CP600全范围模拟机交流供电系统的技术改造

常文杰

【摘 要】全范围模拟机是核电厂操纵员培训和考试的主要工具，保证模拟机的安全、稳定运行十分重要。模拟机的交流供电系统作为模拟机设备的动力来源，它的技术性能和质量直接影响模拟机的正常运行。通过对CP600全范围模拟机交流供电系统进行的技术改造，排除了因模拟机长期高负荷运行而产生的缺陷和隐患，提升了模拟机交流供电系统的操作和维护性能。所获得的经验也可供其它核电厂参考。

【关键词】模拟机；交流供电系统；配电开关

【Abstract】Full scope simulator is used in nuclear power plants operator training and examination. It is very important to ensure the simulator running safely and stably. The capability and quality of the simulator AC power supply system have an great effect in the running of the simulator. Due to technical transformation of CP600 full scope simulator AC power supply system， the problem and hidden trouble had been resolved， and the capability of simulator AC power supply system maintenance had been upgraded. The experience of technical transformation could be used for any other nuclear power plants.

【Key words】Simulator； Ac power supply system； Distribution switch

0 引言

CP600全范围模拟机（以下简称模拟机）是中核核电运行管理有限公司二厂650MW1号机组主控室的全范围实时仿真机，承担着中核运行管理有限公司二厂1号、2号机组操纵人员教学培训的重要任务。由于交流供电系统是模拟机一切用电设备的动力源泉，因此，拥有良好的供电系统是保证模拟机安全、稳定运行的必要条件。由于模拟机建成投用已有5年，承担的培训任务重，使用率高，长期满负荷的运行使得其交流供电系统的部分设备出现不同程度的老化和故障。因此，对模拟机交流供电系统进行一次升级改造，以增强模拟机设备供电的可靠性和安全性，提高交流供电系统的操作和维护效率。

1 模拟机交流供电系统的配置

1.1 总体介绍

模拟机交流供电系统由交流电源和配电开关、线缆组成。交流电源包括一台UPS不间断电源和两台交流稳压电源，UPS电源为模拟机计算机系统提供日常电源及失电时应急保护电源，而交流稳压电源则是模拟机盘台上的各种仪表设备的交流总电源。

1.2 设备选型

为了防止突然断电或市电电压波动过大而对模拟机计算机设备造成损害，需要使用UPS不间断电源为模拟机计算机设备提供保护。模拟机计算机设备包括主机服务器、工作站、教控台和配置管理工控机等11台工作站电脑，按照正常工况下1台工作站（含显示器）的实际功率为250W计算，模拟机运行时其计算机设备的总负载功率大约为2750W。考虑到启动瞬时电流大和未来模拟机升级改造的裕量，模拟机配备的UPS不间断电源的系统容量为16KVA，输出为正弦式220VAC、50Hz交流电。每台UPS配置后备电池组，当输入市电失电时，能提供约60分钟的应急供电时间。

除了计算机设备以外，模拟机的盘台设备的总电源为两台交流净化稳压电源。当输入市电在160V～250V之间波动时，交流稳压电源能提供稳定的220VAC，50Hz的输出，每台交流稳压电源的输出功率为20KVA。

1.3 总体布局

由厂用变压器5LKD001TR输出的三相交流电经模拟机房总配电柜的AT0双电源切换箱后分为三路，分别送至UPS和交流净化稳压电源。经过UPS和交流稳压电源的稳压、净化后输出220VAC至APU交流电源分配盘。通过APU配电盘中的总控、分控配电开关控制，使用配电电缆分十路分别接到各盘台或机柜的分控配电开关上；再通过两级分控配电开关的控制，为盘台设备和计算机系统供电。

在模拟机的交流供电系统中APU配电盘作为供配电枢纽，起到将UPS和交流稳压电源输出的220VAC分配到机柜和盘台用电设备的关键作用。APU配电盘中共布置有七组总控/分控配电开关。

UPS1电源输出的220VAC经配电电缆接至APU配电盘中的UPS1总控配电开关，经过总控配电开关后以并联连接的方式分作三路通过三个分控配电开关使用配电电缆分别送至主机房的服务器机柜配电开关盒，教练员室的教控台盘和模拟机大厅P盘盘台的专用插座，为主机服务器、教控台工作站和KIT/DCS等工作站供电。

两台交流净化稳压电源输出的220VAC经配电电缆接至APU配电盘中的WY1和WY2总控配电开关，经过总控配电开关后以并联连接的方式分作七路通过七个分控配电开关使用配电电缆分别送至安装在模拟机大厅T04盘、T09盘、T15盘、P03盘、P07盘、公控室C1盘和应控室KPR5盘等盘台中的第二级配电配电开关盒中，再通过第二级分控配电开关的控制，使用配电电缆分别接到安装在相应盘台的第三级分控配电开关上，经第三级分控配电开关控制，为盘台上的各种设备提供交流总电源。

2 模拟机交流供电系统的升级改造

2.1 改造需求

模拟机于2007年底正式投入运行至今已逾5年，虽然其供配电系统总体运行状况良好，保证了模拟机可利用率稳定在98%以上，但由于长期满负荷的运行使得供配电系统的部分设备存在不同程度的老化和隐患，出现过控制盘台设备供电的第二级或第三级配电开关跳闸而导致盘台失电等小故障。因此，为了增强模拟机设备供电的可靠性和安全性，缩短模拟机发生供电故障时的应急响应时间，提高模拟机开/关机及维护效率，对模拟机盘台设备的交流供电系统进行了升级改造。

2.2 改造方案的制定与实施

为了缩短模拟机发生供电故障时的应急响应时间，提高模拟机开/关机及维护效率，我们计划对分布于T0405、T0809、T1415、KPR、C1C2、P03、P07等盘台集线盒内的第二级分控配电开关进行重新布置，经讨论比较制定了如下方案：

在模拟机KPR盘台后面安装一组空气配电开关作为新的第二级分控配电开关；移除原先的APU配电柜中WY1和WY2两组第一级分控配电开关到T0405、T0809、T1415、KPR、C1C2、P03、P07等盘台的原第二级配电开关盒之间的配电电缆；重新架设线槽、铺设七条电缆，使APU配电柜中WY1和WY2两组第一级分控配电开关的输出接至KPR盘台后配电开关盒内的七个第二级分控配电开关的输入端；而KPR盘台后配电开关盒内的第二级分控配电开关的输出端则通过架设线槽、铺设七条电缆分别接至T0405、T0809、T1415、KPR、C1C2、P03、P07等盘台配电开关盒内的原第二级分控配电开关的输入端；而原第二级和第三级分控配电开关之间的连接以及各盘台内部交、直流供电的配电布线均保持不变。

经过改造，模拟机盘台设备的交流供电由三级分控配电开关控制变为四级分控配电开关控制。其中，第一级分控配电开关依旧为模拟机盘台设备的交流供电系统的总配电开关，第二级分控配电开关为模拟机开、关机时的操作配电开关和发生供电故障时切断模拟机盘台电源的首选配电开关，第三级和第四级分控配电开关则一直保持闭合状态，只有当某一盘台的仪表设备单独出现故障时才需断开该盘台的第四级配电开关切断供电以进行设备检修。

2.3 改造后的测试

改造完成后，在模拟机正式投入教学培训使用前需要对其交流供电系统进行正确性和稳定性两部分的测试。经过测试，此次模拟机盘台设备的交流供电系统改造的配电布线正确，改造后的空气配电开关全部工作正常，各交流电源与直流电源的输出稳定，供配电系统能够保障模拟机的正常培训使用。

2.4 该方案的优点

只在KPR盘增加一级分控配电开关，而其他分控配电开关的位置及配电布线均保持不变，这样降低了因改动盘台内配电接线而发生错误的几率。

配电电缆布线经过合理布局，将交流电源配电电缆、直流电源配电线缆以及计算机网线等信号线缆使用不同的PVC线槽、钢管分开布放，做到了相互屏蔽隔离，以防电磁干扰；安装了性能可靠，容量适合的空气配电开关，增强了模拟机设备供电的可靠性和安全性。

由于KPR盘所在的应急控制室与APU配电盘所在的配电室相比更靠近模拟机房安全出入口，当模拟机设备发生故障或危险时，维护人员能够更迅速的断开KPR盘配电开关盒内的分控配电开关从而切断模拟机设备的供电，缩短了应急响应时间。

3 结论

CP600全范围模拟机由计算机服务器/工作站、通讯接口系统以及各种配电开关、按钮和仪表等大量用电设备组成，其正常运行的基本条件是设备供配电的安全与稳定。模拟机的交流供电系统作为一个综合性的工程，配置的交流电源和空气配电开关等供配电设备技术性能优良，满足使用需求，配电电缆布线的设计和施工均满足国家标准和规范。为了排除设备隐患、保证模拟机供电稳定，经过精心设计和精确施工，在未占用模拟机培训机时的较短工期内顺利完成了对模拟机的交流供电系统的升级改造。改造后经过一系列的测试与长期的使用维护经验表明，模拟机盘台设备供电的可靠性和安全性得到了增强，模拟机交流供电系统的操作和维护效率得到了提高，从而使模拟机的安全、稳定运行得到了进一步的保障。

【参考文献】

[1]GB50174-1993，电子计算机机房设计规范[S].北京：中国标准出版社，1993.

[2]李考明.UPS电源系统的维护与管理[J].通信电源技术，2011.1：68-70.

[3]米选霞.计算机机房供配电系统[J].现代电子技术，2001.10：51-53.

[责任编辑：王楠]