秦山二期擴建工程棒控系統調試淺析

晁博，王起濤，徐勝峰，張建平，許少華

（中核核電運行管理有限公司二廠，浙江 嘉興 3 1 4 3 0 0）

秦山二期擴建工程棒控系統調試淺析

晁博，王起濤，徐勝峰，張建平，許少華

（中核核電運行管理有限公司二廠，浙江 嘉興 3 1 4 3 0 0）

秦山二期擴建工程棒控系統是秦山二期擴建重大國產化項目之一。棒控系統作用是在反應堆正常運行期間調節反應堆功率，在事故狀態下完成緊急停堆的功能。整套設備于2 0 1 0年7月正式投入運行，幾年來的運行情況表明國產化設備質量優良，設備性能完全達到了設計要求。

控制棒；驅動機構；調試

1 系統概述

控制棒驅動機構及其控制系統是秦山二期擴建重大國產化項目。此系統設計、制造經驗都有1、2#機組作參考，但部分電路在1、2#機組運行經驗的基礎上做了重新設計，包括P L C等關鍵元器件也進行了相應的升級換代。整套設備于2 0 1 0年7月正式投入運行。6年來的運行情況表明現場調試質量優良，設備性能完全達到了設計要求。

1.1 系統組成

廣義的棒控系統包括：控制棒束、控制棒驅動桿、控制棒驅動機構、控制設備，主控操作開關等；狹義的棒控系統主要指電氣控制設備、包括：邏輯柜、電源柜、在線監測柜及功率自動調節機柜等。

1.2 電源柜簡介

電源柜是C RD M（驅動機構）線圈的電源控制裝置。二期擴建工程電源柜采用兩聯柜結構，而電路上則采用了一帶一方式，即一個驅動機構的線圈由一組控制機箱來控制。在其他電站中也使用一種一帶四的控制方式，一組機箱控制四束控制棒的驅動機構線圈，相對而言，一帶四的方式節省空間和設備費用，一帶一則可靠性更高。

電源柜是邏輯柜的執行設備，完成邏輯柜傳送的指令。電源柜由一個P L C機架、一個0號機箱和四組控制機箱組成。P L C 接受到邏輯柜的移動指令，并將移動指令轉換成響應的動作脈沖指令傳送到控制機箱。在控制機箱中完成邏輯指令到大電流信號的輸出。

電源機箱接受來自P L C的指令，包括大電流、小電流指令，并且按照一定的時序控制。電源柜接到指令后調整成模擬的電壓，波形如下圖1所示。

1.3 電源柜故障監測

電源柜是C RD M線圈的電源控制裝置，電源柜向控制棒驅動機構送出電流信號。當輸出電流過大且時間較長時，會影響C RD M的設備性能，嚴重時會損壞線圈。而電流變小后可能產生抓力不夠而使控制棒滑落。所以對輸出到C RD M線圈的電流進行監測是必要的。在電源柜中設置有以下故障檢測。提升機箱：提升電流過大報警、電流缺相報警、插件拔出報警、熔斷器燒毀報警。傳遞機箱：傳遞電流過大報警、電流缺相報警、插件拔出報警、熔斷器燒毀報警。保持機箱：保持電流過大報警、電流缺相報警、保傳為零、插件拔出報警、熔斷器燒毀報警。

圖1 C R D M提升電流時序

1.4 電源柜緊急故障的保護

在電源柜緊急故障狀態下，為了防止控制棒的意外落棒，在緊急故障的響應中設置雙重保持功能。一旦電源柜出現緊急故障，程序自動觸發雙重保持功能，保持、傳遞線圈同時通大電流3 0 0 ms，然后同時通小電流，直至緊急故障解除并經過操作人員的確認。

2 調試項目之落棒時間檢查

落棒時間測量是根據電磁感應原理進行的。控制棒驅動軸具有磁性，快速運動時棒位探測器各線圈中會產生感應電勢，感應電勢的大小與驅動軸的運動速度成正比，通過測量線圈中的感應電勢就可以得知驅動軸的運動狀態，進而得知落棒時間。圖2為熱態全流量落棒試驗波形。

圖2 熱態全流量落棒試驗波形

其中：

T 4=從保持線圈電流降到3 3%額定值到棒束開始降落之間的時間；

T 5=從棒束開始降落到進入緩沖段之間的時間；

T 6=從棒束進入緩沖段到其到達緩沖段底部的時間。

3 調試問題處理

3.1 執行5 0%核功率孤島運行試驗時觸發控制邏輯運行故障問題的處理

機組執行5 0%核功率下孤島運行試驗時，主控室觸發RG L 0 0 3 A A（控制棒組控制邏輯運行故障）報警，D棒組插棒閉鎖。儀控人員立即就地復位，復位后報警消失，D棒組正常插棒。查看在線監測柜波形，D棒組電流波形記錄如圖3所示。從故障記錄波形分析，故障原因為缺相報警，故障點在保持電流波形的下降沿，由此推斷是調節卡件下限幅設置存在不合理。重新調整調節卡件下限幅后，功能正常。

3.2 失步校正計數器不能正常工作問題的處理

調試過程中發現主控的停堆棒組失步校正計數器不能正常計數。排除端接錯誤的假設后，用示波器取計數器的“加/減”端外接電纜進行波形監測。當產生“加”信號時，“減”信號的電纜感應電壓達到8.3 7 5 V。由于感應電壓過大，導致計數器同時收到“加”、“減”信號，計數器不計數。經過計算和反復試驗，我們對該計數器“加/減”端分別加上并聯的3 0 k Ω電阻和1 u F電容進行濾波。改造后停堆棒組失步校正計數器“加/減”端的感應電壓減小為1 5 7.5 mV，滿足工作要求，可以正常計數。

圖3 在線監測柜D棒組電流波形記錄

3.3 邏輯柜冗余C P U模塊不能正常切換問題的處理

為了提高系統可靠性，棒控邏輯柜采用冗余C P U配置。在進行冗余C P U切換試驗過程中，發現當將主C P U電源關閉時，主C P U立即停止工作，從C P U接替主C P U繼續執行要求程序；但當給主C P U電源重新上電時，從C P U發生了重啟的現象。初步分析可能是電源的帶載能力出現了問題。我們采取使用兩個相互獨立的電源并聯共同給C P U模塊供電的方式，這樣增加了電源的帶載能力，主從C P U模塊能夠準確無誤的實現自由切換。

4 結語

棒控系統直接用于反應堆功率的調節，系統運行正常與否直接關系核電站安全，甚至生命財產安全。全體參與系統調試的人員本著嚴謹負責的態度，克服種種困難，圓滿的完成了各項調試任務。

[1]秦山核電二期擴建工程RG L系統手冊作者：中國核動力研究設計院.

[2]秦山核電二期擴建工程RG L系統手冊作者：中國核動力研究設計院.

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