秦山二期擴建工程重要負荷供電方式的改進及對運行的影響

羅泳

摘 要

本文總結了秦山二期擴建工程重要負荷供電方式的改進措施。涉及反應堆保護系統（RPR）控制機柜電源、電廠過程儀表控制系統（KRG）機柜電源、汽機電液（DEH）控制系統控制機柜電源等重要負荷。改進采用自動或手動雙路電源切換、增加柴油發電機備用啟動邏輯等方式進行。通過對這些改進措施的研究，分析這些改進措施實施后對機組運行的影響，并對這些改進措施實施后存在的問題進行了分析討論，提出了后續的完善建議。

關鍵詞

供電方式改進;電源可靠性

中圖分類號： TM621;TN86 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.053

0 前言

秦山二期擴建機組是1號機組的翻版加改進，根據廠內廠外的經驗反饋和國家核安全當局的要求實施了一系列重要改進，使機組的可靠性得以較大提升。對于核電廠而言，電源的可靠性自始至終都是一個重要問題，對于廠內重要負荷的供電亦是如此。擴建機組對廠內負荷進行了梳理，對一些重要負荷的供電方式實施了一系列改進。這些重要負荷的供電改進包括重要控制系統機柜電源的自動切換雙路電源供電改造、增加另一機組柴油機備用啟動供電、對供電連續性要求較高的負荷設置雙路電源等。這些改進措施的實施進一步提高了機組運行的可靠性，增加了運行的靈活性，簡化了事故處理程序。本文將總結擴建機組重要負荷供電方式的改進措施，并對其中的一些不足，提出改進建議。

1 具體改進措施

1.1 改進措施一：對重要儀用電源實施自動切換雙路電源供電改進

1）KRG 控制柜雙路供電改進。KRG控制柜為核電廠電站過程儀表控制系統機柜。它對一回路所有系統及二回路一些重要控制系統起著控制和保護作用，負責將來自工藝過程系統的控制保護儀表的測量信號處理后，輸出特定的控制，報警信號。KRG 控制柜若失去，核電站重要的調節系統將失效，可能導致重大的機組瞬態。KRG 控制柜原供電方案為從核島不間斷電源系統引入220伏交流電源，以環形連接方式供電。為此擴建機組對KRG 控制柜實施了自動雙路供電改造。來自核島不間斷電源系統的一路電源保留，增加另一路來自常規島的UPS電源。兩路電源送到KRG各機柜電源箱后通過ST1-B組件實現兩路電源的自動切換。ST1-B是一個電源接收切換裝置。可同時接收兩路220V電壓源，選擇一路輸出。ST1-B自動選擇電源的工作方式：當兩路電源都正常供電時，ST1選擇主電源核島UPS供電;當主電源電壓下降到90%（大約在198VAC）時，ST1-B切換到備用電源常規島UPS;當主電源電壓上升到95%（大約在210VAC）時，ST1-B切換回主電源。該項改進實施后，極大地提高了核電廠過程儀表控制系統供電的可靠性，簡化了事故處理。

2）反應堆停堆系統機柜和反應堆專設系統柜自動雙路供電。停堆柜和專設柜改進前分別由核島UPS電源供電，但只有一路UPS供電。由于停堆和專設柜內邏輯處理為負邏輯，其邏輯機柜失去電源將導致保護誤觸發。停堆系統輸出柜因為是負邏輯（失電動作），故停堆命令將誤發。專設機柜因其輸出柜為正邏輯（得電觸發），通常情況下核島不間斷失去電源將導致專設系統拒動。為確保反應堆安全，避免出現停堆系統誤動和專設系統拒動，擴建機組對停堆柜和專設柜實施了雙路電源改造，在保留原電源的基礎上，A/B兩列分別增加能自動切換的核島UPS電源。改進實施后，單純一條不間斷母線失去電源，已不會因為供電問題造成反應堆誤停堆和專設安全系統拒動作，在保證安全的基礎上提高了經濟性。

3）DEH機柜、DCS機柜以及GME機柜雙路電源自動供電。二期擴建工程在常規島實施了DCS系統數字化改造。為增加DCS系統供電的可靠性，減少DCS故障對機組正常運行帶來的影響，擴建機組對DCS機柜和DEH機柜均實現了雙路電源自動供電。同時為增加兩路供電的電源的獨立性，擴建機組增加了一路UPS電源，從電源方面進一步增加了供電的可靠性。上述改進實施后，可有效避免一個DCS機柜失電對機組造成影響。1機組就曾因DCS機柜故障造成機組狀態擾動。

4）氣動閥電磁閥的雙路供電改進。對于核島部分主要有蒸發器輔助給水泵出口流量調節閥電磁閥的雙路供電，對于常規島而言，常規島各個電壓等級的電磁閥基本上都實現了雙路供電。輔助給水泵出口流量調節閥的供氣管線上串聯有兩個電磁閥，兩個電磁閥任何一個失電，輔助給水泵出口流量調節閥都將因失去壓空而回到全開的故障安全位置。此時控制室將無法調節輔助給水泵出口流量，導致全流量向蒸發器注水，進而導致對反應堆一回路造成過度冷卻。為控制蒸汽發生器的給水流量，只能通過現場手動調節，既浪費事故處理時的寶貴人力，又無法實現蒸發器水位的精確控制。對此擴建機組給輔助給水泵出口流量調節閥的電磁閥電源實施了雙路供電，增加一路直流電源并通過中間繼電器的方式，實現電磁閥電源的自動切換。擴建機組在常規島重要的氣動閥的電磁閥電源也實現了雙路自動供電。這些電磁閥包括AST電磁閥、OPC電磁閥、旁排系統排放閥的電磁閥、正常緊急疏水閥的電磁閥等。

1.2 改進措施二：重要負荷增加兩路電源，通過手動切換方式實現電源切換改進

1）LRT系統的增設。LRT系統是大修再供電系統，能保證一些重要負荷在其相應配電盤停運時能保證其供電。通過該系統可簡化母線停役時的再供電過程，同時防止再供電的電纜臨時鋪設導致的防火屏障破壞。需要再供電時切換通過插拔插座的方式進行，運行操作起來相對簡便。由于LRT系統的增設，在正常運行時一些380V/220V交流母線故障失電時，其下游的重要符合能通過LRT系統緊急恢復供電，限制母線失電對機組狀態的影響。

2）交流母線控制用直流電源的雙路供電改進。對于常規島6kV母線和核島公用6kV母線對于其110V直流控制母線都設置了雙路供電的方式。110V直流是6kV配電柜的直流操作電源，失去110V將導致其下游的接觸器負荷跳閘和斷路器負荷保持初始狀態但無法操作。此時由斷路器供電的負荷，工藝系統的保護信號和開關柜本身的電氣保護信號均不起作用。這時如果出現緊急情況，只能通過就地停運按鈕或者停運整體母線甚至整個常規島廠變的方式實現對設備的斷電。為限制母線控制電源喪失的后果，同時增加運行方式的靈活性，擴建機組對常規島6kV母線和核島公用6kV母線提供兩路110V直流電源，通過手動切換的形式實現。改進實施后增加了檢修計劃的靈活性，在故障處理時，可利用雙路電源進行切換，恢復6KV母線的直流控制電源，以限制事件后果。

1.3 改進措施三：核島重要220V交流儀控電源備用柴油機供電改進

核島重要220V交流儀控電源（以下簡稱LLS）為核電廠最終的儀控電源，提供核電廠設計基準事故下重要儀控電源的供電。擴建機組每臺機組各設置一臺小柴油發電機供本機組的核島重要儀控電源。為提高供電可靠性，擴建機組在本機組LLS柴油發電機機啟動失敗的情況下能自動切換到另一機組的柴油機供電。當本機組的LLS柴油發電機組收到應急啟動信號但啟動不成功時（如3次啟動失敗、啟動用蓄電池電壓低等），設置有啟動另一組LLS柴油發電機的邏輯。通過啟動備用柴油機的邏輯設置，充分利用了相鄰機組的柴油發電機資源，進一步提高了核島重要220V儀控電源供電的可靠性，確保核電廠事故情況下的機組狀態控制。

2 改進后的不足分析

1）雙路電源自動切換裝置可用性的驗證問題。對于重要負荷采取了雙路電源自動切換，以保證這些重要的負荷在失去一路電源時仍能正常工作，從而保證機組的正常運行。但該功能的實現有賴于自動電源切換裝置的性能，在自動切換裝置性能下降甚至故障的情況下，可能無法實現其預定的功能。改進后的自動切換裝置沒有設置性能監視裝置，從而無法及時發現其故障。為發現其故障只能通過試驗的方式進行，但由于負荷的重要性，一般無法在正常運行時進行在線試驗，需要考慮自動電源切換裝置的預防性維修問題以及在機組停運檢修時對其進行定期試驗驗證裝置完好的問題。

2）對于自動電源切換裝置，由于其在一路電源發生故障時能無擾自動切換后，運行人員從負荷運行是否正常方面無法發現電源的切換動作。通常情況下備用電源的可靠性無主電源的可靠性高，長時間備用電源供電情況下，實際造成設備可靠性降級。對此建議增加電源切換的報警功能，方便運行人員發現故障，對于無法設置報警的電源切換裝置建議相關專業需定期巡查電源自動切換設備運行情況。

3 結束語

通過對擴建機組重要負荷供電方式改進措施的分析，我們可以發現這些改進措施實施后，機組運行的安全性和經濟性有了很大提高，機組正常運行時由于電源故障而導致的運行瞬態將極大地減少。由于雙路供電的設置尚需實際運行的檢驗，本文也提出了一些對雙路供電的一些改進建議，供后續改進時參考。

參考文獻

[1]《高級操縱員模擬機培訓教材》秦山第二核電站培訓教材.

[2]LLS系統手冊[S].

[3]LRT系統手冊[S].

[4]《擴建機組差異教材》秦山第二核電站培訓教材.