秦山二期扩建工程重要负荷供电方式的改进及对运行的影响

罗泳

摘 要

本文总结了秦山二期扩建工程重要负荷供电方式的改进措施。涉及反应堆保护系统（RPR）控制机柜电源、电厂过程仪表控制系统（KRG）机柜电源、汽机电液（DEH）控制系统控制机柜电源等重要负荷。改进采用自动或手动双路电源切换、增加柴油发电机备用启动逻辑等方式进行。通过对这些改进措施的研究，分析这些改进措施实施后对机组运行的影响，并对这些改进措施实施后存在的问题进行了分析讨论，提出了后续的完善建议。

关键词

供电方式改进;电源可靠性

中图分类号： TM621;TN86                 文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.053

0 前言

秦山二期扩建机组是1号机组的翻版加改进，根据厂内厂外的经验反馈和国家核安全当局的要求实施了一系列重要改进，使机组的可靠性得以较大提升。对于核电厂而言，电源的可靠性自始至终都是一个重要问题，对于厂内重要负荷的供电亦是如此。扩建机组对厂内负荷进行了梳理，对一些重要负荷的供电方式实施了一系列改进。这些重要负荷的供电改进包括重要控制系统机柜电源的自动切换双路电源供电改造、增加另一机组柴油机备用启动供电、对供电连续性要求较高的负荷设置双路电源等。这些改进措施的实施进一步提高了机组运行的可靠性，增加了运行的灵活性，简化了事故处理程序。本文将总结扩建机组重要负荷供电方式的改进措施，并对其中的一些不足，提出改进建议。

1 具体改进措施

1.1 改进措施一：对重要仪用电源实施自动切换双路电源供电改进

1）KRG 控制柜双路供电改进。KRG控制柜为核电厂电站过程仪表控制系统机柜。它对一回路所有系统及二回路一些重要控制系统起着控制和保护作用，负责将来自工艺过程系统的控制保护仪表的测量信号处理后，输出特定的控制，报警信号。KRG 控制柜若失去，核电站重要的调节系统将失效，可能导致重大的机组瞬态。KRG 控制柜原供电方案为从核岛不间断电源系统引入220伏交流电源，以环形连接方式供电。为此扩建机组对KRG 控制柜实施了自动双路供电改造。来自核岛不间断电源系统的一路电源保留，增加另一路来自常规岛的UPS电源。两路电源送到KRG各机柜电源箱后通过ST1-B组件实现两路电源的自动切换。ST1-B是一个电源接收切换装置。可同时接收两路220V电压源，选择一路输出。ST1-B自动选择电源的工作方式：当两路电源都正常供电时，ST1选择主电源核岛UPS供电;当主电源电压下降到90%（大约在198VAC）时，ST1-B切换到备用电源常规岛UPS;当主电源电压上升到95%（大约在210VAC）时，ST1-B切换回主电源。该项改进实施后，极大地提高了核电厂过程仪表控制系统供电的可靠性，简化了事故处理。

2）反应堆停堆系统机柜和反应堆专设系统柜自动双路供电。停堆柜和专设柜改进前分别由核岛UPS电源供电，但只有一路UPS供电。由于停堆和专设柜内逻辑处理为负逻辑，其逻辑机柜失去电源将导致保护误触发。停堆系统输出柜因为是负逻辑（失电动作），故停堆命令将误发。专设机柜因其输出柜为正逻辑（得电触发），通常情况下核岛不间断失去电源将导致专设系统拒动。为确保反应堆安全，避免出现停堆系统误动和专设系统拒动，扩建机组对停堆柜和专设柜实施了双路电源改造，在保留原电源的基础上，A/B两列分别增加能自动切换的核岛UPS电源。改进实施后，单纯一条不间断母线失去电源，已不会因为供电问题造成反应堆误停堆和专设安全系统拒动作，在保证安全的基础上提高了经济性。

3）DEH机柜、DCS机柜以及GME机柜双路电源自动供电。二期扩建工程在常规岛实施了DCS系统数字化改造。为增加DCS系统供电的可靠性，减少DCS故障对机组正常运行带来的影响，扩建机组对DCS机柜和DEH机柜均实现了双路电源自动供电。同时为增加两路供电的电源的独立性，扩建机组增加了一路UPS电源，从电源方面进一步增加了供电的可靠性。上述改进实施后，可有效避免一个DCS机柜失电对机组造成影响。1机组就曾因DCS机柜故障造成机组状态扰动。

4）气动閥电磁阀的双路供电改进。对于核岛部分主要有蒸发器辅助给水泵出口流量调节阀电磁阀的双路供电，对于常规岛而言，常规岛各个电压等级的电磁阀基本上都实现了双路供电。辅助给水泵出口流量调节阀的供气管线上串联有两个电磁阀，两个电磁阀任何一个失电，辅助给水泵出口流量调节阀都将因失去压空而回到全开的故障安全位置。此时控制室将无法调节辅助给水泵出口流量，导致全流量向蒸发器注水，进而导致对反应堆一回路造成过度冷却。为控制蒸汽发生器的给水流量，只能通过现场手动调节，既浪费事故处理时的宝贵人力，又无法实现蒸发器水位的精确控制。对此扩建机组给辅助给水泵出口流量调节阀的电磁阀电源实施了双路供电，增加一路直流电源并通过中间继电器的方式，实现电磁阀电源的自动切换。扩建机组在常规岛重要的气动阀的电磁阀电源也实现了双路自动供电。这些电磁阀包括AST电磁阀、OPC电磁阀、旁排系统排放阀的电磁阀、正常紧急疏水阀的电磁阀等。

1.2 改进措施二：重要负荷增加两路电源，通过手动切换方式实现电源切换改进

1）LRT系统的增设。LRT系统是大修再供电系统，能保证一些重要负荷在其相应配电盘停运时能保证其供电。通过该系统可简化母线停役时的再供电过程，同时防止再供电的电缆临时铺设导致的防火屏障破坏。需要再供电时切换通过插拔插座的方式进行，运行操作起来相对简便。由于LRT系统的增设，在正常运行时一些380V/220V交流母线故障失电时，其下游的重要符合能通过LRT系统紧急恢复供电，限制母线失电对机组状态的影响。

2）交流母线控制用直流电源的双路供电改进。对于常规岛6kV母线和核岛公用6kV母线对于其110V直流控制母线都设置了双路供电的方式。110V直流是6kV配电柜的直流操作电源，失去110V将导致其下游的接触器负荷跳闸和断路器负荷保持初始状态但无法操作。此时由断路器供电的负荷，工艺系统的保护信号和开关柜本身的电气保护信号均不起作用。这时如果出现紧急情况，只能通过就地停运按钮或者停运整体母线甚至整个常规岛厂变的方式实现对设备的断电。为限制母线控制电源丧失的后果，同时增加运行方式的灵活性，扩建机组对常规岛6kV母线和核岛公用6kV母线提供两路110V直流电源，通过手动切换的形式实现。改进实施后增加了检修计划的灵活性，在故障处理时，可利用双路电源进行切换，恢复6KV母线的直流控制电源，以限制事件后果。

1.3 改进措施三：核岛重要220V交流仪控电源备用柴油机供电改进

核岛重要220V交流仪控电源（以下简称LLS）为核电厂最终的仪控电源，提供核电厂设计基准事故下重要仪控电源的供电。扩建机组每台机组各设置一台小柴油发电机供本机组的核岛重要仪控电源。为提高供电可靠性，扩建机组在本机组LLS柴油发电机机启动失败的情况下能自动切换到另一机组的柴油机供电。当本机组的LLS柴油发电机组收到应急启动信号但启动不成功时（如3次启动失败、启动用蓄电池电压低等），设置有启动另一组LLS柴油发电机的逻辑。通过启动备用柴油机的逻辑设置，充分利用了相邻机组的柴油发电机资源，进一步提高了核岛重要220V仪控电源供电的可靠性，确保核电厂事故情况下的机组状态控制。

2 改进后的不足分析

1）双路电源自动切换装置可用性的验证问题。对于重要负荷采取了双路电源自动切换，以保证这些重要的负荷在失去一路电源时仍能正常工作，從而保证机组的正常运行。但该功能的实现有赖于自动电源切换装置的性能，在自动切换装置性能下降甚至故障的情况下，可能无法实现其预定的功能。改进后的自动切换装置没有设置性能监视装置，从而无法及时发现其故障。为发现其故障只能通过试验的方式进行，但由于负荷的重要性，一般无法在正常运行时进行在线试验，需要考虑自动电源切换装置的预防性维修问题以及在机组停运检修时对其进行定期试验验证装置完好的问题。

2）对于自动电源切换装置，由于其在一路电源发生故障时能无扰自动切换后，运行人员从负荷运行是否正常方面无法发现电源的切换动作。通常情况下备用电源的可靠性无主电源的可靠性高，长时间备用电源供电情况下，实际造成设备可靠性降级。对此建议增加电源切换的报警功能，方便运行人员发现故障，对于无法设置报警的电源切换装置建议相关专业需定期巡查电源自动切换设备运行情况。

3 结束语

通过对扩建机组重要负荷供电方式改进措施的分析，我们可以发现这些改进措施实施后，机组运行的安全性和经济性有了很大提高，机组正常运行时由于电源故障而导致的运行瞬态将极大地减少。由于双路供电的设置尚需实际运行的检验，本文也提出了一些对双路供电的一些改进建议，供后续改进时参考。

参考文献

[1]《高级操纵员模拟机培训教材》秦山第二核电站培训教材.

[2]LLS系统手册[S].

[3]LRT系统手册[S].

[4]《扩建机组差异教材》秦山第二核电站培训教材.