警，否則通知儀控人員確認；

· EAS125VR的實體隔離（根據實際機組狀態考慮是否實體隔離）；

· 確認CIB信號不觸發，投保護不影響硼表；

· 運行確認GRE系統上沒有GRE022/023/024MP的工作，RPR投運對GRE系統沒有影響；

· ETY101/102/103/104MP無檢修維護等工作票，且已經工作正常；

· PTR水箱液位水位正常，滿足要求；

· 確認RPR保護投運條件已經具備；

· 確認無P7、P10和P16信號；

· 請運行人員確認ADT RCP 001已經實施；

· 請運行人員確認TYPE B/C/G已經實施；

· 請運行人員確認TCA-ASG-002已經實施或者ASG001/002PO已經實體隔離；

· 請運行人員確認安注信號已通過主控XRPR054KC/ XRPR254KC/XRPR354KC/XRPR454KC、XRPR056KC/ XRPR256KC/XRPR356KC/XRPR456KC閉鎖；

· 請運行人員確認沒有RPR/RPN/RCP系統相關工作；

· 請運行人員確認GSE（汽車保護系統）系統上沒有工作對RPR系統產生影響；

· 工作前與運行操縱員確認當前機組狀態滿足RPR投運條件，并須由值長、STA簽字確認。

（2）下游實體隔離確認

· 確認工藝/電氣需要隔離的設備已經實施實體隔離；

· GPA系統：通過TCA隔離主泵轉速低+P7信號跳GEW斷路器的指令；

· RGL（控制棒位和棒控系統）系統：與RGL系統負責人聯系確認，RPR投運不會對RGL產生影響，如果存在影響，則在RGL側進行隔離；

· GSE系統：與GSE系統負責人聯系確認，RPR投運不會對GSE產生影響，如果存在影響，則在GSE側進行隔離；

· GCT系統： 與GCT系統負責人聯系確認，RPR投運不會對GCT產生影響，如果存在影響，則在GCT側進行隔離。

（3）上游保護信號核實與檢查

· 儀控人員逐個通道檢查RPR相關工藝系統的輸入信號，確認現場傳感器信號的可用性。

（4）上游模擬量通道投運后由操作員手動閉鎖P11、P12相應的安注信號。

（5）儀控人員隔離的RPR保護指令

· 通過TCA隔離主泵轉速低+P7信號跳主泵的安全級信號；

· 通過TCA隔離主泵轉速低+P7信號跳GEW斷路器的安全級信號（儀控DCS側隔離）；

· 確認由儀控人員負責隔離的儀表TCA清單已經正確實施。

（6）儀控人員恢復的RPR保護指令

· 核查甩負荷、帶載邏輯指令通道已全部投運，保證柴油機為可靠備用電源；

· 恢復RPR保護輸出的安全級指令通道，恢復ESF內TCA后核對相關的RPR報警，確認無誤后恢復SLC內TCA，RPR系統投運連接。

RPR投運后，運行人員向相關部門發通告，相關人員在工作時要對風險充分認識。涉及到RPR系統相關的工作，必須經過安工、RPR系統負責人簽字。

2.2.3 RPR投運的風險分析及防范措施

2.2.3.1 停堆誤觸發風險

RPR保護方案投入前，停堆斷路器實際處于斷開位置，P4信號已經存在，RPR保護方案投入后，不存在RTB斷開的風險，即不存在該跳堆風險。

2.2.3.2 CPU斷電對RPR保護的TCA的影響

CPU斷電，將導致被強制的CPU內的強制數據丟失，ESFAC、SLC內的XDO、XDI點失去跟蹤，上電瞬間，XDO點通信會立即輸出。

（1）ESF、SLC單系斷電

單系失電后不影響正常功能。

（2）ESF雙系斷電

ESF雙系斷電后，下游SLC保持上一個狀態，斷電不會引起設備的誤動。恢復上電前需要在SLC內進行設備級隔離，隔離之后恢復ESF的送電。恢復送電后確認ESF內SI（安全注入）、CIA、CS（安全噴淋）、CIB信號狀態，確認與下游一致后，解除下游SLC內隔離。

（3）SLC雙系斷電

SLC雙系失電，設備動作到安全位。恢復送電后在SLC內逐個確認指令狀態與設備狀態的一致性，不一致的KIC操作消除偏差，之后方可確認輸出按鈕。

2.2.3.3 平行冗余的CPU強制不一致的風險

（1）ESF/SLC并行冗余，強制的時候需要強制兩系CPU，如未同時強制，可能導致強制輸出不一致。

（2）強制的時候嚴格按照兩系均要強制的原則進行，監護人應該認真負責進行監護；

（3）強制完成后，在MELENS的TAG NO監視畫面檢查兩個CPU的強制列表的狀態點的個數與狀態是否一致。

2.2.3.4 保護信號誤觸發造成損壞設備的風險

（1）明確需要工藝/電氣實體隔離的設備清單，由運行人員明確設備，運行人員實施隔離

（2）明確需要儀控人員通過隔離保護信號通道實現隔離的信號/設備清單，由運行人員明確設備，儀控人員實施隔離

（3）確認工藝/電氣實體隔離的設備清單和儀控隔離保護指令的清單，RPR保護投運時完成設備、信號狀態確認和簽字。

2.2.3.5 釋放下游保護通道，取消各RPR系統的TCA過程中保護誤動作的風險

（1）在釋放下游保護通道、取消隔離之前，需要在線進行檢查RPC中工藝參數的狀態，保證保護不觸發，同時在MELENS ESFAC上逐個核查保護信號狀態，確認相關的RPR保護信號未觸發，確認重要設備按照運行人員需求已經處于隔離狀態

（2）根據DCS平臺特性，由ESF至SLC由上至下的恢復TCA投運保護

（3）執行恢復隔離措施的工作期間，一人確認、一人執行、一人監護。遵循TCA隔離操作單逐個信號進行雙系恢復，確保相關隔離信號得到正確的恢復

（4）恢復TCA后，根據需要讓儀控人員通過隔離保護信號通道實現隔離的信號/設備清單在MELENS內檢查投運下的TCA隔離，確保兩系一致性。

2.2.3.6 上游信號誤動引發的RPR系統誤動作的風險及預防措施

（1）為保證RPR投運期間上游信號的可靠性，在RPR保護投運后由計劃部門發布RPR投運的通知，相關信號通道上嚴禁作業；

（2）保護投運期間禁止對RPR相關現場變送器和儀控機柜的各種工作。如必須檢查相關傳感器或控機柜相關工作，需要征得RPR負責人、安工、值長的同意，做好風險分析和隔離措施后方可進行；

（3）由儀控人員每天定期檢查上游輸入信號和下游保護邏輯觸發信號的狀態，發現異常及時通知當班值長、安工、RPR負責人處理。

2.3 RPR系統退出步驟

2.3.1 RPR系統退出的窗口

機組MCS模式，穩壓器開人孔后。

2.3.2 退出步驟

儀控人員重新提出TCA，按照儀控人員制定的RPR-TCA-01，RPR-TCA-02，RPR-TCA-03，RPR-TCA-04隔離RPR保護指令。

[1] Reactor Protection Cabinet Equipment Specification G_CFC. 安全級DCS設計文件[M]. 三菱電機株式會社. 2011, 3.

Discussion for the Scheme of Run and Stop of Reactor Protect System in Pressurized Water Reactor Nuclear Power Station

During every fuel cycle, the unit of nuclear power plant need back up for maintenance and fuel replacing. And then up and running again. In this phase, the reactor protect system need run and stop. The article discusses the scheme of run and stop of reactor protect system in one pressurized water reactor.

Pressurized water reactor; Reactor protect system

B

1003-0492(2015)12-0106-03

TP273

白杰（1983-）, 男, 四川射洪人，工程師，本科，2005年畢業于哈爾濱工程大學核工程與核動力專業，現就職于遼寧紅沿河核電有限公司，從事安全級DCS控制系統維保工作。