封閉母線壓力低原因分析及處理

宋振

【摘 要】某核電廠日常運行期間，封閉母線壓力運行監測值長期處于偏低區間，不滿足維修手冊的標準要求，且存在封閉母線壓力低報警。通過分析驗證，確認為微正壓裝置補氣管線回路節流所致，并提出相應的改進方案，方案實施后效果良好。

【Abstract】During the daily operation of a nuclear power plant， the monitoring value of closed busbar pressure operation is always in the low range， which can not meet the standard requirements of the maintenance manual， and there is low alarm of closed busbar pressure. Through the analysis and verification， it is confirmed that it is caused by the throttle of the filling gas pipeline circuit of the micro-positive pressure device， and the corresponding improvement scheme is put forward， the effect of the scheme is good after the actual application.

【關鍵詞】封閉母線;運行壓力;管線節流

【Keywords】closed busbar; operating pressure; pipeline throttling

【中圖分類號】TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）04-0045-02

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。

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。