核電站電力通信電源的配置與維護管理

楊建明，胡　釗，周　鋒

(中核運行管理有限公司 維修三處，浙江 嘉興 314000)

0　引　言

秦山核電基地是國內大陸核電的發源地，由4個廠站(秦山一期、二期、三期、方家山單元)9臺核電機組組成，年發電量近500億度，是華東地區最重要的發電基地之一。各廠站通過電力通信網實現了與浙江省網和華東電網的實時數據交互和調度通信，是電廠與調度部門的重要橋梁。通信電源系統是電力通信網的重要基礎設施，為廠網間的通信設備及輔助設施提供不間斷供電，保證了通信網絡安全可靠運行。

秦山核電4個廠站分別建設了獨立的電力通信電源系統，并按照行業規范經過設備的改造升級形成了標準的電源系統。根據核電站的生產流程和設備管理規范建立了通信電源系統管理與維護制度。通過對現有通信電源系統組成與配置的介紹，闡述通信電源系統的管理制度與維護策略，剖析存在的問題并提出改進建議。

1　通信電源的配置

1.1　系統組成及接線方式

秦山一期為中國大陸第一座核電站，限于當時電力通信技術水平采用了微波通信方式。微波站的通信電源系統由1套獨立電源供電，包括1套高頻開關整流電源屏、2組閥控式鉛酸蓄電池、1套監控單元、直流配電屏、電池巡檢裝置等，接線方式如圖1。

秦山二期、秦山三期、方家山機組作為華東電網直調500 kV廠站，通信電源系統的設計、建造均符合通信專用電源技術要求。電源系統采用了典型的2套獨立通信電源配置，包括2套高頻開關電源整流屏、2組閥控式鉛酸蓄電池、2套監控單元、直流配電屏、電池巡檢裝置等，接線方式如圖2。

圖1　微波站通信電源接線圖

圖2　500kV廠站電力通信電源接線圖

1.2　通信電源的雙設備配置

通信電源設備作為重要的涉網設備，在基建和改造時均與調度部門進行了技術溝通，選用的設備也均為電力行業主流且可靠性高的產品。高頻電源和蓄電池組的設備廠家及型號，詳見表1。

表1　各廠站電力通信電源設備配置表

1.3　通信電源的雙交流輸入

每套高頻開關電源屏均采用兩路獨立380 VAC三相四線的交流輸入，兩路電源分別來自兩段獨立廠用電母線，確保在機組大修期間廠用電切換或母線停役檢修時互為備用。在高頻電源屏內配置了交流輸入自動切換開關或自動切換回路，既實現兩路電源的自動切換功能，又確保兩個回路的電氣互鎖，防止同時送電。

各廠站每年定期對兩路交流電源進行切換試驗，觀察高頻開關電源切換開關動作邏輯，驗證自動切換功能的有效性。

1.4　電源系統容量及負載分析

各廠站通信高頻開關電源采用多塊-48 V整流模塊并列運行的方式，按照要求配置的整流模塊不少于3塊，且符合N+1原則。承載繼電保護、安控業務的通信站，其容量在模塊數量為N的情況下大于配套蓄電池容量的20%與通信站內總負載容量之和。

各廠站通信電源系統的設計容量余度較大，實際運行的總負載不到設計容量的10%，處于輕載運行，詳見表2?？紤]到后期設備升級擴容或新增部分負載的需要，現有的電源容量完全能夠滿足后期增長的需求。

表2　各廠站的高頻開關模塊參數及實際負載統計表

1.5　電源設備機房環境

各廠站通信電源設備安裝在通信機房內，機房布置在生產廠房內設有核電廠實物保護的門禁系統，需要取得相應的授權才能刷卡進入，降低人員誤動誤碰的風險。機房內部的環境溫度采用電廠通風系統(冷熱系統)的同時也安裝了備用空調。通信機房的消防報警系統與核電廠整體消防系統相連，維護人員定期進行消防試驗。機房內敷設了靜電地板或靜電地毯，減少灰塵的同時也防止靜電對設備的影響。

通信電源設備監控系統作為通信動力環境監控系統的重要部分，秦二廠和方家山已實現了機房環境溫濕度、通信高頻開關電源系統電壓、電流、故障告警等參數的單獨監控，后續將完善整個基地通信機房的監控系統，組成以太網，實現所有廠站的集中監控。

2　核電站電力通信電源設備的管理與運行維護

2.1　設備管理制度

按照國家電網通信電源運行維護規程要求，結合核電廠設備管理維護規范，制定了通信電源設備管理制度，包括設備巡檢制度、預防性維護及試驗、迎峰度夏/度冬專項檢查以及應急響應制度。

設備巡檢制度采用運行值班巡檢與專業巡檢相結合，其中網控樓運行值班人員(三班制)每班對通信電源設備進行常規目視巡檢，檢查機房環境、設備告警、電流電壓指示及開關狀態。

通信維護人員每周2次對通信設備進行專業巡檢，檢查項目包括：

(1)機房環境：通風、照明、溫濕度、防火、防盜等。

(2)通信電源屏：設備告警、均浮充電壓、負載及電池電流、設備散熱單元、防雷模塊、設備接地及標識。

(3)蓄電池組：總體電壓、單體電壓、變形、漏液、腐蝕等外觀檢查等。

(4)通信電源監控：設備告警歷史記錄、采集點接線可靠、電源供電等。

按照設備維護大綱制定了預防性維護與試驗項目，主要包括：

(1)通信電源屏及直流分配屏的年度預防性檢查。

(2)通信機房及電源設備的年度接地電阻測量。

(3)蓄電池組的年度核對性放電試驗。

由于電廠地處東部沿海，為了應對每年夏秋季的梅雨、臺風、高溫等惡劣天氣以及冬季的低溫冰凍天氣，特制定了迎峰度夏/度冬專項安全檢查，重點檢查機房環境、戶外的配電箱、電纜封堵、應急供電柴油發電車等。

按照核電廠應急響應需要，制定了應急響應制度，編制了《通信應急預案》，明確了廠內的應急組織機構、啟動條件、響應對策、具體流程等，確保在事故情況下通信電源的可靠性。

2.2　維護大綱管理及維修規程標準化

按照核電廠的設備管理要求，通信電源設備的預防性項目及定期試驗項目均納入維護大綱管理。維護與試驗項目在核電廠生產運行信息管理系統(EAM)中提前6個月觸發工單，2個月前完成工單準備，1個月前提交電網檢修計劃，提前1周申請廠內工作計劃安排和電網檢修申請單。嚴格按照計劃工期完成現場維護和試驗工作，檢查結果、試驗數據等完工內容，填入EAM系統并關閉工單，形成閉環管理。

為了提高維護質量,每個維護與試驗項目，針對性地編制了維修規程，規程中主要包括：

(1)開工準備：先決條件、注意事項、人員資質與數量、工器具、備件、耗材、工作許可、工作所需時間等。

(2)工作步驟：工前會、設備標識號的核實、每一步檢修的具體操作、試驗內容及記錄、工作后的現場清理、工后會。

(3)檢修記錄：測量參數、檢查結果、試驗數據等。

2.3　設備升級改造及長周期更換

通信電源系統中的主要設備高頻開關電源和蓄電池組均有一定的使用壽期。高頻開關電源由于內部的電解電容等電子元件老化，一般壽命為8～12年；秦山二期和秦山三期分別于2015年11月完成了通信電源屏的升級改造工作，整體更換了已經投運10多年的電源屏，提高通信電源運行的安全性。

通信蓄電池組參照廠家說明書結合核對性充放電結果，一般壽命在6～8年。根據各組蓄電池的實際運行狀態，有計劃地完成了6組蓄電池的更換工作，后續將繼續推進蓄電池組的長周期更換工作，避免在設備出現故障時“帶病”運行，降低系統的可靠性。

2.4　備件管理與資料維護

通信電源系統完成升級改造后儲備了常用備件，如熔絲、斷路器、散熱風扇、監控模塊、防雷模塊等。備件均按照電氣備件儲存要求，真空包裝后存于恒溫恒濕備件庫中，并在EAM系統中做好備件清單登記，領用時根據現場需求經審批后辦理領用手續。

同時，電廠與上級調度部門及維保單位建立了備件協調機制，緊急情況下通過先借用后采購的方式，縮短了故障處理周期。

通信電源相關的資料，整理成冊，專人管理，包括機房布置圖、通信電源圖、上游電源圖、設備技術手冊、改造竣工資料、蓄電池組定期試驗記錄、通信應急預案等。在設備升級或新負載接入時均提前做好資料的同步升版，確保圖紙與現場同步。

3　通信電源系統的改造升級

3.1　秦一廠通信電源升級改造

隨著微波傳輸設備的老化，秦一廠涉網通信業務逐步割接到光通信設備上，需要對原通信電源系統進行升級改造。新增一套獨立的通信電源屏，將原來的兩組蓄電池分別接至兩套獨立的電源系統上，通信負荷電源分別取自兩套獨立通信電源系統，實現通信電源雙設備，通信負荷雙電源配置。

3.2　通信電源集中組網監控

目前各廠站的通信電源監控系統均各自獨立，監控系統不統一，部分廠站的接入信號不完整，也未將監控引至24 h有人值守的值班站，對通信系統的運行狀態無法做到實時監控。

后續將通過各生產單元之間的通信光纖網絡，組成以太網，使用統一的監控平臺，將秦山一期、二期、三期、方家山涉網通信機房環境、電源電壓、電流、設備告警、開關狀態、蓄電池參數等信號引入通信綜合監控系統，實現實時監控、統一儲存、標準化管理，提高運維的自動化水平。

3.3　強化應急演練，提升應急能力

貫徹“核電無小事，核安全第一”的理念，倡導凡事要有預案，確保緊急故障下有效應對。針對通信電源系統每年定期開展應急演練，模擬故障情景，例如：兩路交流電源同時失去時，如何將應急柴油發電機組快速有效接入通信電源系統；重大設備故障的快速處理等。強化應急演練，有效提升實際應急能力，保障通信電源系統的可靠性。

3.4　人才儲備與培養

通過公司內部資源整合，秦山基地已將9臺機組的涉網通信設備維護運行統一到一個部門負責，安排專人管理通信電源系統，避免以往雜而不精的管理模式。在后續人才儲備時考慮梯隊建設，培養新入廠的大學生從事通信電源系統的維護運行；利用導師帶徒弟，做好技術傳承；定期開展通信電源系統的技術培訓。