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(xù)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(nèi)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(fā)了一套主控制室盤臺設備調(diào)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(tǒng)的高壓斷路器、閥門、風機等執(zhí)行機構(gòu)(簡稱“執(zhí)行器”)進行調(diào)試，會遇到以下問題：

1)執(zhí)行器反復的分合閘操作會縮短設備壽命，給其機械機構(gòu)帶來不利影響；

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

3)執(zhí)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(zhí)行機構(gòu)，接受主控盤臺發(fā)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(zhí)行器，接受主控盤臺發(fā)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(fā)出跳合閘命令，傳遞給執(zhí)行器，對執(zhí)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(jié)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(jīng)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(jié)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tài)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(jié)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(nèi)所示為測試裝置模擬的高壓斷路器部分，對于實際現(xiàn)場內(nèi)部結(jié)構(gòu)不做深入研究。主控盤臺改造主要是轉(zhuǎn)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(tài)指示燈、測試裝置狀態(tài)指示燈及動作情況，在轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)試經(jīng)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(nèi)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(yōu)點。國內(nèi)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(fā)現(xiàn)整改項127項，為后期大修調(diào)試時間的爭取發(fā)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(xiàn)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(tǒng)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(jié)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(jié)構(gòu)帶來不利影響。對于側(cè)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(zhí)行機構(gòu)，結(jié)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(huán)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(diào)試儀器，在主控盤臺驗收中發(fā)揮了極大作用。同時結(jié)合現(xiàn)場調(diào)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(lián)鎖驗證功能的驗證，如A泵跳閘后，B泵聯(lián)鎖自投。按照目前設計，需用兩臺測試裝置才能實現(xiàn)此功能。若優(yōu)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(jù)現(xiàn)場反饋的應用效果，相信經(jīng)過后續(xù)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(fā)揮更多的作用。