秦二廠保護(hù)系統(tǒng)T3試驗常見問題及處理方案

黃 靖，盧 建，蔡昊廷，李 捷

（中核核電運(yùn)行管理有限公司 維修三處，浙江 海鹽 314300）

0 引言

反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)是核電廠穩(wěn)定安全運(yùn)行必不可少的關(guān)鍵系統(tǒng)，接受來自過程儀表和堆外核測采集的模擬參數(shù)。通過邏輯組合達(dá)到系統(tǒng)安全閾值時，將自動觸發(fā)保護(hù)機(jī)制（緊急停堆/專設(shè)安全設(shè)施），以控制事故的發(fā)展，減輕事故的后果和放射性物質(zhì)的擴(kuò)散，確保核電廠設(shè)備和人員的安全[1]。

為保證核電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，核電站傾向于采用成熟、可靠且經(jīng)過反復(fù)驗證的儀表控制技術(shù)，尤其是像保護(hù)系統(tǒng)這種與核安全直接相關(guān)的系統(tǒng)需要經(jīng)過更為嚴(yán)格的核級認(rèn)證。秦二廠機(jī)組秉承這樣的原則，至今采用的仍然是模擬電路，電路采用的是CMOS 器件、光電耦合器、三極管、電磁繼電器等[2]。

系統(tǒng)運(yùn)行至今沒有出現(xiàn)因系統(tǒng)故障導(dǎo)致的系統(tǒng)誤動，在其他工況下也能觸發(fā)保護(hù)動作，但因其模擬電路特性，加上設(shè)備年限長久，設(shè)備故障率逐漸由低到高，常見有接觸不良等現(xiàn)象。近年來T3 試驗故障也是頻發(fā)，甚至出現(xiàn)過因T3 試驗而停堆的事件，本文將基于秦二廠機(jī)組的保護(hù)T3 試驗對試驗過程中的常見問題進(jìn)行分析且給出處理方案。

1 保護(hù)系統(tǒng)T3定期試驗概述

反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該具備預(yù)防和縮小潛在事故后果的能力，而由于保護(hù)系統(tǒng)的真正動作的概率非常之低，再加上系統(tǒng)的冗余和多重符合設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部的隱形故障不易暴露[3]。為了確保系統(tǒng)的可靠性，需要執(zhí)行定期試驗來確保保護(hù)系統(tǒng)功能的完整性。

T3 試驗是對反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)安全驅(qū)動器的試驗，分為停堆試驗、專設(shè)試驗和ATWT 試驗，試驗周期均為2 個月，試驗主要目的是為了驗證部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)能否正常動作以及輸出電路是否正常，以便及時發(fā)現(xiàn)潛在的系統(tǒng)拒動風(fēng)險。

停堆和專設(shè)的T3 試驗柜都是獨(dú)立的，它們與邏輯、信號柜子有連接，但在正常運(yùn)行狀態(tài)下不會影響系統(tǒng)功能，ATWT 試驗柜只有A 列有，主要監(jiān)測主給水流量。試驗柜上有旋轉(zhuǎn)多層開關(guān)用以選擇輸出信號及輸出試驗信號，按鈕是用以進(jìn)行停堆斷路器試驗，電流表、電壓表用以指示測試結(jié)果。

停堆T3 試驗主要是檢查停堆斷路器的各種合閘/跳閘功能是否正常，以及部分輸出信號是否正常。試驗是通過指示燈以及電壓表示數(shù)來表征試驗結(jié)果是否正常。試驗過程中，若操作不當(dāng)同時斷開兩路斷路器，將直接導(dǎo)致停堆。若試驗電路出現(xiàn)故障，也將直接導(dǎo)致主泵跳、ASG 泵啟等風(fēng)險。

專設(shè)T3 試驗主要檢查RPR 輸出繼電器以及邏輯處理的功能是否正常，試驗通過電流表和電壓表的讀數(shù)來表征試驗結(jié)果是否正常。試驗過程中一旦試驗電路出現(xiàn)故障，將可能直接觸發(fā)專設(shè)安全設(shè)備啟動。

ATWT 試驗也可以說是T3 試驗的一種，因為其原理、周期與其他T3 試驗完全相同。試驗時它既可以將輸出信號完全閉鎖，也可以部分閉鎖輸出信號。試驗過程中，如果閉鎖不完全或者試驗電路存在故障，將存在停機(jī)、停堆、啟動ASG 等風(fēng)險。

2 T3定期試驗原理簡析

T3 試驗的原理，簡單而言，就是通過不同的試驗開關(guān)以及按鈕將信號注入到輸出端，通過電壓表、電流表的指示、指示燈的狀態(tài)、報警燈來檢查輸出繼電器和邏輯處理是否正常[4]。T3 試驗按照試驗方法可以分為閉鎖輸出信號T3 試驗和不閉鎖輸出信號T3 試驗兩種。閉鎖輸出的T3 即輸出設(shè)備是真實動作的，其操作簡單，由主控執(zhí)行，輸出信號不閉鎖的T3 在試驗期間設(shè)備不會真實動作，由儀控人員執(zhí)行，本文討論的就是輸出信號不閉鎖的T3 試驗。

圖1 串電阻檢查電壓法Fig.1 The method of the voltage check after series resistance

根據(jù)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)在功率運(yùn)行期間輸出繼電器是得電動作還是失電動作，T3 試驗分為串電阻檢查電壓法和并電阻檢查電流法。

2.1 串聯(lián)電阻法測電壓

對于得電激勵動作的繼電器（本身出于失勵狀態(tài)），為保證試驗期間輸出設(shè)備不動作，需要在試驗期間，輸出繼電器一直處于失勵狀態(tài)。

串電阻檢查電壓法就是通過在試驗回路串上一個分壓電阻，該電阻會起到分壓作用，在試驗時使得繼電器雖得電但電壓又不會高于動作電壓（一直處于失勵狀態(tài)）。通過電壓表對不同試驗位置的電壓測量，與標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比較，即可判斷輸出繼電器的控制電路以及輸出繼電器是否處于正常狀態(tài)。串電阻檢查電壓法的原理圖見圖1。

試驗開關(guān)P1 位置時，電壓表讀數(shù)為電源電壓48V；P3位置時R1 與R2 串聯(lián)，電壓表讀數(shù)為24V；P5 位置時，R2與繼電器并聯(lián)再與R1 串聯(lián)，電壓表讀數(shù)為3V ～5V；P7位置時R1 與R2 串聯(lián)，電壓表讀數(shù)為24V。

2.2 并聯(lián)電阻法測電流

對于失電激勵動作的繼電器（本身出于激勵狀態(tài)），為保證輸出設(shè)備不動作，需要在試驗期間，輸出繼電器一直出于激勵狀態(tài)。

并電阻檢查電流法通過一個低阻單元與輸出繼電器連接在一個回路，來保證輸出繼電器在試驗期間處于激勵狀態(tài)。通過電流表對不同試驗位置的電流測量，與標(biāo)準(zhǔn)電流值進(jìn)行比較，即可判斷輸出繼電器的控制電路以及輸出繼電器是否處于正常狀態(tài)。并電阻檢查電流法的原理圖見圖2。

圖2 并電阻檢查電流法Fig.2 The method of the current check after paralleling a resistor

圖3 并電阻檢查電流法（異常）Fig.3 The method of the current check after paralleling a resistor（abnormal）

試驗開關(guān)P1 位置時，R2 與R3 并聯(lián)再與繼電器串聯(lián)，電流表讀數(shù)在13mA ～15mA 之間；P3 位置時，R1、R2、R3 并聯(lián)再與繼電器串聯(lián)，電流表讀數(shù)在2mA ～4mA 之間；P5 位置時，R1 與繼電器串聯(lián)，電流表讀數(shù)為0mA；P7 位置時，R2 與R3 并聯(lián)再與繼電器串聯(lián)，電流表讀數(shù)在13mA ～15mA 之間。

3 T3試驗常見問題及處理方案

T3 試驗的目的是為了消除系統(tǒng)潛在的拒動風(fēng)險，然而由于目前的T3 試驗所采用的設(shè)備，尤其是開關(guān)存在問題，試驗過程中容易導(dǎo)致輸出設(shè)備動作，反而增大了系統(tǒng)誤動的風(fēng)險，影響核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 試驗中電流表讀數(shù)異常

對失勵動作的繼電器采用并聯(lián)電阻檢查電流法進(jìn)行試驗，專設(shè)T3 試驗中就有用到此方法。在保護(hù)系統(tǒng)的專設(shè)T3 試驗中，經(jīng)常遇見試驗開關(guān)打在P3 位置，而電流表讀數(shù)不在理論范圍內(nèi)的情況。上一節(jié)已經(jīng)討論過。理論上試驗開關(guān)打在P3 位置，電流表的示數(shù)將在2mA ～4mA 之間。

若電流偏小，說明繼電器回路的電阻夠小，能夠保證P5 位置繼電器始終得電，這種情況是理想的試驗情況，試驗沒有風(fēng)險。以往的T3 試驗很少遇見此類情況。

若電流大于4mA（試驗時經(jīng)常遇見，示數(shù)為11mA 左右），低阻單元所在回路阻值偏高，這種情況下，如果開關(guān)打在P5 位置，電源電壓將直接加在低阻單元和繼電器上，由于電阻和開關(guān)的阻值偏高，極有可能使得輸出繼電器處于失勵狀態(tài)，設(shè)備動作，觸發(fā)誤動風(fēng)險。集中在P4 信號試驗、主給水隔離試驗、安全殼A 階段隔離7#組試驗。

為解決這種問題，試驗時用一根導(dǎo)線跨接在開關(guān)和電阻兩頭，輸出繼電器經(jīng)過短線直接與電源相連，保證其一直處于激勵狀態(tài)。本步試驗結(jié)束時需拆除導(dǎo)線方可進(jìn)行下一步。

以P4 信號試驗為例，對P4 信號的電氣二次接線圖進(jìn)行分析，見圖4。由電氣連接圖可知，短接643BN-39/41即可消除電流表讀數(shù)不在范圍內(nèi)的問題。

對于專設(shè)T3 常見的電流表讀數(shù)不在范圍的P4 信號試驗、主給水隔離試驗和安全殼A 階段隔離7#組試驗，可以按照上述分析給出解決方案，見表1。

3.2 電壓表示數(shù)異常

對于激勵動作的繼電器采用串聯(lián)電阻檢查電壓法進(jìn)行試驗，停堆以及部分專設(shè)的試驗就用到此方法。盡管在保護(hù)系統(tǒng)的T3 試驗中，電壓表示數(shù)異常的情況較電流表異常的情況要少，但如果繼電器被激勵，設(shè)備將會動作，觸發(fā)誤動風(fēng)險。

在秦二廠2 號機(jī)組汽機(jī)剎車的T3 試驗中，試驗選擇開關(guān)650CC 轉(zhuǎn)到“P5”位時，電壓表讀數(shù)為 24V，而參考值為7V ～9V，顯然與參考值不符。為確保安全，儀控人員立即將試驗開關(guān)迅速打到P7 位置，保持在安全位，并進(jìn)行分析。

通過對串聯(lián)電阻檢查電壓法的原理圖分析可知，在試驗開關(guān)P5 位置時，電壓表讀數(shù)為24V，為總電壓的一半，電壓表跨接的R2 與R1 進(jìn)行了串聯(lián)分壓。那么可能的原因為觸點(diǎn)K2 未閉合或者觸點(diǎn)K5 未閉合（K5 未閉合可能原因有K5 觸點(diǎn)本身故障，也有可能是半邏輯故障）。

表1 T3試驗電流表讀數(shù)異常的解決方案Table 1 The solution for the abnormal reading of T3 test ammeters

圖4 P4信號T3連接圖Fig.4 The T3 connection diagram of the P4 signal

結(jié)合汽機(jī)剎車試驗的T3 連接圖，由于該試驗過程中，試驗選擇開關(guān)P3、P4 同時驗證，而過程中，當(dāng)試驗選擇開關(guān)650CC 在P3 位、試驗開關(guān)678CC 在P5 位置時，電壓表讀數(shù)為8V（參考值為7V ～9V）為正常狀態(tài)，說明678CC汽機(jī)剎車試驗涉及到的邏輯部分和輸出繼電器實際是接到信號的，故邏輯部分及信號部分狀態(tài)可靠。故障原因只能為試驗開關(guān)的K2 觸點(diǎn)接觸不良，即圖6 紅框觸點(diǎn)接觸不良。

由于故障現(xiàn)象為電壓表示數(shù)偏大，實際電流并未走輸出繼電器，對于激勵動作的繼電器而言，是沒有風(fēng)險的。基于此，儀控人員打開前面板對650CC 的（31,031）觸點(diǎn)進(jìn)行打磨，再次進(jìn)行汽機(jī)剎車的T3 試驗，故障消失，原因定為650CC 試驗選擇開關(guān)觸點(diǎn)（31,031）偶發(fā)性的接觸不良。

秦二廠1/2 號機(jī)組的汽機(jī)剎車試驗和輔助給水泵試驗均遇到過電壓表示數(shù)異常的故障，故障現(xiàn)象與原因與上述分析類似，均為試驗開關(guān)觸點(diǎn)偶發(fā)性的接觸不良。試驗中需打開前面板對相應(yīng)觸點(diǎn)進(jìn)行打磨處理，后續(xù)的大修過程中需要對試驗開關(guān)進(jìn)行清潔或更換。

圖5 串電阻檢查電壓法Fig.5 The method of the voltage check after series resistance

圖6 汽機(jī)剎車試驗T3連接圖Fig.6 The T3 connection diagram of turbine braking

4 總結(jié)

秦二廠保護(hù)系統(tǒng)模擬化電路的特性加上設(shè)備年限已久，T3 試驗時不可避免地遇到電壓表或電流表的讀數(shù)不在預(yù)期范圍內(nèi)的情況。試驗中如遇到此情況，一定要無條件的停止試驗，并確保試驗開關(guān)保持在安全位置。本文從試驗中最常見的電流表和電壓表示數(shù)異常兩方面入手，進(jìn)行故障分析并給出試驗時的解決方案。通過本文所提供的短接線以及處理開關(guān)觸點(diǎn)的方案，能夠避免系統(tǒng)誤動，保證T3 試驗安全順利的完成。