CP600全范圍模擬機交流供電系統的技術改造

常文杰

【摘 要】全范圍模擬機是核電廠操縱員培訓和考試的主要工具，保證模擬機的安全、穩定運行十分重要。模擬機的交流供電系統作為模擬機設備的動力來源，它的技術性能和質量直接影響模擬機的正常運行。通過對CP600全范圍模擬機交流供電系統進行的技術改造，排除了因模擬機長期高負荷運行而產生的缺陷和隱患，提升了模擬機交流供電系統的操作和維護性能。所獲得的經驗也可供其它核電廠參考。

【關鍵詞】模擬機；交流供電系統；配電開關

【Abstract】Full scope simulator is used in nuclear power plants operator training and examination. It is very important to ensure the simulator running safely and stably. The capability and quality of the simulator AC power supply system have an great effect in the running of the simulator. Due to technical transformation of CP600 full scope simulator AC power supply system， the problem and hidden trouble had been resolved， and the capability of simulator AC power supply system maintenance had been upgraded. The experience of technical transformation could be used for any other nuclear power plants.

【Key words】Simulator； Ac power supply system； Distribution switch

0 引言

CP600全范圍模擬機（以下簡稱模擬機）是中核核電運行管理有限公司二廠650MW1號機組主控室的全范圍實時仿真機，承擔著中核運行管理有限公司二廠1號、2號機組操縱人員教學培訓的重要任務。由于交流供電系統是模擬機一切用電設備的動力源泉，因此，擁有良好的供電系統是保證模擬機安全、穩定運行的必要條件。由于模擬機建成投用已有5年，承擔的培訓任務重，使用率高，長期滿負荷的運行使得其交流供電系統的部分設備出現不同程度的老化和故障。因此，對模擬機交流供電系統進行一次升級改造，以增強模擬機設備供電的可靠性和安全性，提高交流供電系統的操作和維護效率。

1 模擬機交流供電系統的配置

1.1 總體介紹

模擬機交流供電系統由交流電源和配電開關、線纜組成。交流電源包括一臺UPS不間斷電源和兩臺交流穩壓電源，UPS電源為模擬機計算機系統提供日常電源及失電時應急保護電源，而交流穩壓電源則是模擬機盤臺上的各種儀表設備的交流總電源。

1.2 設備選型

為了防止突然斷電或市電電壓波動過大而對模擬機計算機設備造成損害，需要使用UPS不間斷電源為模擬機計算機設備提供保護。模擬機計算機設備包括主機服務器、工作站、教控臺和配置管理工控機等11臺工作站電腦，按照正常工況下1臺工作站（含顯示器）的實際功率為250W計算，模擬機運行時其計算機設備的總負載功率大約為2750W。考慮到啟動瞬時電流大和未來模擬機升級改造的裕量，模擬機配備的UPS不間斷電源的系統容量為16KVA，輸出為正弦式220VAC、50Hz交流電。每臺UPS配置后備電池組，當輸入市電失電時，能提供約60分鐘的應急供電時間。

除了計算機設備以外，模擬機的盤臺設備的總電源為兩臺交流凈化穩壓電源。當輸入市電在160V～250V之間波動時，交流穩壓電源能提供穩定的220VAC，50Hz的輸出，每臺交流穩壓電源的輸出功率為20KVA。

1.3 總體布局

由廠用變壓器5LKD001TR輸出的三相交流電經模擬機房總配電柜的AT0雙電源切換箱后分為三路，分別送至UPS和交流凈化穩壓電源。經過UPS和交流穩壓電源的穩壓、凈化后輸出220VAC至APU交流電源分配盤。通過APU配電盤中的總控、分控配電開關控制，使用配電電纜分十路分別接到各盤臺或機柜的分控配電開關上；再通過兩級分控配電開關的控制，為盤臺設備和計算機系統供電。

在模擬機的交流供電系統中APU配電盤作為供配電樞紐，起到將UPS和交流穩壓電源輸出的220VAC分配到機柜和盤臺用電設備的關鍵作用。APU配電盤中共布置有七組總控/分控配電開關。

UPS1電源輸出的220VAC經配電電纜接至APU配電盤中的UPS1總控配電開關，經過總控配電開關后以并聯連接的方式分作三路通過三個分控配電開關使用配電電纜分別送至主機房的服務器機柜配電開關盒，教練員室的教控臺盤和模擬機大廳P盤盤臺的專用插座，為主機服務器、教控臺工作站和KIT/DCS等工作站供電。

兩臺交流凈化穩壓電源輸出的220VAC經配電電纜接至APU配電盤中的WY1和WY2總控配電開關，經過總控配電開關后以并聯連接的方式分作七路通過七個分控配電開關使用配電電纜分別送至安裝在模擬機大廳T04盤、T09盤、T15盤、P03盤、P07盤、公控室C1盤和應控室KPR5盤等盤臺中的第二級配電配電開關盒中，再通過第二級分控配電開關的控制，使用配電電纜分別接到安裝在相應盤臺的第三級分控配電開關上，經第三級分控配電開關控制，為盤臺上的各種設備提供交流總電源。

2 模擬機交流供電系統的升級改造

2.1 改造需求

模擬機于2007年底正式投入運行至今已逾5年，雖然其供配電系統總體運行狀況良好，保證了模擬機可利用率穩定在98%以上，但由于長期滿負荷的運行使得供配電系統的部分設備存在不同程度的老化和隱患，出現過控制盤臺設備供電的第二級或第三級配電開關跳閘而導致盤臺失電等小故障。因此，為了增強模擬機設備供電的可靠性和安全性，縮短模擬機發生供電故障時的應急響應時間，提高模擬機開/關機及維護效率，對模擬機盤臺設備的交流供電系統進行了升級改造。

2.2 改造方案的制定與實施

為了縮短模擬機發生供電故障時的應急響應時間，提高模擬機開/關機及維護效率，我們計劃對分布于T0405、T0809、T1415、KPR、C1C2、P03、P07等盤臺集線盒內的第二級分控配電開關進行重新布置，經討論比較制定了如下方案：

在模擬機KPR盤臺后面安裝一組空氣配電開關作為新的第二級分控配電開關；移除原先的APU配電柜中WY1和WY2兩組第一級分控配電開關到T0405、T0809、T1415、KPR、C1C2、P03、P07等盤臺的原第二級配電開關盒之間的配電電纜；重新架設線槽、鋪設七條電纜，使APU配電柜中WY1和WY2兩組第一級分控配電開關的輸出接至KPR盤臺后配電開關盒內的七個第二級分控配電開關的輸入端；而KPR盤臺后配電開關盒內的第二級分控配電開關的輸出端則通過架設線槽、鋪設七條電纜分別接至T0405、T0809、T1415、KPR、C1C2、P03、P07等盤臺配電開關盒內的原第二級分控配電開關的輸入端；而原第二級和第三級分控配電開關之間的連接以及各盤臺內部交、直流供電的配電布線均保持不變。

經過改造，模擬機盤臺設備的交流供電由三級分控配電開關控制變為四級分控配電開關控制。其中，第一級分控配電開關依舊為模擬機盤臺設備的交流供電系統的總配電開關，第二級分控配電開關為模擬機開、關機時的操作配電開關和發生供電故障時切斷模擬機盤臺電源的首選配電開關，第三級和第四級分控配電開關則一直保持閉合狀態，只有當某一盤臺的儀表設備單獨出現故障時才需斷開該盤臺的第四級配電開關切斷供電以進行設備檢修。

2.3 改造后的測試

改造完成后，在模擬機正式投入教學培訓使用前需要對其交流供電系統進行正確性和穩定性兩部分的測試。經過測試，此次模擬機盤臺設備的交流供電系統改造的配電布線正確，改造后的空氣配電開關全部工作正常，各交流電源與直流電源的輸出穩定，供配電系統能夠保障模擬機的正常培訓使用。

2.4 該方案的優點

只在KPR盤增加一級分控配電開關，而其他分控配電開關的位置及配電布線均保持不變，這樣降低了因改動盤臺內配電接線而發生錯誤的幾率。

配電電纜布線經過合理布局，將交流電源配電電纜、直流電源配電線纜以及計算機網線等信號線纜使用不同的PVC線槽、鋼管分開布放，做到了相互屏蔽隔離，以防電磁干擾；安裝了性能可靠，容量適合的空氣配電開關，增強了模擬機設備供電的可靠性和安全性。

由于KPR盤所在的應急控制室與APU配電盤所在的配電室相比更靠近模擬機房安全出入口，當模擬機設備發生故障或危險時，維護人員能夠更迅速的斷開KPR盤配電開關盒內的分控配電開關從而切斷模擬機設備的供電，縮短了應急響應時間。

3 結論

CP600全范圍模擬機由計算機服務器/工作站、通訊接口系統以及各種配電開關、按鈕和儀表等大量用電設備組成，其正常運行的基本條件是設備供配電的安全與穩定。模擬機的交流供電系統作為一個綜合性的工程，配置的交流電源和空氣配電開關等供配電設備技術性能優良，滿足使用需求，配電電纜布線的設計和施工均滿足國家標準和規范。為了排除設備隱患、保證模擬機供電穩定，經過精心設計和精確施工，在未占用模擬機培訓機時的較短工期內順利完成了對模擬機的交流供電系統的升級改造。改造后經過一系列的測試與長期的使用維護經驗表明，模擬機盤臺設備供電的可靠性和安全性得到了增強，模擬機交流供電系統的操作和維護效率得到了提高，從而使模擬機的安全、穩定運行得到了進一步的保障。

【參考文獻】

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[責任編輯：王楠]