福清核電LNC母線失電對控制和保護系統的影響及對策

付堅強　高鑫

摘 要：福建福清核電廠采用數字化控制系統（DCS），此改變對控制和保護系統在通道失電情形下的系統響應產生重大影響。該文以220 V交流不間斷電源系統LNC失電為模型，結合調試COC58（失去220VAC LNC）試驗，針對LNC失電對反應堆控制及保護系統帶來的影響進行了分析。分析結果表明，LNC失電后將導致一對停堆斷路器打開、可能導致安全注入動作、可能導致主蒸汽管線隔離等相關動作。最后，針對LNC失電風險給出了調試試驗操作要點，同時也可作為運行人員處理LNC失電事故的參考。

關鍵詞：DCS LNC COC 失電 控制和保護系統 影響 對策

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0075-02

該文以LNC失電為模型，分析其對反應堆控制和保護的影響，并針對LNC失電各種風險提出了相應的對策，對后續機組調試試驗提供了參考，也對運行人員處理LNC失電事故有指導意義。

1 保護系統工作原理

1.1 保護系統的結構

保護系統由兩個功能子系統構成：反應堆停堆系統（RTS）和專設安全設施驅動系統（ESFAS）。RTS和ESFAS保護邏輯實現的核心部件均是四個獨立保護通道，故該文只分析RTS的一個保護通道實現保護的過程。

1.2 保護通道失電對控制系統和保護邏輯的影響

每個保護通道的軟件功能模塊包括保護儀表數據處理單元、閾值繼電器判斷單元和傳輸單元。220 V交流不間斷電源LNA/B/C/D分別給一個通道的RPC機柜供電，PRC機柜給儀表供電并將采集到的信號轉換為“4～20 mA”標準信號，送往閾值繼電器單元產生雙穩態邏輯值（1或0）；同時，信息處理單元產生的標準信號送往NC級DCS，完成對反應堆的控制和調節。

2 LNC的作用

LNC由旁路變壓器、蓄電池-逆變器和充電器-逆變器組成。正常運行時，380 V應急配電盤LLC通過充電器-逆變器給LNC母線供電。當逆變器失效時，通過蓄電池-逆變器給LNC母線供電。此時可手動切換至旁路變壓器運行，或由LNC母線電壓低自動切換至旁路變壓器運行。

2.1 LNC失電產生的重要缺省值

據福清核電廠“缺省值”清單，LNC失電主要缺省值如下文。

2.2 缺省值對反應堆系統控制的影響及對策

2.2.1 對GCTa控制的影響及運行對策

GCTa三個閥門GCT131/132/133VV控制的實現分別位于RPCII/III/IVP機柜，其自動控制信號來自相應保護通道儀表VVP007/011/015MP，同時這幾個閥門也可在計算機控制系統（KIC）和后備盤（BUP）上手動控制。

GCTa自動控制功能由RPC機柜實現，來自KIC和BUP的GCTa手動控制信號也直接送往RPC機柜，再由RPC機柜送往閥門GCT132VV驅動器。LNC失電，整個RPC IIIP通道失去功能，不僅GCT132VV自動控制失效，而且KIC上的手動控制也失效。

對策：熱態功能試驗期間，調試進行COC58（失去220VAC 電源LNC）試驗時，機組為291.4（+3，-2）℃，15.5（+0.1，-0.1）MPa.a的熱停堆工況，此時二回路由APD（或ASG）供水，而恰好用GCTa蒸汽排大氣來進行一回路的壓力溫度控制。因此試驗務必保證一切影響主系統壓力溫度以及蒸汽發生器水位的其他工作停止。

2.2.2 對容控箱液位控制的影響及對策

LNC失電，RCV011MN產生缺省值，影響容控箱和一回路水位。

（1）函數發生器RCV401RG生成缺省值“1.51”：函數發生器RCV401RG輸出“1.48～1.65 m”時，使RCV030VP線性開啟至TEP。當LNC失電，RCV401RG生成缺省值“1.51 m”，使RCV030VP部分開啟至TEP，一回路水流失，造成容控箱水位下降，REA將自動投運不停進行自動補給，若恰逢自動補水出現故障或補水不及時，可能造成穩壓器水位下降。

（2）閾值繼電器RCV401XU1生成缺省值“0”：RCV401 XU1的作用是當RCV011MN下降到0.87 m時，關閉RCV033/376VP，開啟RIS012VP，使上充泵入口切至PTR001BA。生成缺省值“0”后，若此時容控箱液位實際下降，且RCV012MN出現故障，上充泵入口不會自動切換至PTR001BA，將會造成上充泵汽蝕，軸封注入水流量失去的嚴重后果。

對策：調試試驗時，可以讓主控操縱員時刻關注容控箱水位，并在試驗前將容控箱水位適當超出正常值。一旦試驗期間發現容控箱水位下降（看RCV012MN），則安排操縱員手動進行補水。

2.2.3 對RRI系統控制的影響及對策

LNC失電，將導致RRI015MN產生兩個缺省值，對RRI系統、DEG系統和DWL系統造成影響。

（1）閾值繼電器RRI403XU生成缺省值“1”：RRI403XU的作用是當RRI001BA液位降至1.05 m時，自動關閉DEG冷凍機組設備冷卻水供水閥RRI146VN和DWL熱交換器設備冷卻水供水閥RRI981VN。此“缺省值”的生成，將導致DEG冷凍機組和DWL冷凍機組失去設備冷卻水，造成DEG冷凍機組和DWL冷凍機組自動跳閘，從而導致EVC、EVR、DVN、DVK和DVG等通風系統失去冷卻水，造成多個系統設備不可用，影響機組正常運行。

（2）閾值繼電器RRI403XU生成缺省值“1”：閉鎖RRI00 1/003PO啟動，同時閉鎖RRI058/041VN開啟。此“缺省值”導致閉鎖了RRI A列作為B列的備用。如此時B列RRI不可用，而A列RRI已不能自動啟動，將導致整個機組喪失設備冷卻水，最終導致停機停堆。

對策：調試試驗時，可以先將設備冷卻水系統RRI切換至A列運行，保證在運行系列的故障下，備用列能自動啟動。

機組正常運行時若發生LNC失電時，若機組恰好是由RRI B列運行，主控室操縱員可下令執行TCA，將B列失效自動啟動A列RRI泵的閉鎖儀表改為RRI013MN，保證在運行系列故障的情況下，備用列能夠自動啟動，保證核島熱交換器的冷卻。

2.2.4 對蒸發器水位控制的影響及對策

由于調試試驗期間，蒸汽發生器的水位由APD（ASG）手動調節供水閥進行控制，因此，LNC失電對調試試驗時的蒸汽發生器的水位控制的影響不大。而在機組正常運行期間，蒸汽發生器由APA主給水泵進行給水。ARE043/044/045MD參與蒸發器的水位控制和主給水泵的轉速控制。當LNC失電后，ARE043/044/045MD三塊儀表會產生“缺省值”，

對策：LNC失電時，主控室操縱員立即將參與蒸發器水位控制的給水流量表切至ARE046/047/048MD，以保證蒸發器水位控制在正常水位。

3 結語

通過對采用數字化控制系統DCS后220 V交流不間斷電源LNC失電風險分析，結合缺省值和質量位分析，梳理LNC失電對反應堆主要參數的影響，指出LNC電源失去后將導致一對停堆斷路器打開、可能導致安全注入動作、可能導致主蒸汽管線隔離等相關動作，并給出相應的建議措施，對后續機組調試試驗提供了參考，同時也對運行人員處理這類故障指明了方向并提高了機組控制能力。

其余220 V交流不間斷電源LNA/B/D母線失電，可以采用類似分析方法得到相應的對控制和保護系統的影響及對策。

參考文獻

[1] 王振營，鄭文波，謝志國，等.嶺澳二期核電站保護通道電源故障事故分析[J].電氣應用，2012（14）：93-96.

[2] 龔帥.福清核電1/2號機組聯合調試隊，TR1COC58（失去220VAC LNC電源）調試報告[Z].