核電站電力通信電源的配置與維護管理

楊建明，胡　釗，周　鋒

(中核運行管理有限公司 維修三處，浙江 嘉興 314000)

0　引　言

秦山核電基地是國內(nèi)大陸核電的發(fā)源地，由4個廠站(秦山一期、二期、三期、方家山單元)9臺核電機組組成，年發(fā)電量近500億度，是華東地區(qū)最重要的發(fā)電基地之一。各廠站通過電力通信網(wǎng)實現(xiàn)了與浙江省網(wǎng)和華東電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)交互和調(diào)度通信，是電廠與調(diào)度部門的重要橋梁。通信電源系統(tǒng)是電力通信網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，為廠網(wǎng)間的通信設(shè)備及輔助設(shè)施提供不間斷供電，保證了通信網(wǎng)絡(luò)安全可靠運行。

秦山核電4個廠站分別建設(shè)了獨立的電力通信電源系統(tǒng)，并按照行業(yè)規(guī)范經(jīng)過設(shè)備的改造升級形成了標準的電源系統(tǒng)。根據(jù)核電站的生產(chǎn)流程和設(shè)備管理規(guī)范建立了通信電源系統(tǒng)管理與維護制度。通過對現(xiàn)有通信電源系統(tǒng)組成與配置的介紹，闡述通信電源系統(tǒng)的管理制度與維護策略，剖析存在的問題并提出改進建議。

1　通信電源的配置

1.1　系統(tǒng)組成及接線方式

秦山一期為中國大陸第一座核電站，限于當(dāng)時電力通信技術(shù)水平采用了微波通信方式。微波站的通信電源系統(tǒng)由1套獨立電源供電，包括1套高頻開關(guān)整流電源屏、2組閥控式鉛酸蓄電池、1套監(jiān)控單元、直流配電屏、電池巡檢裝置等，接線方式如圖1。

秦山二期、秦山三期、方家山機組作為華東電網(wǎng)直調(diào)500 kV廠站，通信電源系統(tǒng)的設(shè)計、建造均符合通信專用電源技術(shù)要求。電源系統(tǒng)采用了典型的2套獨立通信電源配置，包括2套高頻開關(guān)電源整流屏、2組閥控式鉛酸蓄電池、2套監(jiān)控單元、直流配電屏、電池巡檢裝置等，接線方式如圖2。

圖1　微波站通信電源接線圖

圖2　500kV廠站電力通信電源接線圖

1.2　通信電源的雙設(shè)備配置

通信電源設(shè)備作為重要的涉網(wǎng)設(shè)備，在基建和改造時均與調(diào)度部門進行了技術(shù)溝通，選用的設(shè)備也均為電力行業(yè)主流且可靠性高的產(chǎn)品。高頻電源和蓄電池組的設(shè)備廠家及型號，詳見表1。

表1　各廠站電力通信電源設(shè)備配置表

1.3　通信電源的雙交流輸入

每套高頻開關(guān)電源屏均采用兩路獨立380 VAC三相四線的交流輸入，兩路電源分別來自兩段獨立廠用電母線，確保在機組大修期間廠用電切換或母線停役檢修時互為備用。在高頻電源屏內(nèi)配置了交流輸入自動切換開關(guān)或自動切換回路，既實現(xiàn)兩路電源的自動切換功能，又確保兩個回路的電氣互鎖，防止同時送電。

各廠站每年定期對兩路交流電源進行切換試驗，觀察高頻開關(guān)電源切換開關(guān)動作邏輯，驗證自動切換功能的有效性。

1.4　電源系統(tǒng)容量及負載分析

各廠站通信高頻開關(guān)電源采用多塊-48 V整流模塊并列運行的方式，按照要求配置的整流模塊不少于3塊，且符合N+1原則。承載繼電保護、安控業(yè)務(wù)的通信站，其容量在模塊數(shù)量為N的情況下大于配套蓄電池容量的20%與通信站內(nèi)總負載容量之和。

各廠站通信電源系統(tǒng)的設(shè)計容量余度較大，實際運行的總負載不到設(shè)計容量的10%，處于輕載運行，詳見表2。考慮到后期設(shè)備升級擴容或新增部分負載的需要，現(xiàn)有的電源容量完全能夠滿足后期增長的需求。

表2　各廠站的高頻開關(guān)模塊參數(shù)及實際負載統(tǒng)計表

1.5　電源設(shè)備機房環(huán)境

各廠站通信電源設(shè)備安裝在通信機房內(nèi)，機房布置在生產(chǎn)廠房內(nèi)設(shè)有核電廠實物保護的門禁系統(tǒng)，需要取得相應(yīng)的授權(quán)才能刷卡進入，降低人員誤動誤碰的風(fēng)險。機房內(nèi)部的環(huán)境溫度采用電廠通風(fēng)系統(tǒng)(冷熱系統(tǒng))的同時也安裝了備用空調(diào)。通信機房的消防報警系統(tǒng)與核電廠整體消防系統(tǒng)相連，維護人員定期進行消防試驗。機房內(nèi)敷設(shè)了靜電地板或靜電地毯，減少灰塵的同時也防止靜電對設(shè)備的影響。

通信電源設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)作為通信動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，秦二廠和方家山已實現(xiàn)了機房環(huán)境溫濕度、通信高頻開關(guān)電源系統(tǒng)電壓、電流、故障告警等參數(shù)的單獨監(jiān)控，后續(xù)將完善整個基地通信機房的監(jiān)控系統(tǒng)，組成以太網(wǎng)，實現(xiàn)所有廠站的集中監(jiān)控。

2　核電站電力通信電源設(shè)備的管理與運行維護

2.1　設(shè)備管理制度

按照國家電網(wǎng)通信電源運行維護規(guī)程要求，結(jié)合核電廠設(shè)備管理維護規(guī)范，制定了通信電源設(shè)備管理制度，包括設(shè)備巡檢制度、預(yù)防性維護及試驗、迎峰度夏/度冬專項檢查以及應(yīng)急響應(yīng)制度。

設(shè)備巡檢制度采用運行值班巡檢與專業(yè)巡檢相結(jié)合，其中網(wǎng)控樓運行值班人員(三班制)每班對通信電源設(shè)備進行常規(guī)目視巡檢，檢查機房環(huán)境、設(shè)備告警、電流電壓指示及開關(guān)狀態(tài)。

通信維護人員每周2次對通信設(shè)備進行專業(yè)巡檢，檢查項目包括：

(1)機房環(huán)境：通風(fēng)、照明、溫濕度、防火、防盜等。

(2)通信電源屏：設(shè)備告警、均浮充電壓、負載及電池電流、設(shè)備散熱單元、防雷模塊、設(shè)備接地及標識。

(3)蓄電池組：總體電壓、單體電壓、變形、漏液、腐蝕等外觀檢查等。

(4)通信電源監(jiān)控：設(shè)備告警歷史記錄、采集點接線可靠、電源供電等。

按照設(shè)備維護大綱制定了預(yù)防性維護與試驗項目，主要包括：

(1)通信電源屏及直流分配屏的年度預(yù)防性檢查。

(2)通信機房及電源設(shè)備的年度接地電阻測量。

(3)蓄電池組的年度核對性放電試驗。

由于電廠地處東部沿海，為了應(yīng)對每年夏秋季的梅雨、臺風(fēng)、高溫等惡劣天氣以及冬季的低溫冰凍天氣，特制定了迎峰度夏/度冬專項安全檢查，重點檢查機房環(huán)境、戶外的配電箱、電纜封堵、應(yīng)急供電柴油發(fā)電車等。

按照核電廠應(yīng)急響應(yīng)需要，制定了應(yīng)急響應(yīng)制度，編制了《通信應(yīng)急預(yù)案》，明確了廠內(nèi)的應(yīng)急組織機構(gòu)、啟動條件、響應(yīng)對策、具體流程等，確保在事故情況下通信電源的可靠性。

2.2　維護大綱管理及維修規(guī)程標準化

按照核電廠的設(shè)備管理要求，通信電源設(shè)備的預(yù)防性項目及定期試驗項目均納入維護大綱管理。維護與試驗項目在核電廠生產(chǎn)運行信息管理系統(tǒng)(EAM)中提前6個月觸發(fā)工單，2個月前完成工單準備，1個月前提交電網(wǎng)檢修計劃，提前1周申請廠內(nèi)工作計劃安排和電網(wǎng)檢修申請單。嚴格按照計劃工期完成現(xiàn)場維護和試驗工作，檢查結(jié)果、試驗數(shù)據(jù)等完工內(nèi)容，填入EAM系統(tǒng)并關(guān)閉工單，形成閉環(huán)管理。

為了提高維護質(zhì)量,每個維護與試驗項目，針對性地編制了維修規(guī)程，規(guī)程中主要包括：

(1)開工準備：先決條件、注意事項、人員資質(zhì)與數(shù)量、工器具、備件、耗材、工作許可、工作所需時間等。

(2)工作步驟：工前會、設(shè)備標識號的核實、每一步檢修的具體操作、試驗內(nèi)容及記錄、工作后的現(xiàn)場清理、工后會。

(3)檢修記錄：測量參數(shù)、檢查結(jié)果、試驗數(shù)據(jù)等。

2.3　設(shè)備升級改造及長周期更換

通信電源系統(tǒng)中的主要設(shè)備高頻開關(guān)電源和蓄電池組均有一定的使用壽期。高頻開關(guān)電源由于內(nèi)部的電解電容等電子元件老化，一般壽命為8～12年；秦山二期和秦山三期分別于2015年11月完成了通信電源屏的升級改造工作，整體更換了已經(jīng)投運10多年的電源屏，提高通信電源運行的安全性。

通信蓄電池組參照廠家說明書結(jié)合核對性充放電結(jié)果，一般壽命在6～8年。根據(jù)各組蓄電池的實際運行狀態(tài)，有計劃地完成了6組蓄電池的更換工作，后續(xù)將繼續(xù)推進蓄電池組的長周期更換工作，避免在設(shè)備出現(xiàn)故障時“帶病”運行，降低系統(tǒng)的可靠性。

2.4　備件管理與資料維護

通信電源系統(tǒng)完成升級改造后儲備了常用備件，如熔絲、斷路器、散熱風(fēng)扇、監(jiān)控模塊、防雷模塊等。備件均按照電氣備件儲存要求，真空包裝后存于恒溫恒濕備件庫中，并在EAM系統(tǒng)中做好備件清單登記，領(lǐng)用時根據(jù)現(xiàn)場需求經(jīng)審批后辦理領(lǐng)用手續(xù)。

同時，電廠與上級調(diào)度部門及維保單位建立了備件協(xié)調(diào)機制，緊急情況下通過先借用后采購的方式，縮短了故障處理周期。

通信電源相關(guān)的資料，整理成冊，專人管理，包括機房布置圖、通信電源圖、上游電源圖、設(shè)備技術(shù)手冊、改造竣工資料、蓄電池組定期試驗記錄、通信應(yīng)急預(yù)案等。在設(shè)備升級或新負載接入時均提前做好資料的同步升版，確保圖紙與現(xiàn)場同步。

3　通信電源系統(tǒng)的改造升級

3.1　秦一廠通信電源升級改造

隨著微波傳輸設(shè)備的老化，秦一廠涉網(wǎng)通信業(yè)務(wù)逐步割接到光通信設(shè)備上，需要對原通信電源系統(tǒng)進行升級改造。新增一套獨立的通信電源屏，將原來的兩組蓄電池分別接至兩套獨立的電源系統(tǒng)上，通信負荷電源分別取自兩套獨立通信電源系統(tǒng)，實現(xiàn)通信電源雙設(shè)備，通信負荷雙電源配置。

3.2　通信電源集中組網(wǎng)監(jiān)控

目前各廠站的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)均各自獨立，監(jiān)控系統(tǒng)不統(tǒng)一，部分廠站的接入信號不完整，也未將監(jiān)控引至24 h有人值守的值班站，對通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)無法做到實時監(jiān)控。

后續(xù)將通過各生產(chǎn)單元之間的通信光纖網(wǎng)絡(luò)，組成以太網(wǎng)，使用統(tǒng)一的監(jiān)控平臺，將秦山一期、二期、三期、方家山涉網(wǎng)通信機房環(huán)境、電源電壓、電流、設(shè)備告警、開關(guān)狀態(tài)、蓄電池參數(shù)等信號引入通信綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)實時監(jiān)控、統(tǒng)一儲存、標準化管理，提高運維的自動化水平。

3.3　強化應(yīng)急演練，提升應(yīng)急能力

貫徹“核電無小事，核安全第一”的理念，倡導(dǎo)凡事要有預(yù)案，確保緊急故障下有效應(yīng)對。針對通信電源系統(tǒng)每年定期開展應(yīng)急演練，模擬故障情景，例如：兩路交流電源同時失去時，如何將應(yīng)急柴油發(fā)電機組快速有效接入通信電源系統(tǒng)；重大設(shè)備故障的快速處理等。強化應(yīng)急演練，有效提升實際應(yīng)急能力，保障通信電源系統(tǒng)的可靠性。

3.4　人才儲備與培養(yǎng)

通過公司內(nèi)部資源整合，秦山基地已將9臺機組的涉網(wǎng)通信設(shè)備維護運行統(tǒng)一到一個部門負責(zé)，安排專人管理通信電源系統(tǒng)，避免以往雜而不精的管理模式。在后續(xù)人才儲備時考慮梯隊建設(shè)，培養(yǎng)新入廠的大學(xué)生從事通信電源系統(tǒng)的維護運行；利用導(dǎo)師帶徒弟，做好技術(shù)傳承；定期開展通信電源系統(tǒng)的技術(shù)培訓(xùn)。