核島通風就地控制柜設計問題研究

劉智寅，李 恒，肖 洲

（深圳中廣核工程設計有限公司，廣東 深圳 518045）

0 引言

核電廠核島通風就地控制柜主要用于核島溫濕度控制，根據不同被控對象和控制邏輯需求，分為A～G 7種典型控制模式[1]，每種控制模式采用標準化的設計。

核島通風就地控制柜的7種控制模式機柜在設計中，出現過以下問題：

1）控制柜電路設計理念的差異。設計院采用隔離開關+保險設計思路，控制柜廠家采用斷路器設計思路，兩者存在一定的技術差異。結合技術發展，需確定電路設計的方法和原則。

2）機柜主斷路器故障指示燈邏輯設計理念差異。機柜主斷路器故障指示燈邏輯與物理實現方式矛盾，導致斷路器故障時指示燈滅，正常時指示燈亮，需進一步規范電路設計。

3）部分主斷路器選型有誤，其分斷能力無法起到過流保護作用。

4）控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配，導致格蘭無法鎖緊電纜或電纜無法穿過格蘭。

1 原因分析

1.1 控制柜電路設計理念差異（隔離開關+保險PK斷路器）

設計院在系統設計過程中，由于設計理念差異和技術發展滯后的原因，致使主回路電源開關仍然采用隔離開關+保險設計思路。圖1為嶺澳II期DVC，DVE，SLT，DWL，DVG，DVN等系統邏輯圖中的輸入信號模塊表達方式，采用保險絲的故障作為主回路電源的故障判斷模式。

圖1 輸入信號模塊Fig.1 Input signal module

但隨著電器工業的發展，斷路器產品的功能越來越完善和強大[2]，控制柜廠家在機柜設計過程中，未完全參照設計院邏輯圖中的隔離開關+保險設計，而是采用斷路器設計方案進行了標準化設計，造成廠家與設計院圖紙出現不一致。

1.2 機柜主斷路器故障指示燈邏輯設計理念差異

設計院設計思路：對于斷路器通斷聯鎖的指示燈，定義為“***RS ELECTRIC FAULT”，即電氣故障導致斷路器跳開時指示燈應該點亮，而正常運行過程中斷路器閉合時指示燈熄滅。

控制柜廠家設計思路：設計一個電源指示燈，當電源故障包括上游電源喪失，指示燈滅。

設計指示燈狀態恰與故障狀態相反如圖2所示。

圖2 就地控制邏輯圖示Fig.2 Local control logic diagram

設計院設計思路和控制柜廠家設計理念不同，物理狀態與信號功能定義相矛盾，不能合理地反映設備的運行狀態并給運行人員清晰準確的提示。

1.3 主斷路器選型問題

控制柜廠家對于柜內主斷路器的選型未能給出設計原則，斷路器額定電流與控制柜動力回路設計電流不匹配，有可能導致短路和過載保護不能正常動作，喪失對負載本身或上級斷路器的正常保護功能。

1.4 控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配問題

造成控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配的原因如下：

1）電加熱器廠家圖紙變化，未進行升版標記，導致實際到貨格蘭尺寸與最初提供給設計專業審核的文件信息不一致。

2）電纜選取的計算方法存在差異，導致對同一個電加熱器設計專業和設備廠家所選電纜規格不同。

3）信息交換流程存在問題。設計院未通過正式渠道給設備廠家提供電纜選型信息，設計過程中的變更也未及時與采購部門和廠家溝通。

2 解決措施和方案

2.1 控制柜電路設計理念差異（隔離開關+保險PK斷路器）

對于低壓配電系統，保護電器主要有兩種：一是斷路器，二是熔斷器（見表1）。斷路器又分為非選擇性斷路器（見表2）和選擇性斷路器（見表3）。隨著電器工業的發展，斷路器產品的功能越來越強大，覆蓋面越來越廣，為配電線路提供了更完善的保護功能[3]。但是，熔斷器也并未因此退出市場，在某些特殊領域和特定功能需求中仍在應用，比如中高壓領域和電梯工業[4]。

表1 熔斷器Table 1 Fuse

表2 非選擇型斷路器Table 2 Non-selective circuit breaker

表3 選擇型斷路器Table 3 Selective circuit breaker

核島通風系統就地控制柜的下游負載為電加熱器，等效為純阻性負載，電器回路設計應具備短路和過載保護功能。目前選用的非選擇性斷路器，對應的曲線類型如圖3所示、設備相關參數如圖4所示。

圖3 C65N-C型脫扣曲線[5]Fig.3 The tripping curve of C65N-C[5]

圖4 非選擇性斷路器參數Fig.4 The parameters of the circuit breaker

經核實，目前控制柜廠家選型的斷路器可滿足設計要求。設計院取消邏輯圖中的隔離開關+熔斷器（JS+FUSE）的表述方式，統一修改為斷路器（JA），確保設計文件與到貨設備實體保持一致，并規范邏輯圖中該輸入模塊的信息。

2.2 機柜主斷路器故障指示燈邏輯設計理念差異

斷路器通斷聯鎖指示燈的設計，應使指示燈物理狀態與信號功能定義保持一致，即控制柜供電正常時，斷路器閉合，指示燈點亮；失去電源時，斷路器跳開，指示燈熄滅。從而合理地反映設備運行狀態，并給操作人員清晰準確的提示。

修改邏輯圖中斷路器狀態信號，由OFF指令修改為ON指令，同時修改系統手冊指示燈功能定義，將“***RS ELECTR. FAULT ”指示修改為“***AR POWER INDICATOR”，保持指示燈顏色不變，刪除燈試要求。

報警手冊中信息做相應修改，取消隔離開關001 JS的位置不符合及熔斷絲斷開此類的描述，修改為：***AR斷路器001JA斷開。

2.3 主斷路器選型問題

建立斷路器選型設計原則，供廠家元器件選型設計時參考。

1）控制柜負載分為加熱器負載與柜內其他設備元件負載。其中，電加熱器負載（主要負載）為純阻性，啟動電流約為額定電流的1.1倍，柜內其他設備元件負載額定電流約為1A。

2）主斷路器應按整定電流（電加熱器額定電流+1A）×（1.1～1.5）選型。

2.4 控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配問題

經設計院與設備廠家溝通，通過如下方式處理：明確電纜選取的計算方法，對存在格蘭和電纜尺寸不一致的設備，重新進行電纜選型和文件變更。

設計院與廠家建立正式設備接口，雙方通過正式渠道提供設備信息和電纜信息，并在達成一致意見后固化接口，保證設備格蘭和電纜尺寸選型正確且匹配。

3 結論

1）核電廠就地控制柜設計應在成熟參考電站設計的基礎上，結合技術發展，合理地進行優化和完善。同時，對于設計文件中的差錯和不一致要即時糾察、積極處理，形成良好的經驗反饋機制，將改進方案落實在后續設計和其他在建項目中。

2）與供貨商建立完善的設備信息交換接口，確保雙方信息均是通過正式渠道傳遞和確認的，并在雙方達成一致意見后固化接口。

3）在控制柜采購技術規格書中，細化設計對設備的功能要求。對于具體方案實現和元器件選型等，需給出明確的法規標準或依據原則，必要時可進行指定設計或給供貨商進行設計交底，確保供貨商能充分理解設計需求，減少設備設計制造變更。

通風就地控制柜這幾類問題的提前預防與處理，可以形成標準化要求，在就地控制柜設計階段就提出來，使這些改進措施更容易實施，對采購以及供應商也是很好的實踐，容易在各個項目上進行復制推廣。