秦山核电厂主控室更新的最小系统设计及实践

罗敬平，蒲晓彬，盛建华，宋 洋，陈子明

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

主控室是操纵员控制核电厂主要功能所必需的人机接口设施，使核电厂在正常和事故工况下安全有效地运行，控制室分为主控制室及应急控制室。因控制室盘台及安装基础存在PSR弱项、部分安全设备不满足1E级要求和技术过时等原因，秦山核电厂在第十八次换料大修期间实施了控制室盘台改造项目。改造期间，新盘台调试完成前主控室及应控室不具备原设计功能，部分设备仍需保持运行或备用状态，以保障乏燃料池冷却安全、电厂供电安全及消防安全，即改造期间的最小系统，以及需要保障电厂操纵员对机组的有效监控与人员调度。作为中国大陆第一个实施主控室整体改造的项目，如何保证以上功能无可供借鉴的经验，也没有明确的标准。

经过多方论证与沟通，通过对比最终安全分析报告第16章技术规格书的条款、电厂针对换料大修的安全管理程序，以及考虑电厂实际运行需要，项目组识别并建立了主控室更新的最小系统，形成了一套系统性的工作方法，改造期间设置了临时控制室。本文对主控室更新的最小系统设计及实践进行系统性的介绍，以便给其他电厂实施类似改造项目时做参考。

1 最小系统与设备的筛选

1.1 最小系统的筛选原则

最小系统的筛选基于以下原则执行。

为降低因改造带来的风险，主控室更新选取的窗口为堆芯无料期间，该工况作为分析需保持运行及备用状态设备的基础。

为保证改造期间的系统设备状态满足电厂安全及正常运行需求，另一方面因堆芯无料状态下大部分系统可以停用，为降低临时变更接线过程中引入的其他风险，改造期间需可用的系统与设备数量应保持合理可行尽量少的水平，即最小系统。

1)最小系统需包含堆芯无料状态下技术规格书中有可运行性要求的系统与设备。

2)最小系统的设置需满足电厂停堆核安全管理的相关要求。

3)最小系统的设置需满足电厂实际运行需要。

4)最小系统又分为在临时控制室监控和转就地监控，根据需要进行进一步筛选。

1.2 最小系统的筛选流程

(1)分析电厂技术规格书及其他安全管理文件，确定满足核安全的最小系统设备

秦山核电厂在法规与制度方面对系统与设备可运行性有硬性要求的有两份文件，即《秦山核电厂最终安全分析报告第16章 技术规格书》与《停堆核安全管理(秦一厂)》。

严格来讲，西屋技术规格书体系中堆芯无料状态无对应的适用模式，为保守起见，最小系统的梳理时认为运行限制条件适用范围为“全部模式”或“燃料组件在燃料贮存池”相关的系统设备均需保持可运行性；堆芯无料期间需满足的核安全功能有交流和直流电源、乏燃料池冷却，最小系统的设置需满足相关要求。

经过梳理，以下由主控控制或监视的系统需保持可运行，以满足堆芯无料状态下的核安全要求，见表1。[1]

(2)从改造期间的实际电厂运行需要进行分析，确定其他需可用的系统设备

因为运行电厂的特殊性，即使堆芯无料期间，仍有许多非安全相关设备需保持可用性，实际执行时主要考虑了以下几个方面的因素：

1)重要箱槽液位的监视及重要地坑的排水系统，监视及应对可能出现的因检修工作或设备误动导致跑水事件；

2)因改造时间长，常规岛设备因执行设备保养需投用的设备与监视的参数；

3)为保证大修期间的检修用电、电梯、厂房照明及需运行的部分非安全功能系统的可用性，而需保持运行的场内配电系统；

4)厂房的通风系统；

5)因主控室改造施工导致系统停用时间长，为增加必须可用系统的冗余性，在无检修工作的情况下，尽量保证厂内外电源系统、备用海水系统、备用设备冷却系统的可用性；

6)以上系统相关的参数及报警指示。

1.3 临时控制室控制的系统与设备的确定

因临时盘台盘面空间及临时电厂计算机系统可接I/O点数量的限制，需进一步筛选布置在临时盘台及临时电厂计算机的设备及信号，其他最小系统相关设备及信号转由现场运行人员操作及监视，筛选使用的原则如下：

(1)完全由就地控制的功能可实现性

根据原设计，部分设备仅能在主控盘台实现其功能，不具备就地控制的条件，只能布置在临时盘台。例如220 kV线路开关的同期操作相关设备、01号厂房内消防水阀门等。

(2)各岗位协调操作的便捷性

部分设备的操作需要关注多个相关参数、根据参数变化及时进行调整，而就地不具备在操作地点集中监视相关参数的条件，需要将其操作开关布置在临时盘台，需集中监视的参数由临时电厂计算机实现。例如海水泵启停时需要根据泵出口压力、流量对其出口蝶阀开度进行调整。

(3)设备及参数的重要程度性

虽然设备及参数完全可以在就地操作及监视，但考虑到其重要性，出现异常后如不能及时确认及响应可能造成比较严重的后果，需要将其操作开关布置在临时盘台，参数的监视由临时电厂计算机实现。如6 kV/380 V 各配电段的电压、设备冷却水波动箱补水阀的控制等。[2]

2 最小系统的工程实现

虽然大部分设备本身具备就地操作功能，但需增设临时控制室来实现重要设备参数的集中监控，以降低人因事件，保障操纵员对电厂有效控制。

2.1 临时控制室位置的确定

通过设置临时控制室，作为主控室不可用期间的机组临时运行调度中心，以及布置实现临时系统控制功能的临时盘台。本次改造时临时控制室位置的确定基于以下因素：

1)因临时盘台的接线需从原主控盘台转接，临时控制室的位置需考虑转接线的便捷性；

2)临时控制室的空间大小需满足临时盘台及人员值班工位布置的需求；

3)临时控制室应尽可能靠近原主控室，便于当班主控人员快速执行主控室与临时控制室的切换。

2.2 最小系统整体设计思路

因临时控制室仅为供改造期间临时使用，设计时采用以下标准：

1)临时盘台、机柜及设备的设计基准为抗震二类；

2)设计中考虑人机接口和人因工程，标准与正式盘台一致，如的确因空间所限导致无法满足标准，须经设计院及运行人员共同评价认可；

3)设计院对临时控制室的通风、照明、防静电等方面进行设计、评估。

临时控制室布置4个值班工位，因改造导致主控室不可用期间机组运行调度中心转移至临时控制室，期间仍保持至少一名值长、三名操纵员的配置，满足管理程序对运行值持照人员的配置要求；临时控制室各岗位配备的调度电话及号码与主控室一致。

临时控制室设置3个临时盘台，用于安装临时系统所需的各种控制和显示设备，主要包括各种硬接线的显示和控制设备及临时电厂计算机系统操作站。

2.3 电气设备信号处理方案

主控盘台改造期间，原主控盘台设备的接线从盘台下的电缆孔洞放至主控盘台下的电缆夹层，在该电缆夹层布置了57个临时转接箱，电气接线转接至电气转接箱。通过接线方式的处理，保证临时盘台设备(临时盘台控制的设备都是电气设备)及转就地控制设备的可用性。

电气临时盘台实现了电厂在换料大修及控制盘台改造期间厂用电及各系统的可用性，报警、故障等信息通过临时计算机系统实现。

施工阶段，针对主控盘台涉及的电气设备，将所有控制电缆抽出转接至临时转接箱，并在临时转接箱进行适当的跳线和短接，再送往临时盘台和其他设备及控制屏，实现临时盘台控制期间需要的各项控制和保护功能，处理方案原理示意见图1。

图1 电气信号处理方式图

3 最小系统调试工单拆分及计划安排

为保证设备控制地点由主控盘台往临时盘台的有序转移，设备转接/调试工单拆分与计划安排采用了以下原则：

1)始终保持至少一个安全系列的电源/设备可用，该原则贯穿整个设计及施工过程；

2)先安排安全A列设备的停役检修工作，期间同步开展安全A列转临时盘台/转就地控制设备的线路转接与调试工作；待安全A列全部调试正常并在临时盘台/就地运行正常后，再安排安全B列的停役检修和其中部分设备的转临时盘台/转就地控制线路转接与调试工作；

3)其他非安全C类设备的转临时盘台/转就地控制的转接及调试工作在安全B列设备停役前完成；

4)转临时盘台/就地控制的设备先不安排与主控控制回路有关的预维工作，待第二次停役、往主控新盘台转接期间再安排，以便结合新盘台的调试进行预维后的传动工作；

5)对报警系统信号和电厂计算机信号进行拆分，拆分成相应设备功能组相关报警/电厂计算机信号，如220 kV 2P59线路相关的报警/电厂计算机信号、报警和电厂计算机信号的转接和调试工作，在设备功能组完成转接工作、开始传动调试前完成离线调试工作(从信号源头端子加新号验证)，确保设备功能组调试期间信号验证的完整性。[3]

4 结论

通过第十八次换料大修期间的运行实践，所选定的最小系统圆满完成了主控盘台因改造而不可用所需实现的正常运行功能和备用安全功能，实现了新老盘台的过渡，为后续其他电厂实施类似改造项目时积累了可供参考的经验。在该运行实践上有以下经验：

1)确定了主控室更新期间最小系统及设备的筛选原则及流程；

2)探索了主控室更新期间最小系统的设计原则及实践经验，尤其是电气、仪控信号的处理方法。