中国核电工程有限公司华东分公司 浙江海盐 314300
摘要：本文以国内某核电厂失去48V直流电源试验为例，从试验的前期准备、试验的组织和实施方面进行了总结。文章通过对48VDC电源在全厂各系统的功能着手，分析了电厂在完全失去48V直流电时，各个工艺系统以及整个电厂的响应及后果。
关键词：失电分析；试验组织；风险控制
0.前言
48V直流电在电厂中向各系统的过程控制、电动阀门、气动阀的电磁阀、及低压配电盘与仪表等用户提供控制电源。同时，其向控制棒驱动系统的失压线圈供电，在失去电源后控制棒失压线圈掉电，控制棒落榜，机组停堆。因此，失去48VDC电源试验的分析准备与实施对后续机组运行至关重要。本文以国内某核电失去48V A列直流电源试验为例进行相关分析。
1.试验目的
失去48VDC A列电源试验的目的是证实电厂在失去48V等级的直流控制电源时，各个工艺系统以及整个电厂的响应正确，能将电厂安全稳定在热停堆工况。同时，对有48V直流电供电的配电柜、执行机构以及控制回路进行全面检查，验证其电气接线的正确性。
2.技术总结
在前期的失电分析中，针对LCA母线下游负荷类型，主要对已下几个知识点进行了总结，分别整理如下：
（1）控制棒电源相关
棒控电源系统为控制棒驱动机构操作和卡紧提供连续而平稳的电源且是唯一电源，其意义重大。其组成为两套带飞轮的电动发电机组以及相关的控制机柜。48VDC主要向两套电动发电机机组的控制屏和公共屏的馈电模块供电。
其中，RAM发电机组的进线开关和出线开关分别在控制屏进行控制。但是对于进线开关而言，其接触器中有110V自保持回路，失去48VDC后，开关状态不变，只是相应的指示灯不亮；对于出线开关来讲，其断路器中的欠压脱扣线圈由48VDC供电，失去48VDC后出线开关则会跳闸，进而使控制棒电源丧失，控制棒全部落入堆底。
失去48VDC后，尽管出线开关不会跳闸，但是控制RAM电机的PLC电路由于会失去24VDC（由48VDC降压得到），在48VDC进行恢复时PLC将会重新启动而触发跳机信号，届时RAM发电机进出线开关均跳闸导致RAM发电机停运。
（2）停堆断路器相关
停堆断路器是反应堆保护系统不可分割的一部分，在核电站的运行过程中，起着极其重要的作用。正常情况下，停堆断路器接收来自反应堆保护系统的自动停堆信号和来自主控室的手动紧急停堆信号，触发主断路器跳闸，从而切断棒控系统的260V动力电源，控制棒在重力的作用下迅速插到堆芯底部，导致反应堆停堆。
某核电共有8个停堆断路器（每个系列4个，其中保护组Ⅰ和Ⅲ对应A系列，保护组Ⅱ和Ⅳ对应B系列），它们以四取二的方式连接，每个保护组控制两个停堆断路器。每个停堆断路器设置有一个失电释放线圈（失压线圈）和一个得电释放线圈（分励线圈）。自动信号作用于失电释放线圈，手动控制同时作用于两个线圈，失压线圈失电或分励线圈得电时打开断路器。
停堆断路器的工作电源来自LBA/B的直流110V和LCA/B的直流48V，其中110VDC电源主要用于蓄能电机的蓄能，48VDC电源主要用于继电器的工作电源和断路器的状态指示灯，以及断路器柜本身的110VDC和48VDC电源故障报警信号。失去48VDC后，停堆断路器失压线圈掉电，重锤掉落，停堆断路器跳开，反应堆紧急停堆，并发出P4信号，由于未失去110VDC，停堆断路器可正常运行，可以对其进行复位操作。
3）稳压器电加热器控制相关
失去48V直流电后稳压器电加热器配电盘监视功能丧失，通断式电加热器RCP001/002RS在主控室不可控制，在就地可以利用试验盒启动。比例式电加热器RCP003/004RS在主控和就地均不可用。通断式电加热器RCP005RS/006RS接触器跳闸，且现场试验盒无法合闸。
4）DCS电磁阀配电柜和控制柜电源
国内某核电站的DCS供电情况介绍如下：
（1）设备驱动电源：48VDC
48VDC用于DCS系统中间继电器，但它并不是DCS本身的工作电源，而是作为动力电源通过DCS控制的继电器接触器触点送给下游的执行机构，如电磁阀、风门以及RPR系统中停堆断路器等。48VDC的上游电源来自于电气系统的LCA、LCB电源母线。
（2）DCS系统的工作电源：主要包括220VAC和24VDC
220VAC供电：220VAC供电被相应的分为TRAINA和TRAINB两列供电。
TRAINA由LNA/LNC/LNE/LNG（1E）/LMA（NC）供电，TRAINB由LNB/LND/LNP/LNH（1E）/LMB（NC）供电。24VDC供电：24VDC由相应的220VAC不间断电源在DCS电源柜内转换得到（由DCS一层供电），是DCS运行的核心直流电源。机柜内部供电图如图1所示。
LC*作为控制气动阀供气的电磁阀的动力电源，当其失电时会导致电磁阀失电。失去48VDC后，各系统电磁阀失电，单电磁阀气动隔离阀回落到安全位置，且无法从主控室进行控制，部分气动调节阀和双电磁阀型气动隔离阀保持原位。
图1 DCS机柜内部供电简图
3.2失去 LCA的主要后果
根据以上分析，我们形成了如下LCA母线失电的后果分析：
LCA失电导致：
各系统A列电磁阀失电，A列单电磁阀气动隔离阀回落到安全位置，且无法从主控室进行控制，部分气动调节阀和双电磁阀型气动隔离阀保持原位。
核岛A列电动阀保持在失电前的状态，并无法从主控室和通过试验盒从配电盘上进行控制。
RAM，PTR等就地控制盘和其它一些就地控制和仪表失电。
其主要自动动作及后果如下：
RAM控制电源丧失，触发 RAM发电机出线开关打开，所有 RGL控制棒电源丧失，控制棒全部落入堆底。
ARE主给水阀 ARE031/032VL，旁路阀 ARE242/243VL失电关闭。
?紧急停堆信号触发：
?停堆断路器跳开，反应堆紧急停堆，触发P4信号；
?汽轮机保护跳闸，主汽门关闭；
?发电机出口断路器 GSY001JA保护跳闸；
?励磁机接触器 GEX001JA保护跳闸。
ASG给水流量调节阀ASG012/013/014/015VD因失电而全开，失去流量调节功能。汽动泵 ASG003/004PO的进汽阀 ASG137/237VV全开，ASG003/004PO启动。
VVP主蒸汽隔离阀液压控制回路的气动油压泵不可用（供气回路因失去LCA而关闭），主蒸汽液压油压力将缓慢下降，并最终导致主蒸汽隔离阀关闭（时间大约为8小时）。
GCT排往凝汽器的排气阀 GCT113VV～124VV关闭，GCT排往除氧器的排气阀 ADG003/005/007VV关闭，GCTc不可用。GCT排大气部分 GCTa可用。
RIS206/208VP关闭，导致 RIS004/021BA循环回路隔离。
RCP稳压器 A列安全阀组RCP017/018/020/021VP主控室强制开启功能不可用。
RCV002/003/007/008/009VP失电关闭导致 RCV下泄隔离，RCV257VP失电关闭导致过剩下泄不可用，RCV082VP失电关闭导致 RRA-RCV连接不可用。
3.3失去 LCA后机组风险分析
失去LCA触发RAM棒控电源丧失，控制棒落入堆芯，可能触发反应堆紧急停堆信号（取决于机组功率水平，当功率≥P7时，会因功率量程变化率高于5%，经2s延时触发紧急停堆信号）；同时ARE主给水隔离，ASG汽动泵和电动泵全部启动，ASG给水阀全开，为SG补水。二回路CRF泵因CRF真空破坏阀开启而跳闸，凝汽器失去冷源，汽机将因凝汽器真空低而跳机（也可能因反应堆紧急停堆信号跳机）。
如果失电前，机组处于低功率水平（<P7），RAM棒控电源丧失，导致控制棒落入堆芯，但可能不触发紧急停堆信号，ARE主给水隔离，ASG汽动泵启动，ASG给水阀全开，为SG补水。
4总结
总之失去LCA，机组将进入一种比较复杂的工况，操纵员应立即干预，控制机组，防止事态进一步恶化。在执行失电试验时需要对失电后的机组响应进行预想，不确定的必须单独验证后在进行整体失电的验证。同时，对可能出现的设备的误动或拒动进行风险分析，确保试验的顺利进行。
参考文献
[1]RAM项目断路器屏和控制柜接线图册（C版），中国核动力设计研究院，2013.03
[2]核岛交流380V低压开关柜二次接线图，厦门ABB低压电器设备有限公司，2012.05
论文作者:付伟,王文华,刘光伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/10
标签：控制棒论文; 电源论文; 断路器论文; 机组论文; 电磁阀论文; 反应堆论文; 信号论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;