一种核电厂控制室盘台专用测试装置的设计与应用

郭少杰，钱厚军，陈子明，周 攀，张 旭，赵振华

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

秦一厂30万千瓦级机组主控盘台改造是30万千瓦级机组运行许可证延续项目(OLE)中的特大变更项目，采用盘台整体更换方案，重新安装新盘台。为测试制造厂盘台内部接线正确性，需进行出厂前的回路验证工作，项目团队针对性地自主开发了一套主控制室盘台设备调试专用测试装置(简称“测试装置”)，提高了测试效率，保障了盘台的按时交付。

1 设计方向

1.1 需求分析

主控室盘台为1E级盘台，因工期紧、间隔特别多、重复性高，在进行回路验证时,若用传统的高压断路器、阀门、风机等执行机构(简称“执行器”)进行调试，会遇到以下问题：

1)执行器反复的分合闸操作会缩短设备寿命，给其机械机构带来不利影响；

2)实际在役执行器一般体积庞大，不便移动，甚至有特殊的投运环境，不满足便捷性要求；

3)执行器损坏后维修成本高，维护工作量大。

基于上述问题，设计的测试装置要代替高压断路器、阀门等执行机构，接受主控盘台发来的跳合闸命令。设计的测试装置要有以下几大功能和特点：

1)以测试装置代替实际的执行器，接受主控盘台发来的跳合闸命令；

2)可以用测试装置代替主控盘台或继电保护装置发出跳合闸命令，传递给执行器，对执行器进行跳合闸测试；

3)测试装置电路简洁，电器元件易采购，性价比高，小巧轻便。

1.2 方案选择

设计初期制定了两种方案：一种基于继电器硬件直接搭建的方式；另一种是基于PLC控制的方式。结合秦一厂118大修主控盘台改造项目时间紧、任务重的实际情况，继电器型更加简单、可靠、直观，遇到设备异常情况易于处理，仅需要使用人员有基本的电气检修经验即可，不需要额外的PLC编程培训。参考一些模拟断路器的设计[1，2]并结合实际需要，最终确定使用继电器硬件搭建的设计思路。

2 测试装置设计

2.1 系统结构

测试装置主要由电源变换、操作控制、逻辑控制、电源输出、馈入/馈出及机箱等配套组成。图1所示为系统结构图。

图1 系统结构图

2.2 详细设计

详细设计如图2所示，装置包括电源开关F1、降压变压器T、闪光继电器SGJ、双线圈继电器1M、信号继电器F、闪光测试按钮AN1、合闸按钮AN2、分闸按钮AN3、第一指示灯1H、第二指示灯2H、第三指示灯3H、第四指示灯4H。

图2 详细电路图

2.3 外观设计

模拟装置采用工程塑料材料定制，尺寸约在35 cm×30 cm×20 cm。前面板设置主电源开关、合闸/分闸按钮、合闸/分闸状态指示灯、电源插座(标准香蕉插座红色正极、黑色负极)、外围接口节点插座(标准香蕉插)等。外观设计图与实物如图3所示。

图3 外观设计图与实物图

3 应用举例

如图4“应用举例原理图1”中矩形框内所示为测试装置模拟的高压断路器部分，对于实际现场内部结构不做深入研究。主控盘台改造主要是转换开关、指示灯进行了更换，即图4中云线所示部分，盘台出厂验收也主要是针对与之有关的控制回路进行功能验证。

图4 应用举例原理图1

如图5“应用举例原理图2”所示，其他诸如电动机、阀们控制回路的功能验证也具有相似性。

图5 应用举例原理图2

将接线完成后，对控制回路进行功能验证，主要为主控盘台状态指示灯、测试装置状态指示灯及动作情况，在转换开关不同位置下应显示、动作正确。

秦一厂118大修盘台验收调试团队，利用该测试装置，验收期间查出并解决共计127项整改项(问题)，为保障秦一厂118大修主控盘台的按时投运与顺利复役争取到了极为宝贵的时间，也为以后其他延寿项目积累了出厂验收调试经验。

4 应用前景

此次秦一厂30万千瓦级机组主控室盘台改造属于国内核电厂首次实践，具有示范效应。该测试装置具有电路简洁，电器元件易采购，性价比高，小巧轻便等优点。国内其他电厂若有类似项目，可以进行技术输出，有非常广阔的应用前景。同时在预防性维修和技能培训中，也具有很强的实用性。

秦一厂30万千瓦级机组利用此测试装置，在出厂验收阶段共发现整改项127项，为后期大修调试时间的争取发挥了极大的作用。除电厂主控制室控制台外，就地操作控制台的一些控制箱也存在更换的可能。类似控制屏验收项目在出厂验收时，可以利用此装置，直观地判断是否有回路问题，及时整改纠正。贴合现场的设计，具有广泛的应用前景。

在电气预防性维修项目中，传统检查回路的方法只能对照图纸，靠万用表核对通断，逐个端子的通断性校验费时费力。利用该测试装置，可以将主要的控制回路进行功能验证，减少一些工作量，节约人力和时间成本。尤其在大修期间，时间紧、人物重，快速可靠的测试装置无疑可以事半功倍，对于电气维修人员具有很强的实用性。

在技能培训方面，该测试装置也具有很强的应用价值。在技能培训中，像高压断路器、风机、阀门等，反复的分合闸操作会缩短设备寿命，给其机械结构带来不利影响。对于侧重理论培训和继电保护类的培训，该测试装置可以模拟高压断路器、风机、阀门等执行机构，结合保护装置，同样可以使学员掌握保护动作的原理，却电路简洁、小巧轻便，不占用过多的培训场地，甚至在办公室即可对学员进行演示，无需特定的环境和设备。

5 设计改进与完善

设计的测试装置是一套较好的调试仪器，在主控盘台验收中发挥了极大作用。同时结合现场调试人员反馈，也存在需要改进的方面如下：对于部分设备的联锁验证功能的验证，如A泵跳闸后，B泵联锁自投。按照目前设计，需用两台测试装置才能实现此功能。若优化设计，多出两到三路分合闸指示或开入开出量，则能使功能更加齐全。

根据现场反馈的应用效果，相信经过后续的改进升级能够弥补不足，使设计的测试装置可以在类似控制屏验收、预防性维修、技能培训中发挥更多的作用。