“华龙一号”主控室照明系统设计

徐迎秋，路进军

（中国核电工程有限公司，北京 100840）

主控室照明关系到操纵员的身心健康、工作效率，其设计应满足核电厂主控室人因工程的要求，同时兼顾有限室内空间的照明品质、照明形式及经济合理性。“华龙一号”主控室照明系统为主控室提供正常照明和应急照明。本文介绍了主控室照明质量要求、照明灯具及光源的选择、抗震设计以及供电电源的配置，重点阐述了照明设备抗震等级的优化、供电电源配置的多样性以及增设的72 h安全照明特点。

1 设计思路及理念

“华龙一号”主控室照明满足 HAF 102—2016《核动力厂设计安全规定》对照明系统的要求，遵照GB 50034《建筑照明设计标准》中的强制性条文，依据 Q/CNNC HLBZ DB 1—2019《“华龙一号”核电厂照明设计要求》进行设计。主控室是无窗构筑物，照明设计满足国家标准对照度水平、照度均匀度、眩光限制、光源颜色和反射比等照明质量的要求，同时满足抗震、人因工程以及功率密度限值的要求[1-3]。

2 具体设计内容

2.1 总体要求

主控室的照明系统由正常照明和应急照明组成。应急照明包括备用照明、疏散照明和安全照明。主控室照明系统的设计达到以下照明质量指标要求。

2.1.1照度

正常工况下，主控室的照明由正常照明、备用照明及72 h安全照明共同提供，平均照度为500 lx，最大为750 lx，最小为200 lx，可调。如在以后的使用期间出现光效下降，应对灯具及时进行更换或维护。

主控室内设有安全照明，包括以下两类：

一类为布置在后备盘区常亮的72 h安全照明，由72 hUPS电源供电。在电厂内外交流电源失去时，为安装有72 h监测设备的盘面提供不低于200 lx的照度。

另一类为设置在主要操作区及维修区的安全照明。正常工况下，此类安全照明不点亮。在所有厂内和厂外电源均失去时，主控室内的正常照明和备用照明熄灭，主要操作区安全照明点亮，提供不低于200 lx的照度；维修区安全照明点亮，提供不低于50 lx的照度。此类安全照明持续工作2 h以上。

主控室的出入口设有常亮的出口标志灯和疏散照明灯。在失去所有厂内和厂外电源时，主控室内的正常照明和备用照明熄灭，疏散照明点亮，为出入口提供不低于10 lx的照度。疏散照明持续工作2 h以上。

2.1.2照度均匀度

照度均匀度不小于0.7。

主控室各区域照度及均匀度要求值如表1所示。

续表

2.1.3眩光限制

眩光的限制满足统一眩光值（UGR）不大于19[3]；为了减轻操纵员的疲劳和眼睛困倦，室内尽量避免存在阴影，照明系统采用漫射光源。

2.1.4调光

主控室根据功能分不同的区域，主控室照明相应分成不同的照明区域，为满足每个区域的照度要求，分别设置调光开光进行独立控制和调节。

2.1.5亮度比

为保证操作员有效地观察目标，作业区域与周围区域之间的亮度比应不超过《“华龙一号”核电厂照明设计要求》所列的数值。

2.1.6反射比

推荐的主控室各种表面的反射比见《“华龙一号”核电厂照明设计要求》。具体值由供货商计算，并提供给买方复核，供货商再根据复核后的结果重新进行照度计算。

2.2 照明灯具及其附属装置的选择

主控室区域选用荧光灯及筒灯灯具。选择的照明灯具、镇流器应通过国家强制性产品认证。在满足眩光限制和配光要求条件下，应优先选用效率高或效能高的灯具。

2.3 光源的选择

采用的三基色荧光灯满足以下要求：

显色指数不低于85，色温3 300～4 000 K；平均寿命≥24 000 h。

采用 LED应符合《“华龙一号”核电厂照明设计要求》中5.2.7用于长时间工作或停留场所的要求。

2.4 照明设备的布置

照明设备布置应满足下列要求：

（1）按照主控室功能分区进行照明设备布置，每个区域设置独立的调光装置；

（2）满足照度和照度均匀度的要求；

（3）功率密度值应符合《“华龙一号”核电厂照明设计要求》的要求；

（4）应提供足够的照明点以保证不会产生任何阴影；

（5）应限制直接眩光和反射眩光；

（6）需要接地的照明设备应配备接地端子，使其与全厂接地网连接，可靠接地；

（7）应与主控室设计相互协调，满足《主控室环境噪声治理与室内装修技术规格书》的要求。

照明设备、附件及布线的设计安装应考虑运行后的维护要求，应便于维护和检修。

2.5 抗震要求

主控室照明设备及其附件，配电系统的所有照明配电盘、箱、接线盒及电缆敷设通道的抗震类别为抗震 1类，即在安全停堆地震（SSE）[4]期间及之后，保持其功能。

对照明设备及附件进行抗震鉴定时，选用相应工程的主控室顶棚所在楼层的反应谱，应考虑10%的裕度。

抗震鉴定试验应按照 5次 1/2SSE加 1次SSE进行试验，选取的阻尼比建议为5%。

2.6 照明控制

主控室照明采用分区调光控制方式。由UPS供电的主控室安全照明为常亮，其余安全照明在正常照明和备用照明失去的情况下瞬时自动点亮。

2.7 主控室照明供电电源配置

正常照明及备用照明由柴油机作为后备的应急电源系统的不同序列供电，交叉均衡布置。这样可以在一个序列发生故障时，另一个序列能够为主控室提供的连续均匀的照明，其平均照度不低于200 lx。

72 h安全照明分别引自A、B两组72 h交流不间断电源系统，此电源系统是为应对全厂断电同时叠加严重事故工况下非能动安全系统设备的需求专设的。

主要操作区及维修区的安全照明和疏散照明由专设 220 V直流蓄电池组供电（独立持续供电2 h）。在正常工况下，该蓄电池组由A或B序列交流应急配电系统供电。在失去所有厂内和厂外电源超过 2 h的情况下，该蓄电池组通过手动切换到 400 V全厂断电柴油发电机组供电。主要操作区安全照明和疏散照明保持点亮状态。

3 优化及创新

3.1 首次研制并采用抗震1类的照明设备

依据HAF 102—2016《核动力厂设计安全规定》6.7.6照明系统：在运行状态和事故工况下，必须为核动力厂的所有作业区提供充足的照明”，结合福岛事故后的经验反馈，对已建的二代核电厂的主控室照明进行分析，发现其设计上只考虑了结构的完整性，没有考虑安全停堆地震（SSE）期间及之后为主控室特定区域仍提供照明的工况。

鉴于此，在设计三代核电厂主控室照明系统时，进行了如下设计优化：将主控室安装的照明灯具（包括光源）、其固定支架、配电系统以及电缆敷设通道均设计为抗震 1类。由于配电系统以及电缆敷设通道已经有相应的设备满足要求，所以“华龙一号”设计优化的重点就是研发出满足抗震 1类要求的照明灯具（包括光源）、其固定支架以及接线盒。

通过与厂家的联合研制，在历时两年的抗震照明设备研制过程中，对主控室光源的选择、抗震鉴定试验时采用的支架结构、采用楼层反应谱的包络性以及设备的内部抗震结构进行了认真细致地研究，列出了需特殊研制的部件，制定了对策及详细的研发计划。抗震试验前，编制了抗震试验大纲，并邀请相关专家对抗震试验大纲进行评定。在后期的研发中完全落实了专家的意见，为抗震试验的顺利进行奠定了坚实的技术基础。

抗震试验前，对照明设备进行基准性能试验，并依据使用的环境条件对样机进行了老化试验，之后在同济大学振动台试验室进行了抗震鉴定试验。抗震试验时X、Y、Z三方向的TRS（试验反应谱）均上包络了RRS（要求反应谱）。试验过程中，对被试照明设备进行功能监测，监测结果表明，在5次1/2SSE抗震试验和1次SSE抗震试验时，核岛照明设备能保持正常功能，未见异常。试验后，对照明设备又进行了基准性能试验，试验结果表明照明设备参数无异常变化，符合要求。试验表明，被试设备完全满足抗震试验大纲提出的抗震要求。最终共计10套照明设备均通过抗震鉴定试验。该项目于2016年11月20日通过了江苏省经济和信息化委员会鉴定，并申请了两项专利。

灯具设计有如下创新点：

（1） 主控室灯具（包括光源）满足抗震 1类要求。

在结构设计上，按抗震 1类要求，根据荧光灯管的长度，考虑两端灯座与灯管之间的配合，在地震状态时不受扭曲力损坏。在制造上，重点关注加工的零部件的尺寸精度。组装上做到准确定位，其目的是避免照明设备在地震下产生应力、扭曲、脱落现象。在材料选择上符合核电厂主控室防火要求。

（2） 主控室灯具防眩光，满足人因工程要求：

为保证主控室照明品质，研制了可用于直接照明形式的无眩光灯具。这为国内核电厂主控室照明提出了一种全新理念，研制的嵌入式漫射荧光灯（无眩光灯具）能够使光线更加柔和、更均匀、不会产生亮斑、亮线，提高了光的利用率，同时避免光线直射人的眼睛，使操纵员观看、读数时无直接眩光干扰。

（3） 在灯内设置了数字化无级调光电子整流器，可实施 0～100%范围的舒适调光。对主控室照明实行照度调节与控制，为数字化主控室提供了管理运行的基础数据。

本次设计的主控室灯具，在技术参数上达到了国际水平，性价比上优于三门核电厂从美国采购的同类灯具，在国内以及国际核电厂中均具有经济技术的竞争性和很大的市场需求。产品已经应用于福清核电5、6号机组及巴基斯坦卡拉奇K-2/K-3核电项目。

3.2 首次为后备盘设置常亮的72 h安全照明

根据主控专业提资要求：在全厂断电柴油机丧失且临时电源未能接入的情况下，为保证在主控室对非能动系统72 h的监控需求，主控室照明系统应保证在72 h蓄电池供电下，为后备盘的特定区域提供72 h专用照明，照度不低于200 lx。

为此，在后备盘区域设置了常亮的72 h安全照明，分别引自A、B两组72 h交流不间断电源系统，此电源系统是为应对全厂断电同时叠加严重事故工况下非能动安全系统设备的需求专设的。

同时主控室内保留了 M310堆型设置在主操作区域和维修区以及走廊的平时不点亮的安全照明，由照明自设的 2 h蓄电池组和全厂断电柴油机电源供电。两种安全照明共同为严重事故下操作员处理事故和主控室可居留性提供条件。

4 结论

“华龙一号”主控室照明系统在照度、照度均匀度、眩光等指标上满足核电厂主控室人因工程要求，照明功率密度限值满足节能要求。本设计在已有工程的基础上，首次研制并采用抗震1类的照明设备，首次为主控室后备盘区设置了72 h安全照明，灯具设计在抗震结构、防止眩光以及调光等方面进行了创新，功能可靠，为严重事故下操作员处理事故和主控室可居留性提供了条件。