封闭母线压力低原因分析及处理

宋振

【摘 要】某核电厂日常运行期间，封闭母线压力运行监测值长期处于偏低区间，不满足维修手册的标准要求，且存在封闭母线压力低报警。通过分析验证，确认为微正压装置补气管线回路节流所致，并提出相应的改进方案，方案实施后效果良好。

【Abstract】During the daily operation of a nuclear power plant， the monitoring value of closed busbar pressure operation is always in the low range， which can not meet the standard requirements of the maintenance manual， and there is low alarm of closed busbar pressure. Through the analysis and verification， it is confirmed that it is caused by the throttle of the filling gas pipeline circuit of the micro-positive pressure device， and the corresponding improvement scheme is put forward， the effect of the scheme is good after the actual application.

【关键词】封闭母线;运行压力;管线节流

【Keywords】closed busbar; operating pressure; pipeline throttling

【中图分类号】TM621                                          【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）04-0045-02

1 引言

某核电厂机组正常运行期间，封闭母线压力户外部分处于偏低甚至在负压状态下，在发生台风、暴雨等恶劣天气情况时，可导致环境中潮气灰尘进入腔室，造成封闭母线绝缘下降，严重者会触发绝缘监测报警。同时，绝缘低的情况进一步恶化时存有一次主回路对地放电风险。某核电厂1号机组第2次大修（F102）维护阶段发现并验证，离相封闭母线压力运行监测值低于维修手册的标准要求，存在压力偏低情况，给设备安全运行带来隐患，本文针对该情况探究其根本原因，找到解决方案。

2 同步并网系统功能简介

同步并网系统（GSY）的主要功能是将发电机和主变压器连接起来并向电网输送电能，为发电机、变压器调节及保护用电压/电流互感器提供一次信号，具体功能包括：①将发电机电能输出;②实现机组与电网的并网、解列和故障保护功能;③冷却发电机出线端子并防止端部氢气聚集。

GSY系统离相封闭母线是用于连接发电机和主变压器用，主要由铝导体铸体，铝外壳和绝缘体组成。正常运行期间，强迫风冷系统启动用于封闭母线冷却，微正压装置用于封闭母线压力测量、补气调节和报警监测。

某核电厂1、2号机组自投运以来，封闭母线压力一直处于偏低状态，运行监测值在2～3mbar之间（1bar=1×105Pa），远低于维修手册标准要求（8～15mbar）。另外，封闭母线供气压力为7～10bar，经过三级减压并且阀门全开后补气压力已经达到上限60mbar，如母线出现大型破口或气密存在恶化情况，微正压补气装置不具有进一步调节提升的能力，封闭母线运行监测值将持续走低。

3 原因分析

3.1 设备状态分析

封闭母线系统为北京电力设备厂供货，通风流量为42000m3/h，风压为1721Pa，风机转速为1480r/min。

因封闭母线附属设备微正压补气装置进行封闭母线的补气、测量和报警功能，运行压力监测点安装在封闭母线B相风机进口位置，当强迫风冷系统装置停运时，测量的是封闭母线的三相平均压力，当强迫风冷系统装置启动时，测量的是封闭母线B相的回风压力，而在风机的回风口，压力接近整个风机扬程的最低点，所以压力最低。封闭母线微正压补气装置通过外部的气源向封闭母线补气，以抬升整个封闭母线的压力，在风机停运阶段是对三相封闭母线压力的整体抬升，在风机启动阶段，是对强迫风冷系统压力曲线的抬升，重点在于消除负压区域，保证封闭母线大部分为正压。根据已知核电厂封闭母线负压问题处理的经验来看，微正压装置补气流量的大小对压力的抬升有直接影响。

3.2 封闭母线气密性影响

为了有效验证封闭母线气密性对于压力监测偏低的影响，在F102大修期间，对封闭母线进行气密查漏工作，后续对发现的漏点进行密封堵漏工作，堵漏前进行气密试验，经比对气密试验标准曲线，结果为5.5%，堵漏后再次进行气密试验，结果为2.7%，堵漏效果显著，试验结果优秀（标准为<5%）。但封闭母线运行监测值为4mbar，依然不满足维修手册标准要求。

由此分析封闭母线气密效果优劣对于运行监测值偏低的贡献率较低，并不是其根本原因，见表1。

3.3 補气管线节流

封闭母线B相补气及测量回气压力，补气和回气管外径均为20mm，现场管线与安装图纸保持一致;相较于同类机组所采用的金属管线不同，某核电厂封闭母线微正压补气管线采用的为铝塑管线，存在管线老化气密性不足的缺陷，并且在补气管线弯管接头外径实测为15.44mm，为尺寸最小位置。另外，在微正压装置与补气管线的直通管接头处，为变径连接，此处内径实测为12mm，对于微正压装置管线的补气节流影响较大。

为了验证微正压装置补气管线节流效应对于封闭母线压力的影响，在F102大修期间，使用外径25mm的临时管线替代微正压装置补气铝塑管线，对封闭母线进行冲压试验，待稳定后封闭母线静态压力稳定在8mbar。相较于原始管线静态压力在2～3mbar，加装临时管线提升了封闭母线整体运行压力，效果明显，侧面验证了提升补气通流量，降低补气管线的节流可有效提高封闭母线压力，为后续的改造方案实施提供了强有力的佐证。

4 处理方案及效果评估

4.1 处理措施

4.1.1 更换补气管线

原始安装的补气和测量管线为铝塑材质，外径20mm，内径16mm。改造选用的管线为不锈钢管，外径25mm，内径22mm。在提升补气通流量的同时有效提升了抗震动和抗老化性能。

4.1.2 更换弯管转接头

原始安装的弯管转接头为铜材质，外径20mm，通过更换改造的方式，现场选用的转接头为不锈钢转接头，外径25mm，并且接头为外包围管线设计。

4.1.3 更换直通转接头

原始安装的直通转接头为三段式变径铜接头，外径最小位置为12mm，现场选用的直通转接头为一段式不锈钢接头，外径25mm;通流尺寸有较大提升，节流效果有较大改善。

4.2 改进效果

采用上述方案对封闭母线微正压装置实施改造后，进行气密性试验，待动态平衡稳定后封闭母线压力监测值为21mbar，较改造前压力监测值（2～3mbar），效果显著。

同时鉴于目前封闭母线改造情况和密封状况，并且结合微正压装置的表计要求（运行期间封闭母线运行监测压力设计要求在8～15mbar），项目组模拟运行工况进行了相关试验。

启动强迫风冷系统风机，通过观察微正压补气的出口压力表，控制补气流量在25mbar，微正压装置压力监测表计GSY001LP显示在10mbar。另外，鉴于流量上限为60mbar，较改造前有较大的调节空间。随着后续春夏等环境变化，运行功率状态不同，并网与否等均可能造成压力上下稍显浮动，可通过调节柜内的阀门开度来实现封闭母线压力的相对恒定。

5 结语

通过对某核电厂1号机组GSY系统封闭母线微正压装置管线，弯管/直通转接头的改造更换，有效降低了微正压装置补气管线回路的節流效应，解决了封闭母线运行监测压力偏低的问题。对整个系统而言，提高了GSY系统封闭母线的运行可靠性。该方案简单实用，对电厂其他机组微正压装置的改进具有一定借鉴意义。