一種核電廠控制室盤臺專用測試裝置的設計與應用

郭少杰，錢厚軍，陳子明，周 攀，張 旭，趙振華

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

秦一廠30萬千瓦級機組主控盤臺改造是30萬千瓦級機組運行許可證延續項目(OLE)中的特大變更項目，采用盤臺整體更換方案，重新安裝新盤臺。為測試制造廠盤臺內部接線正確性，需進行出廠前的回路驗證工作，項目團隊針對性地自主開發了一套主控制室盤臺設備調試專用測試裝置(簡稱“測試裝置”)，提高了測試效率，保障了盤臺的按時交付。

1 設計方向

1.1 需求分析

主控室盤臺為1E級盤臺，因工期緊、間隔特別多、重復性高，在進行回路驗證時,若用傳統的高壓斷路器、閥門、風機等執行機構(簡稱“執行器”)進行調試，會遇到以下問題：

1)執行器反復的分合閘操作會縮短設備壽命，給其機械機構帶來不利影響；

2)實際在役執行器一般體積龐大，不便移動，甚至有特殊的投運環境，不滿足便捷性要求；

3)執行器損壞后維修成本高，維護工作量大。

基于上述問題，設計的測試裝置要代替高壓斷路器、閥門等執行機構，接受主控盤臺發來的跳合閘命令。設計的測試裝置要有以下幾大功能和特點：

1)以測試裝置代替實際的執行器，接受主控盤臺發來的跳合閘命令；

2)可以用測試裝置代替主控盤臺或繼電保護裝置發出跳合閘命令，傳遞給執行器，對執行器進行跳合閘測試；

3)測試裝置電路簡潔，電器元件易采購，性價比高，小巧輕便。

1.2 方案選擇

設計初期制定了兩種方案：一種基于繼電器硬件直接搭建的方式；另一種是基于PLC控制的方式。結合秦一廠118大修主控盤臺改造項目時間緊、任務重的實際情況，繼電器型更加簡單、可靠、直觀，遇到設備異常情況易于處理，僅需要使用人員有基本的電氣檢修經驗即可，不需要額外的PLC編程培訓。參考一些模擬斷路器的設計[1，2]并結合實際需要，最終確定使用繼電器硬件搭建的設計思路。

2 測試裝置設計

2.1 系統結構

測試裝置主要由電源變換、操作控制、邏輯控制、電源輸出、饋入/饋出及機箱等配套組成。圖1所示為系統結構圖。

圖1 系統結構圖

2.2 詳細設計

詳細設計如圖2所示，裝置包括電源開關F1、降壓變壓器T、閃光繼電器SGJ、雙線圈繼電器1M、信號繼電器F、閃光測試按鈕AN1、合閘按鈕AN2、分閘按鈕AN3、第一指示燈1H、第二指示燈2H、第三指示燈3H、第四指示燈4H。

圖2 詳細電路圖

2.3 外觀設計

模擬裝置采用工程塑料材料定制，尺寸約在35 cm×30 cm×20 cm。前面板設置主電源開關、合閘/分閘按鈕、合閘/分閘狀態指示燈、電源插座(標準香蕉插座紅色正極、黑色負極)、外圍接口節點插座(標準香蕉插)等。外觀設計圖與實物如圖3所示。

圖3 外觀設計圖與實物圖

3 應用舉例

如圖4“應用舉例原理圖1”中矩形框內所示為測試裝置模擬的高壓斷路器部分，對于實際現場內部結構不做深入研究。主控盤臺改造主要是轉換開關、指示燈進行了更換，即圖4中云線所示部分，盤臺出廠驗收也主要是針對與之有關的控制回路進行功能驗證。

圖4 應用舉例原理圖1

如圖5“應用舉例原理圖2”所示，其他諸如電動機、閥們控制回路的功能驗證也具有相似性。

圖5 應用舉例原理圖2

將接線完成后，對控制回路進行功能驗證，主要為主控盤臺狀態指示燈、測試裝置狀態指示燈及動作情況，在轉換開關不同位置下應顯示、動作正確。

秦一廠118大修盤臺驗收調試團隊，利用該測試裝置，驗收期間查出并解決共計127項整改項(問題)，為保障秦一廠118大修主控盤臺的按時投運與順利復役爭取到了極為寶貴的時間，也為以后其他延壽項目積累了出廠驗收調試經驗。

4 應用前景

此次秦一廠30萬千瓦級機組主控室盤臺改造屬于國內核電廠首次實踐，具有示范效應。該測試裝置具有電路簡潔，電器元件易采購，性價比高，小巧輕便等優點。國內其他電廠若有類似項目，可以進行技術輸出，有非常廣闊的應用前景。同時在預防性維修和技能培訓中，也具有很強的實用性。

秦一廠30萬千瓦級機組利用此測試裝置，在出廠驗收階段共發現整改項127項，為后期大修調試時間的爭取發揮了極大的作用。除電廠主控制室控制臺外，就地操作控制臺的一些控制箱也存在更換的可能。類似控制屏驗收項目在出廠驗收時，可以利用此裝置，直觀地判斷是否有回路問題，及時整改糾正。貼合現場的設計，具有廣泛的應用前景。

在電氣預防性維修項目中，傳統檢查回路的方法只能對照圖紙，靠萬用表核對通斷，逐個端子的通斷性校驗費時費力。利用該測試裝置，可以將主要的控制回路進行功能驗證，減少一些工作量，節約人力和時間成本。尤其在大修期間，時間緊、人物重，快速可靠的測試裝置無疑可以事半功倍，對于電氣維修人員具有很強的實用性。

在技能培訓方面，該測試裝置也具有很強的應用價值。在技能培訓中，像高壓斷路器、風機、閥門等，反復的分合閘操作會縮短設備壽命，給其機械結構帶來不利影響。對于側重理論培訓和繼電保護類的培訓，該測試裝置可以模擬高壓斷路器、風機、閥門等執行機構，結合保護裝置，同樣可以使學員掌握保護動作的原理，卻電路簡潔、小巧輕便，不占用過多的培訓場地，甚至在辦公室即可對學員進行演示，無需特定的環境和設備。

5 設計改進與完善

設計的測試裝置是一套較好的調試儀器，在主控盤臺驗收中發揮了極大作用。同時結合現場調試人員反饋，也存在需要改進的方面如下：對于部分設備的聯鎖驗證功能的驗證，如A泵跳閘后，B泵聯鎖自投。按照目前設計，需用兩臺測試裝置才能實現此功能。若優化設計，多出兩到三路分合閘指示或開入開出量，則能使功能更加齊全。

根據現場反饋的應用效果，相信經過后續的改進升級能夠彌補不足，使設計的測試裝置可以在類似控制屏驗收、預防性維修、技能培訓中發揮更多的作用。