秦山核電廠主控室更新的最小系統設計及實踐

羅敬平，蒲曉彬，盛建華，宋 洋，陳子明

(中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

主控室是操縱員控制核電廠主要功能所必需的人機接口設施，使核電廠在正常和事故工況下安全有效地運行，控制室分為主控制室及應急控制室。因控制室盤臺及安裝基礎存在PSR弱項、部分安全設備不滿足1E級要求和技術過時等原因，秦山核電廠在第十八次換料大修期間實施了控制室盤臺改造項目。改造期間，新盤臺調試完成前主控室及應控室不具備原設計功能，部分設備仍需保持運行或備用狀態，以保障乏燃料池冷卻安全、電廠供電安全及消防安全，即改造期間的最小系統，以及需要保障電廠操縱員對機組的有效監控與人員調度。作為中國大陸第一個實施主控室整體改造的項目，如何保證以上功能無可供借鑒的經驗，也沒有明確的標準。

經過多方論證與溝通，通過對比最終安全分析報告第16章技術規格書的條款、電廠針對換料大修的安全管理程序，以及考慮電廠實際運行需要，項目組識別并建立了主控室更新的最小系統，形成了一套系統性的工作方法，改造期間設置了臨時控制室。本文對主控室更新的最小系統設計及實踐進行系統性的介紹，以便給其他電廠實施類似改造項目時做參考。

1 最小系統與設備的篩選

1.1 最小系統的篩選原則

最小系統的篩選基于以下原則執行。

為降低因改造帶來的風險，主控室更新選取的窗口為堆芯無料期間，該工況作為分析需保持運行及備用狀態設備的基礎。

為保證改造期間的系統設備狀態滿足電廠安全及正常運行需求，另一方面因堆芯無料狀態下大部分系統可以停用，為降低臨時變更接線過程中引入的其他風險，改造期間需可用的系統與設備數量應保持合理可行盡量少的水平，即最小系統。

1)最小系統需包含堆芯無料狀態下技術規格書中有可運行性要求的系統與設備。

2)最小系統的設置需滿足電廠停堆核安全管理的相關要求。

3)最小系統的設置需滿足電廠實際運行需要。

4)最小系統又分為在臨時控制室監控和轉就地監控，根據需要進行進一步篩選。

1.2 最小系統的篩選流程

(1)分析電廠技術規格書及其他安全管理文件，確定滿足核安全的最小系統設備

秦山核電廠在法規與制度方面對系統與設備可運行性有硬性要求的有兩份文件，即《秦山核電廠最終安全分析報告第16章 技術規格書》與《停堆核安全管理(秦一廠)》。

嚴格來講，西屋技術規格書體系中堆芯無料狀態無對應的適用模式，為保守起見，最小系統的梳理時認為運行限制條件適用范圍為“全部模式”或“燃料組件在燃料貯存池”相關的系統設備均需保持可運行性；堆芯無料期間需滿足的核安全功能有交流和直流電源、乏燃料池冷卻，最小系統的設置需滿足相關要求。

經過梳理，以下由主控控制或監視的系統需保持可運行，以滿足堆芯無料狀態下的核安全要求，見表1。[1]

(2)從改造期間的實際電廠運行需要進行分析，確定其他需可用的系統設備

因為運行電廠的特殊性，即使堆芯無料期間，仍有許多非安全相關設備需保持可用性，實際執行時主要考慮了以下幾個方面的因素：

1)重要箱槽液位的監視及重要地坑的排水系統，監視及應對可能出現的因檢修工作或設備誤動導致跑水事件；

2)因改造時間長，常規島設備因執行設備保養需投用的設備與監視的參數；

3)為保證大修期間的檢修用電、電梯、廠房照明及需運行的部分非安全功能系統的可用性，而需保持運行的場內配電系統；

4)廠房的通風系統；

5)因主控室改造施工導致系統停用時間長，為增加必須可用系統的冗余性，在無檢修工作的情況下，盡量保證廠內外電源系統、備用海水系統、備用設備冷卻系統的可用性；

6)以上系統相關的參數及報警指示。

1.3 臨時控制室控制的系統與設備的確定

因臨時盤臺盤面空間及臨時電廠計算機系統可接I/O點數量的限制，需進一步篩選布置在臨時盤臺及臨時電廠計算機的設備及信號，其他最小系統相關設備及信號轉由現場運行人員操作及監視，篩選使用的原則如下：

(1)完全由就地控制的功能可實現性

根據原設計，部分設備僅能在主控盤臺實現其功能，不具備就地控制的條件，只能布置在臨時盤臺。例如220 kV線路開關的同期操作相關設備、01號廠房內消防水閥門等。

(2)各崗位協調操作的便捷性

部分設備的操作需要關注多個相關參數、根據參數變化及時進行調整，而就地不具備在操作地點集中監視相關參數的條件，需要將其操作開關布置在臨時盤臺，需集中監視的參數由臨時電廠計算機實現。例如海水泵啟停時需要根據泵出口壓力、流量對其出口蝶閥開度進行調整。

(3)設備及參數的重要程度性

雖然設備及參數完全可以在就地操作及監視，但考慮到其重要性，出現異常后如不能及時確認及響應可能造成比較嚴重的后果，需要將其操作開關布置在臨時盤臺，參數的監視由臨時電廠計算機實現。如6 kV/380 V 各配電段的電壓、設備冷卻水波動箱補水閥的控制等。[2]

2 最小系統的工程實現

雖然大部分設備本身具備就地操作功能，但需增設臨時控制室來實現重要設備參數的集中監控，以降低人因事件，保障操縱員對電廠有效控制。

2.1 臨時控制室位置的確定

通過設置臨時控制室，作為主控室不可用期間的機組臨時運行調度中心，以及布置實現臨時系統控制功能的臨時盤臺。本次改造時臨時控制室位置的確定基于以下因素：

1)因臨時盤臺的接線需從原主控盤臺轉接，臨時控制室的位置需考慮轉接線的便捷性；

2)臨時控制室的空間大小需滿足臨時盤臺及人員值班工位布置的需求；

3)臨時控制室應盡可能靠近原主控室，便于當班主控人員快速執行主控室與臨時控制室的切換。

2.2 最小系統整體設計思路

因臨時控制室僅為供改造期間臨時使用，設計時采用以下標準：

1)臨時盤臺、機柜及設備的設計基準為抗震二類；

2)設計中考慮人機接口和人因工程，標準與正式盤臺一致，如的確因空間所限導致無法滿足標準，須經設計院及運行人員共同評價認可；

3)設計院對臨時控制室的通風、照明、防靜電等方面進行設計、評估。

臨時控制室布置4個值班工位，因改造導致主控室不可用期間機組運行調度中心轉移至臨時控制室，期間仍保持至少一名值長、三名操縱員的配置，滿足管理程序對運行值持照人員的配置要求；臨時控制室各崗位配備的調度電話及號碼與主控室一致。

臨時控制室設置3個臨時盤臺，用于安裝臨時系統所需的各種控制和顯示設備，主要包括各種硬接線的顯示和控制設備及臨時電廠計算機系統操作站。

2.3 電氣設備信號處理方案

主控盤臺改造期間，原主控盤臺設備的接線從盤臺下的電纜孔洞放至主控盤臺下的電纜夾層，在該電纜夾層布置了57個臨時轉接箱，電氣接線轉接至電氣轉接箱。通過接線方式的處理，保證臨時盤臺設備(臨時盤臺控制的設備都是電氣設備)及轉就地控制設備的可用性。

電氣臨時盤臺實現了電廠在換料大修及控制盤臺改造期間廠用電及各系統的可用性，報警、故障等信息通過臨時計算機系統實現。

施工階段，針對主控盤臺涉及的電氣設備，將所有控制電纜抽出轉接至臨時轉接箱，并在臨時轉接箱進行適當的跳線和短接，再送往臨時盤臺和其他設備及控制屏，實現臨時盤臺控制期間需要的各項控制和保護功能，處理方案原理示意見圖1。

圖1 電氣信號處理方式圖

3 最小系統調試工單拆分及計劃安排

為保證設備控制地點由主控盤臺往臨時盤臺的有序轉移，設備轉接/調試工單拆分與計劃安排采用了以下原則：

1)始終保持至少一個安全系列的電源/設備可用，該原則貫穿整個設計及施工過程；

2)先安排安全A列設備的停役檢修工作，期間同步開展安全A列轉臨時盤臺/轉就地控制設備的線路轉接與調試工作；待安全A列全部調試正常并在臨時盤臺/就地運行正常后，再安排安全B列的停役檢修和其中部分設備的轉臨時盤臺/轉就地控制線路轉接與調試工作；

3)其他非安全C類設備的轉臨時盤臺/轉就地控制的轉接及調試工作在安全B列設備停役前完成；

4)轉臨時盤臺/就地控制的設備先不安排與主控控制回路有關的預維工作，待第二次停役、往主控新盤臺轉接期間再安排，以便結合新盤臺的調試進行預維后的傳動工作；

5)對報警系統信號和電廠計算機信號進行拆分，拆分成相應設備功能組相關報警/電廠計算機信號，如220 kV 2P59線路相關的報警/電廠計算機信號、報警和電廠計算機信號的轉接和調試工作，在設備功能組完成轉接工作、開始傳動調試前完成離線調試工作(從信號源頭端子加新號驗證)，確保設備功能組調試期間信號驗證的完整性。[3]

4 結論

通過第十八次換料大修期間的運行實踐，所選定的最小系統圓滿完成了主控盤臺因改造而不可用所需實現的正常運行功能和備用安全功能，實現了新老盤臺的過渡，為后續其他電廠實施類似改造項目時積累了可供參考的經驗。在該運行實踐上有以下經驗：

1)確定了主控室更新期間最小系統及設備的篩選原則及流程；

2)探索了主控室更新期間最小系統的設計原則及實踐經驗，尤其是電氣、儀控信號的處理方法。