封閉母線壓力低原因分析及處理

宋振

（中廣核核電運營有限公司，廣東 深圳518124）

1 引言

某核電廠機組正常運行期間，封閉母線壓力戶外部分處于偏低甚至在負壓狀態下，在發生臺風、暴雨等惡劣天氣情況時，可導致環境中潮氣灰塵進入腔室，造成封閉母線絕緣下降，嚴重者會觸發絕緣監測報警。同時，絕緣低的情況進一步惡化時存有一次主回路對地放電風險。某核電廠1 號機組第2次大修（F102）維護階段發現并驗證，離相封閉母線壓力運行監測值低于維修手冊的標準要求，存在壓力偏低情況，給設備安全運行帶來隱患，本文針對該情況探究其根本原因，找到解決方案。

2 同步并網系統功能簡介

同步并網系統（GSY）的主要功能是將發電機和主變壓器連接起來并向電網輸送電能，為發電機、變壓器調節及保護用電壓/電流互感器提供一次信號，具體功能包括：①將發電機電能輸出；②實現機組與電網的并網、解列和故障保護功能；③冷卻發電機出線端子并防止端部氫氣聚集。

GSY 系統離相封閉母線是用于連接發電機和主變壓器用，主要由鋁導體鑄體，鋁外殼和絕緣體組成。正常運行期間，強迫風冷系統啟動用于封閉母線冷卻，微正壓裝置用于封閉母線壓力測量、補氣調節和報警監測。

某核電廠1、2 號機組自投運以來，封閉母線壓力一直處于偏低狀態，運行監測值在2～3mbar 之間（1bar=1×105Pa），遠低于維修手冊標準要求（8～15mbar）。另外，封閉母線供氣壓力為7～10bar，經過三級減壓并且閥門全開后補氣壓力已經達到上限60mbar，如母線出現大型破口或氣密存在惡化情況，微正壓補氣裝置不具有進一步調節提升的能力，封閉母線運行監測值將持續走低。

3 原因分析

3.1 設備狀態分析

封閉母線系統為北京電力設備廠供貨，通風流量為42000m3/h，風壓為1721Pa，風機轉速為1480r/min。

因封閉母線附屬設備微正壓補氣裝置進行封閉母線的補氣、測量和報警功能，運行壓力監測點安裝在封閉母線B 相風機進口位置，當強迫風冷系統裝置停運時，測量的是封閉母線的三相平均壓力，當強迫風冷系統裝置啟動時，測量的是封閉母線B 相的回風壓力，而在風機的回風口，壓力接近整個風機揚程的最低點，所以壓力最低。封閉母線微正壓補氣裝置通過外部的氣源向封閉母線補氣，以抬升整個封閉母線的壓力，在風機停運階段是對三相封閉母線壓力的整體抬升，在風機啟動階段，是對強迫風冷系統壓力曲線的抬升，重點在于消除負壓區域，保證封閉母線大部分為正壓。根據已知核電廠封閉母線負壓問題處理的經驗來看，微正壓裝置補氣流量的大小對壓力的抬升有直接影響。

表1 封閉母線氣密試驗數據

3.2 封閉母線氣密性影響

為了有效驗證封閉母線氣密性對于壓力監測偏低的影響，在F102 大修期間，對封閉母線進行氣密查漏工作，后續對發現的漏點進行密封堵漏工作，堵漏前進行氣密試驗，經比對氣密試驗標準曲線，結果為5.5%，堵漏后再次進行氣密試驗，結果為2.7%，堵漏效果顯著，試驗結果優秀（標準為＜5%）。但封閉母線運行監測值為4mbar，依然不滿足維修手冊標準要求。

由此分析封閉母線氣密效果優劣對于運行監測值偏低的貢獻率較低，并不是其根本原因，見表1。

3.3 補氣管線節流

封閉母線B 相補氣及測量回氣壓力，補氣和回氣管外徑均為20mm，現場管線與安裝圖紙保持一致；相較于同類機組所采用的金屬管線不同，某核電廠封閉母線微正壓補氣管線采用的為鋁塑管線，存在管線老化氣密性不足的缺陷，并且在補氣管線彎管接頭外徑實測為15.44mm，為尺寸最小位置。另外，在微正壓裝置與補氣管線的直通管接頭處，為變徑連接，此處內徑實測為12mm，對于微正壓裝置管線的補氣節流影響較大。

為了驗證微正壓裝置補氣管線節流效應對于封閉母線壓力的影響，在F102 大修期間，使用外徑25mm 的臨時管線替代微正壓裝置補氣鋁塑管線，對封閉母線進行沖壓試驗，待穩定后封閉母線靜態壓力穩定在8mbar。相較于原始管線靜態壓力在2～3mbar，加裝臨時管線提升了封閉母線整體運行壓力，效果明顯，側面驗證了提升補氣通流量，降低補氣管線的節流可有效提高封閉母線壓力，為后續的改造方案實施提供了強有力的佐證。

4 處理方案及效果評估

4.1 處理措施

4.1.1 更換補氣管線

原始安裝的補氣和測量管線為鋁塑材質，外徑20mm，內徑16mm。改造選用的管線為不銹鋼管，外徑25mm，內徑22mm。在提升補氣通流量的同時有效提升了抗震動和抗老化性能。

4.1.2 更換彎管轉接頭

原始安裝的彎管轉接頭為銅材質，外徑20mm，通過更換改造的方式，現場選用的轉接頭為不銹鋼轉接頭，外徑25mm，并且接頭為外包圍管線設計。

4.1.3 更換直通轉接頭

原始安裝的直通轉接頭為三段式變徑銅接頭，外徑最小位置為12mm，現場選用的直通轉接頭為一段式不銹鋼接頭，外徑25mm；通流尺寸有較大提升，節流效果有較大改善。

4.2 改進效果

采用上述方案對封閉母線微正壓裝置實施改造后，進行氣密性試驗，待動態平衡穩定后封閉母線壓力監測值為21mbar，較改造前壓力監測值（2～3mbar），效果顯著。

同時鑒于目前封閉母線改造情況和密封狀況，并且結合微正壓裝置的表計要求（運行期間封閉母線運行監測壓力設計要求在8～15mbar），項目組模擬運行工況進行了相關試驗。

啟動強迫風冷系統風機，通過觀察微正壓補氣的出口壓力表，控制補氣流量在25mbar，微正壓裝置壓力監測表計GSY001LP 顯示在10mbar。另外，鑒于流量上限為60mbar，較改造前有較大的調節空間。隨著后續春夏等環境變化，運行功率狀態不同，并網與否等均可能造成壓力上下稍顯浮動，可通過調節柜內的閥門開度來實現封閉母線壓力的相對恒定。

5 結語

通過對某核電廠1 號機組GSY 系統封閉母線微正壓裝置管線，彎管/直通轉接頭的改造更換，有效降低了微正壓裝置補氣管線回路的節流效應，解決了封閉母線運行監測壓力偏低的問題。對整個系統而言，提高了GSY 系統封閉母線的運行可靠性。該方案簡單實用，對電廠其他機組微正壓裝置的改進具有一定借鑒意義。