核電項(xiàng)目A1號(hào)機(jī)組L521電氣貫穿件H通道問(wèn)題處理

沈偉+曾德求

【摘 要】文章闡述了某核電項(xiàng)目A1號(hào)機(jī)組ETY系統(tǒng)調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)L521低壓電氣貫穿件H通道其中4對(duì)芯棒無(wú)法實(shí)現(xiàn)其信號(hào)傳遞功能。通過(guò)對(duì)其功能及材料進(jìn)行問(wèn)題排查和功能試驗(yàn)，最終確認(rèn)為貫穿件組件芯棒材料問(wèn)題。該電氣貫穿件設(shè)備熱電偶通道為機(jī)組嚴(yán)重事故下氫氣濃度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)提供溫度數(shù)據(jù)，參與氫氣濃度監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部公式計(jì)算后最終得出監(jiān)測(cè)狀態(tài)。本文分析了問(wèn)題發(fā)生的原因，介紹了問(wèn)題處理流程及后續(xù)試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程，對(duì)后續(xù)類(lèi)似事件的處理提供了參考。

【關(guān)鍵詞】電氣貫穿件；排查；熱電偶；驗(yàn)證

1 設(shè)備概述

電氣貫穿件設(shè)備是為壓水堆核電廠提供的供各類(lèi)導(dǎo)體貫穿安全殼的專(zhuān)用電氣設(shè)備，是核電站中溝通安全殼內(nèi)外的電氣聯(lián)系，是安全殼壓力邊界的組成部分，是防止放射線泄漏的最后一道屏障的重要設(shè)施，必須在核電廠的正常或事故條件下，都應(yīng)能承擔(dān)起設(shè)計(jì)要求的功能及技術(shù)參數(shù)，其在安裝壽命期限內(nèi)能保持核反應(yīng)堆安全殼壓力邊界的密封性、電導(dǎo)線穿過(guò)的完整性和電氣信號(hào)的不間斷性。

電氣貫穿件作為進(jìn)入反應(yīng)堆廠房的電纜通路，每個(gè)機(jī)組共計(jì)79個(gè)中低壓貫穿件和6個(gè)人員閘門(mén)電氣貫穿件，安全等級(jí)屬于電氣1E級(jí)、機(jī)械安全2級(jí)，質(zhì)保等級(jí)QA1級(jí)，抗震等級(jí)抗震1類(lèi)，鑒定等級(jí)K1類(lèi)設(shè)備。按類(lèi)型分為中壓動(dòng)力貫穿件、低壓動(dòng)力貫穿件、低壓控制電氣貫穿件、低壓儀表電氣貫穿件、低壓同軸電氣貫穿件。

2 問(wèn)題描述

1號(hào)機(jī)組ETY系統(tǒng)調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)L521低壓電氣貫穿件H通道其中4對(duì)芯棒無(wú)法實(shí)現(xiàn)其信號(hào)傳遞功能。該熱電偶通道為機(jī)組嚴(yán)重事故下氫氣濃度測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)提供溫度數(shù)據(jù)，參與氫氣濃度監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部公式計(jì)算后最終得出監(jiān)測(cè)狀態(tài)。

3 問(wèn)題處理

3.1 問(wèn)題分析及討論

ETY系統(tǒng)對(duì)安全殼內(nèi)氫氣濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，福島改進(jìn)項(xiàng)中嚴(yán)重事故下氫氣濃度測(cè)量裝置通道安裝在L521低壓電氣貫穿件H段。L521低壓電氣貫穿件有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K10個(gè)通道（其中C、D、E、F、G通道備用，H通道屬于設(shè)計(jì)變更增補(bǔ)，J、K通道為RIC系統(tǒng)提供信號(hào)），變更后的H通道有37根芯棒，設(shè)計(jì)12個(gè)鎳鉻合金材質(zhì)（正極）、12個(gè)鎳鋁合金材質(zhì)（負(fù)極）、每組正負(fù)芯棒中間有起屏蔽作用的銅導(dǎo)體，安裝順序如下：

（1）12個(gè)鎳鉻導(dǎo)體：1-4-7-10-13-16-19-22-25-28-31-34（+）

（2）12個(gè)鎳鋁合金：2-5-8-11-14-17-20-23-26-29-32-35（-）

（3）13個(gè)銅導(dǎo)體：3-6-9-12-15-18-21-24-27-30-33-36-37（屏蔽）

工程現(xiàn)場(chǎng)總共采用兩種辦法對(duì)L521低壓電氣貫穿件存在的問(wèn)題進(jìn)行檢查及確認(rèn)，第一種：利用熱電偶工作原理特性將貫穿件H通道每組芯棒（核島內(nèi)側(cè)）短接構(gòu)成回路，以熱電效應(yīng)原理為基礎(chǔ)將溫度變化轉(zhuǎn)化為熱電勢(shì)變化進(jìn)行溫度測(cè)量，測(cè)量每組通道是否正常聯(lián)通；第二種：利用鎳鉻和鎳鋁合金所含鎳百分比不同，鎳鉻材質(zhì)含鎳百分比較低不被吸鐵石吸住，鎳鋁合金含鎳百分比較高可以被吸鐵石吸住。利用以上兩種方法共同確定：1號(hào)機(jī)組L521貫穿件H通道共有16芯鎳鉻，8芯鎳鋁合金。

采用以上方式確認(rèn)問(wèn)題在于L521低壓電氣貫穿件H通道其中4對(duì)芯棒材料混用，將本身為鎳鋁合金材料的芯棒裝成了鎳鉻材料。確認(rèn)問(wèn)題所在后，立即安排供應(yīng)商服務(wù)人員排查了2號(hào)機(jī)組供貨設(shè)備L521貫穿件H通道及相同類(lèi)型組件備件情況，結(jié)果所查2號(hào)機(jī)組設(shè)備及1、2號(hào)就在備件沒(méi)有出現(xiàn)同樣問(wèn)題。

3.2 方案的選擇

（1）臨時(shí)方案：J、K通道剩余4組芯棒可用于臨時(shí)端接使用，現(xiàn)場(chǎng)已臨時(shí)采用。

（2）最終方案：更換L521電氣貫穿件H通道組件，更換后需要進(jìn)行絕緣電阻、氣體泄漏、保壓試驗(yàn)，整個(gè)消缺工期預(yù)計(jì)需要15天。

3.3 試驗(yàn)驗(yàn)證和質(zhì)量控制

3.3.1 質(zhì)量控制

1）供應(yīng)商制定詳細(xì)施工方案及實(shí)施規(guī)程，審核批準(zhǔn)后實(shí)施；

2）供應(yīng)商制定現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量計(jì)劃，選取關(guān)鍵工序見(jiàn)證點(diǎn)，對(duì)消缺過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3.3.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

1）工裝、工具、更換組件、人員、質(zhì)量計(jì)劃、施工方案等準(zhǔn)備；

2）消缺方案實(shí)施，打開(kāi)壓力表閥門(mén)緩慢釋放壓力至大氣壓，拆除有問(wèn)題的導(dǎo)體組件；

3）清洗更換用的導(dǎo)體組件外表面和H孔道；

4）裝配更換組件；

5）外表面檢查及1.1倍（440KPa壓力）最大運(yùn)行壓力充氣試驗(yàn)，無(wú)異常變形和泄漏；

6）在400KPa壓力下用吸槍法檢驗(yàn)各密封處，泄漏率低于1*10-8Pa.m3/s為合格；

7）更換組件每一根導(dǎo)體與其余導(dǎo)體和接地之間施加DC500電壓，絕緣電阻大于109歐姆為合格；

8）萬(wàn)用表調(diào)至蜂鳴檔，更換組件每一根導(dǎo)體兩極與萬(wàn)用表正負(fù)極可靠連通，蜂鳴器持續(xù)響為合格；

9）L521貫穿件設(shè)備屬于局部更換組件，在充氣壓力試驗(yàn)和密封性能檢驗(yàn)合格后將設(shè)備壓力降至250KPa，按照壓力-時(shí)間曲線規(guī)定，在規(guī)定時(shí)間周期（約317小時(shí)）泄漏值在曲線上方則為合格。最小的試驗(yàn)時(shí)間與現(xiàn)場(chǎng)使用的壓力表的分辨率有關(guān)，根據(jù)泄漏率計(jì)算公式Q=△P·V/△t可推得：最小試驗(yàn)時(shí)間△t=△P·V/Q。將該式代入L521電氣貫穿件現(xiàn)場(chǎng)安裝壓力表可識(shí)別的最小刻度△P（20KPa）及實(shí)際容積V=57L后，則整體密封試驗(yàn)檢查最少要保壓約317小時(shí)。

3.3.3 文件控制

完成上述貫穿件組件更換及驗(yàn)證工作后，供應(yīng)商收集完成檢查記錄及報(bào)告提交審核后，將完整的組件更換記錄更新至竣工文件備案。

4 原因分析

4.1 電氣貫穿件導(dǎo)體組件車(chē)間組裝人員質(zhì)量保證觀念松懈

供應(yīng)商低壓貫穿件設(shè)備所供所有核電項(xiàng)目從未出現(xiàn)此類(lèi)情況，導(dǎo)致組件安裝工人麻痹大意，在H通道組件組裝階段誤將其中4芯鎳鋁合金裝成鎳鉻合金。

4.2 組件加工完成后相應(yīng)的檢查針對(duì)性有疏漏

組件加工完成后只做相應(yīng)每芯正極或負(fù)極導(dǎo)通試驗(yàn)，未對(duì)每芯正負(fù)極導(dǎo)通功能進(jìn)行檢驗(yàn)，單單證明每芯棒正負(fù)極都是導(dǎo)通的，不能證明其具備監(jiān)測(cè)信號(hào)的功能。

4.3 L521電氣貫穿件H通道屬于設(shè)計(jì)變更項(xiàng)目

L521貫穿件設(shè)備H通道在采購(gòu)技術(shù)文件《0426G9035 A CFC電氣貫穿件詳細(xì)目錄清單》中屬于備用通道，福島改進(jìn)項(xiàng)中增加了嚴(yán)重事故下氫氣濃度測(cè)量裝置提供監(jiān)測(cè)信號(hào)，在完成驗(yàn)收兩年后設(shè)計(jì)院發(fā)出設(shè)計(jì)變更通知增加H通道為其提供測(cè)量信號(hào)，面臨緊急變更，供應(yīng)商組件加工廠忙中有錯(cuò)。

5 針對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下

5.1 供應(yīng)商環(huán)節(jié)

（1）供應(yīng)商組件車(chē)間應(yīng)開(kāi)展經(jīng)驗(yàn)反饋學(xué)習(xí)，增強(qiáng)供應(yīng)商組件加工車(chē)間工人質(zhì)保意識(shí)，加強(qiáng)質(zhì)量見(jiàn)證過(guò)程監(jiān)督和控制，從源頭上避免同類(lèi)事件再次發(fā)生；

（2）組件組裝前對(duì)材料進(jìn)行檢查，完善組件車(chē)間用于熱電偶功能貫穿件檢查，增加熱電偶材料驗(yàn)證工序；

5.2 采購(gòu)及采購(gòu)監(jiān)督環(huán)節(jié)

（1）不僅供應(yīng)商要做好經(jīng)驗(yàn)反饋，采購(gòu)及采購(gòu)監(jiān)管環(huán)節(jié)也要做好經(jīng)驗(yàn)反饋，制定經(jīng)驗(yàn)反饋行動(dòng)項(xiàng)，避免后續(xù)機(jī)組設(shè)備出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題，經(jīng)驗(yàn)反饋信息通知到長(zhǎng)期駐廠監(jiān)造人員；

（2）對(duì)供應(yīng)商經(jīng)驗(yàn)反饋進(jìn)行檢查確認(rèn)，必要情況下可現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地檢查供應(yīng)商整改行動(dòng)項(xiàng)執(zhí)行落實(shí)情況；

（3）加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)變更部分設(shè)備及部件的驗(yàn)收。

5.3 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

1號(hào)機(jī)組L521關(guān)鍵件設(shè)備在2011年4月底已完成驗(yàn)收，2013年7月因功能需要設(shè)計(jì)院將備用H通道更改為用于熱電偶功能信息測(cè)量，而后，又經(jīng)歷了芯棒通道材料使用錯(cuò)誤的不符合項(xiàng)，前后經(jīng)歷2次拆裝和功能試驗(yàn)。電氣貫穿件在實(shí)現(xiàn)電氣、通訊、控制性能以外，最重要的還是整體密封性，對(duì)于同一設(shè)備多次結(jié)構(gòu)拆裝，對(duì)其本身的材料密封性肯定存在一定損傷。建議設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)變更。

6 結(jié)束語(yǔ)

電氣貫穿件必須在核電廠正常或事故條件下，都應(yīng)能承擔(dān)起由設(shè)計(jì)規(guī)定的保持核反應(yīng)堆安全殼壓力邊界的密封性、電導(dǎo)線穿過(guò)的完整性和電氣信號(hào)的不間斷性功能。我們應(yīng)在設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工過(guò)程中做好相應(yīng)問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)反饋工作，在問(wèn)題處理過(guò)程中認(rèn)真分析問(wèn)題發(fā)生的原因，積累有效可行的處理方案，避免人為因素造成設(shè)備安全性存在不可控的狀況，甚至影響到核電廠安全運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]