方家山核电厂新增辅助备用变压器的概率安全评价

邹胜佳

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

2020年3月29习近平总书记在浙江考察时指出：要抓住产业数字化、数字产业化赋予的机遇，加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设。

2018年国家发改委、国家能源局等四部委联合发布《关于进一步加强核电运行安全管理的指导意见》(发改能源[2018]765号)，意见对核电厂提出了明确要求：加强核电运行关键环节管理，提升核电厂电源、冷源可靠性，提高安全管理水平，保障核电机组安全稳定运行。科技的发展，国家最新战略的制定，内外部经验反馈的增加，相关法规、标准的不断提高，对秦山核电提出了新的要求，其中许多需求都与供电相关。通过信息的分析和研究梳理后，制定了一项综合的新增辅助变压器的电气改进方案。

1 电源介绍

方家山核电以发电机—主变压器单元机组接线升压至500 kV接入系统，发电机出口设有断路器。500 kV升压站是室内GIS，一个半断路器接线，共2回主变进线及3回500kV出线(方由5810线、方翔5808线、方云5809线)，组成2个完整串及1个不完整串。辅助变压器额定容量为34 MVA，由秦一厂Ⅱ母通过秦方2P70线供电。通过2台辅助变以交叉供电方式为两台机组提供备用电源。方家山机组主要电气设备参数见表1，电气一次主接线图见图1。

表1 方家山机组主要电气设备参数Table 1 Main parameters of the electrical equipment of fangjiashan npp

图1 方家山电气一次主接线图Fig.1 The Main Wiring of the Electric Equipment in the Primary Loop of Fangjiashan NPP

按照计划新增辅助变压器，对于辅助变压器而言多了一路备用电源。辅助电源系统新增备用电源见图2。

图2 辅助电源系统新增备用电源Fig.2 The Backup Power adding to the Auxiliary Power System

2 概率安全评价

2.1 分析

概率安全评价是以概率论为基础的风险量化评价技术。PSA是以真实而非保守的方式将所有有关的资料，包括电厂设计、建造、运行、维修、设备可靠性、人员行为、堆芯损坏事故物理过程及其对公众健康与安全的潜在影响加以综合分析的一种风险评价方法。

此次变更方案新增辅助变压器，对于方家山一级PSA模型而言，涉及始发事件频率、故障树模型等。

2.2 PSA模型评价

2.2.1 内部事件风险

本次风险评价使用的模型为：方家山功率运行工况内部事件一级PSA模型、低功率停堆工况内部事件一级PSA模型。模型中主要的PSA要素有电厂运行状态分析(POS)，始发事件(IE)、成功准则(SC)、事件序列(ES)、系统分析(SY)、人员可靠性分析(HR)和数据分析(DA)等，见表2。

表2 功率工况和低功率工况一级PSA模型影响Table 2 The Effect of the First Level PSA Model under Power and Low Power Conditions

(1)始发事件

变更方案为新增备用变压器，对于方家山核电厂PSA的始发事件频率有所改变。根据清华大学的《浙江方家山核电工程外电网可靠性评价》，方家山核电厂外电网指标见表3。

表3 方家山核电厂外电网可靠性指标Table 3 Reliability Indicators of the Off-site Power Grid of Fangjiashan NPP

根据分析，此变更仅与ST事件相关，考虑

共因失效，保守考虑失去外电网的始发事件频率变为1/2λst。始发事件频率见图3。

图3 IE-TS1A的频率Fig.3 The Frequency of IE-TS1A

(2)故障树见图4。

图4 新增变压器故障树Fig.4 The Fault Tree of Newly Added Transformer

(3)功率工况、低功率及停堆工况结果见表4、表5。

表4 功率运行工况评价结果Table 4 Evaluation Results of Power Operating Condition

表5 低功率及停堆工况评价结果Table 5 Evaluation Results of Low and Shutdown Conditions

2.2.2 乏燃料水池模型

使用方家山乏燃料水池PSA模型，始发事件与故障树模型修改类似于内部事件一级PSA。乏燃料水池PSA的POS清单见表6，乏池正常贮存和换料操作示意图见图5、图6。

表6 乏燃料水池PSA POS清单Table 6 The PSA POS List of the Spent Fuel Pool

图5 乏燃料水池正常贮存工况示意图Fig.5 The Schematic of the Spent Fuel Pool under Normal Storage Condition

图6 乏燃料水池换料操作示意图Fig.6 The Schematic of Spent Fuel Pool Refueling Operation

乏燃料水池PSA评价结果见表7。

表7 乏燃料水池评价结果Table 7 Evaluation Results of the Spent Fuel Pool

3 结果与讨论

通过以上分析，利用PSA分析工具能够从定量角度对辅助电源新增变压器提供风险评价。可以看到，本次变更新增辅助变压器，CDF值明显下降，安全性明显提升。通过本次的应用实例，有以下几点值得探讨：

1)电厂做变更计划时，往往考虑此变更对于核安全降低了多少，是否符合监管要求等。通过此次评价也可以量化电厂变更对于核安全性的提升。

2)国内M310同类型机组新增辅助变压器时都可以采用上述的分析方法来进行风险评价。

3)电厂对于PSA应用的实际需求在增加，比如风险监测器(Risk Monitor)，它可以实时监测机组的状态，给出风险配置管理，不仅在功率运行期间，大修期间同样可以适用，这就很好地解决了功率运行大修期间对于风险的监测，给出风险建议，确保机组安全稳定。