CEPR机组非安全级DCS机柜硬接线修改

张 勋，张 磊

（台山核电合营有限公司，广东台山 529200）

1 CEPR机组非安全级DCS介绍

台山核电CEPR 机组采用多平台、多系统的模式实现，其中主要采用了非安全级西门子SPPA-T2000平台及安全级AREVA Teleperm XS 平台。其作为三代新技术核电站，DCS 系统需进行大量的设计变更和修改，工程阶段执行修改需要在机柜断电后，对生产阶段并不适用，机柜下电不仅涉及大量信号的风险分析及措施实施，同时，即使在大修阶段，核岛许多系统、设备（如通风系统）仍然需要保证其可用性，故对大量核岛非安全级DCS 机柜的完全下电在短时间内几乎是不可实现的。因此需要创新方法、工具以在机柜带电时安全执行机柜硬件修改。

2 机柜接线的绕线端接

2.1 端子排绕线连接

西门子DCS 机柜中FUMI/O 模块机架和SAE 端子（一种输入、输出信号连接端子）排间的接线（机柜内部线）采用绕线连接的方式。

绕线连接是一种无焊料的连接技术，绕线连接方式产生了非常紧密的接触区域，即使在恶劣的环境下，也能保证良好的导电性和机械稳定性。同时，一定长度的导线缠绕接线柱，在震动时也能承受更大的应力。

绕线缠绕连接的最小裸线匝数要求为5个。绕线连接完成后其连接缠绕包裹应紧密且均匀。裸线和接线柱间的距离不得超过裸线的直径。绕线连接的所有匝间总间隙不得超过裸线的直径，正确的绕线连接如图1所示。

图1 正确的绕线连接示意图

在现场实施时要满足上述要求，应做到以下几点。

（1）工具需要提前验证确保合格，匝数通过目视检查可确认。

（2）裸线和连接柱间的距离通过目视检查确认，尽管裸线的直径很小，但如果绕线连接完成后裸线和连接柱间的距离过大，能明显观察到绕线不够紧密。

（3）所有匝间总间隙不得超过裸线的直径，台山核电现场实施过程中的要求高于此标准，即绕线匝间无明显间隙，如有间隙则重新解线和端接。

（4）应避免错误的绕线，如绕线缠绕不充分、缠绕错乱、缠绕过多、缠绕不紧密。

2.2 绕线连接的接线工具和解开接线工具

2.2.1 绕线连接的电动工具

绕线连接须配合自剥离钻头和套筒，此工具正确使用可满足上文所述绕线缠绕连接的最小裸线匝数为5个的要求。为防止机柜绕线端接时对周围端子的影响，须对电动绕线工具的“枪头”（即套筒前部）进行绝缘包裹。

2.2.2 解开绕线连接的工具

解开绕线连接时，须小心操作。拆线时一定要使用解开绕线工具将绕接的接线完全松开后再拆除接线，否则可能会损伤接线柱。解开绕线后须检查并确保周围绕线未受影响，且解开绕线后绕接过的那一段连接导线不可再使用。

2.3 绕线接线的测试

在SAE 绕接线修改工作中，应执行以下检查和测试。

2.3.1 目视检查

目视检查应确认绕线接线紧密且均匀，还应检查和确保绕线连接处带绝缘部分的接线与接线柱的至少3个边角接触，以防止裸露接线露出太多与周围端子或接线短接。

2.3.2 剥离力测试

剥离力试验采用剥离力试验工具，测量范围为0～100 N，有两种检测类型，即破坏性检测和非破坏性检测。破坏性检测指在实验室小平台SAE 接线柱上进行绕线连接后，使用剥离力试验工具加载拉力，超出最小剥离力（28 N）后，继续加载拉力直到绕线连接移动。非破坏性检测，适合现场绕线连接的检测。对现场SAE 接线柱上的绕线，使用剥离力试验工具加载拉力，拉力应不超过最小剥离力28 N（建议26～28 N），如果绕线接线未移动，则满足标准。

2.3.3 解线测试

解线测试可验证接线是否已被过度的初始张力拉伸过多或已出现裂纹。

2.3.4 电气试验-连续性及其他必要的测试

使用万用表进行接线修改后的通断测试，一端为SAE 端子，另一端可能为SAE 端子或FZZ（一种端接柜）接线机柜的接线，具体视现场修改而定。

2.3.5 测试范围

无损检测须完成以下检查。

（1）对每个修改后的绕线连接进行目视检查。

（2）对每100个绕线连接中的至少2个进行最小剥离力测试。如果连接少于100个，则选择2个绕线连接进行测试。

（3）对每个绕线修改进行电气试验。

破坏性试验即执行绕线端接工作前，以及每约10个工作日的绕线工作后，使用当前工具在试验平台完成10个绕线端接试验，然后完成如下检查。

（1）完成目视检查。

（2）执行5次破坏性剥离试验，记录绕线端接处的剥离力矩，以此检查绕线工具是否合格。

（3）执行5次解线测试，记录解线后的连接导线上是否有任何断裂或裂纹。

表1可知全国农村文盲人口占15岁及以上农村人口比重为8.57，河北省农村文盲人口占15岁及以上农村人口比重为5.28。根据这次调查数据推算，全国新生代农民工约占全国农民人口总数的1.71%，而河北省新生代农民工约占河北省农民人口总数的1%。由此可知，河北省新生代农民工占比较大，失业仍然是农民工生存的最大威胁。

（4）通过上述测试，如果发现工具出现故障，应对该工具在此期间执行的绕线端接进行非破坏性测试。

3 CEPR机组核岛非安全级DCS机柜现场接线修改

3.1 机柜带电情况下硬接线修改的风险管控

（1）对于硬接线修改的FUM 卡侧接线，在机柜带电修改时须拔出端子所在位置的FUM 卡，拔出FUM 卡前须进行卡件的风险风析并采取控制措施。

（2）对硬接线修改的SAE 端子侧修改，须分析涉及修改的端子整排及其上、下两排信号的误碰风险。

（3）接线拆、接期间使用专用挡板进行遮挡，避免误碰、碎屑飞溅等导致设备误动。为控制机柜带电情况下的端接修改风险而设计的防误碰专用工具现场实际使用如图2所示。

图2 绕线端接防误碰专用工具现场使用示意

（4）绕线工具套筒、解线工具应使用绝缘胶布适当包裹。

3.2 绕线端接具体实施过程

（1）根据上文所述带电修改的风险管控的风险分析范围，对FUM 卡件及SAE 端子相关信号进行风险分析并讨论后，形成机柜风险控制方案，并根据风险控制方案确认现场上电机柜绕线端接工作的前提条件已具备。风险控制的手段包括设备断电隔离、信号强制、设置设备在特定状态等方式。

（2）使用专用的拆线工具，配合防误碰专用工具的使用，将SAE 端子柱或FUM 卡件机架背板接线柱放入解线专用工具的孔内，逆时针旋转解开绕线并将其从端子接线柱上拆下。

（3）如执行新的绕线端接工作，应将绝缘导线的端部插入绕线专用工具的套筒钻头切割线槽中，然后推动导线直到其从切割线槽的另一端伸出。

图3 绕线专用工具套筒和接线安装示意

（5）上述（3）、（4）步骤完成后，一只手（通常为右手）拿端接绕线工具，另一只手（左手）拿着从切割线槽中伸出的导线的端部（端接完成后此段接线将被切割，需捏住防止异物掉落），并紧紧抓住固定在绕线工具套管前部槽上的非端部的导线（这一段导线连接到导线的线轴上），左手施加给导线的拉力也不应过大，否则可能导致绕线部分损坏或绕线错误。

（6）保持上述动作，将SAE 端子排接线柱或FUM 卡件机架背板接线柱伸入绕线工具前部套管的中间孔位中，并通过按动扳机进行端接。

（7）在按动扳机进行绕线端接过程中需施加一个轻微的向前的推力，使绕线端接在接线柱上能排列紧密且符合上文中提到的接线要求。

（8）绕线连接处带绝缘部分的接线与接线柱的至少三个边角接触，以防止裸露接线露出太多与周围端子或接线短接。绕线过程中绝缘材料从导线上被切断和剥离。同时，导线的末端被套管内导线槽的边缘切断（左手需要将其捏住，防止为机柜带来异物）。每次端接剥离的绝缘材料都将留在绕线工具套筒切割线槽内，需要在下一次绕线前安装导线时将其推出，所以此时需要注意收集异物，防止在机柜内遗留不易清理的异物。

（9）完成绕线端接后的检查和测试，包括上文提到的外观检查、剥离力测试（按比例进行挑选测试）、连续性测试，确认接线质量和接线正确性后，还需要进行接线的功能测试。

3.3 注意事项

（1）在进行机柜侧边SAE 端子绕线接线时，尽量按照端子号由H 至A 的顺序接线（由左至右接线），这样在接线完成后比较容易对接线进行整理。

（2）对于FUM 卡件机架背板接线端接，如果一个端子上接一根以上的线，则接线时每个绕线要拉开一段距离，否则可能导致接线绕在一起，互相影响导致质量无法保证。

（3）无论拆线还是接线，都可以使用防误碰专用工具进行保护。尤其对于FUM 卡件背板左右两端的拆接线，更容易误碰到旁边FUM 卡件端子，须格外小心。

（4）关于背板绕线的拆线，需要使用专用的拆线工具。使用专用工具拆线时，将SAE 端子套入专用工具的孔内，一边用力向前推，一边逆时针旋转，直至绕线绕在专用工具的螺纹上，此时绕线已逐渐在SAE 端子柱上松动，然后逐渐将其从SAE 端子柱上拆下。图4为拆线过程使用的专用工具。

图4 拆线过程使用的专用工具

4 结束语

在台山核电CEPR 机组1、2号机组大修期间的实践表明，文章介绍的核岛非安全级DCS 机柜带电硬接线修改的方法、防误碰工具及适用于上述方法和工具的优化后的风险分析方法，可有效在机柜上电情况下进行硬接线修改工作。文章介绍的方法打破了原有工作执行方式，创新性研发新工具和新方法并自主实施的方式，对其他项目有借鉴和启发作用。