核島通風就地控制柜設計問題研究

劉智寅，李 恒，肖 洲

（深圳中廣核工程設計有限公司，廣東 深圳 518045）

0 引言

核電廠核島通風就地控制柜主要用于核島溫濕度控制，根據不同被控對象和控制邏輯需求，分為A～G 7種典型控制模式[1]，每種控制模式采用標準化的設計。

核島通風就地控制柜的7種控制模式機柜在設計中，出現過以下問題：

1）控制柜電路設計理念的差異。設計院采用隔離開關+保險設計思路，控制柜廠家采用斷路器設計思路，兩者存在一定的技術差異。結合技術發(fā)展，需確定電路設計的方法和原則。

2）機柜主斷路器故障指示燈邏輯設計理念差異。機柜主斷路器故障指示燈邏輯與物理實現方式矛盾，導致斷路器故障時指示燈滅，正常時指示燈亮，需進一步規(guī)范電路設計。

3）部分主斷路器選型有誤，其分斷能力無法起到過流保護作用。

4）控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配，導致格蘭無法鎖緊電纜或電纜無法穿過格蘭。

1 原因分析

1.1 控制柜電路設計理念差異（隔離開關+保險PK斷路器）

設計院在系統(tǒng)設計過程中，由于設計理念差異和技術發(fā)展滯后的原因，致使主回路電源開關仍然采用隔離開關+保險設計思路。圖1為嶺澳II期DVC，DVE，SLT，DWL，DVG，DVN等系統(tǒng)邏輯圖中的輸入信號模塊表達方式，采用保險絲的故障作為主回路電源的故障判斷模式。

圖1 輸入信號模塊Fig.1 Input signal module

但隨著電器工業(yè)的發(fā)展，斷路器產品的功能越來越完善和強大[2]，控制柜廠家在機柜設計過程中，未完全參照設計院邏輯圖中的隔離開關+保險設計，而是采用斷路器設計方案進行了標準化設計，造成廠家與設計院圖紙出現不一致。

1.2 機柜主斷路器故障指示燈邏輯設計理念差異

設計院設計思路：對于斷路器通斷聯(lián)鎖的指示燈，定義為“***RS ELECTRIC FAULT”，即電氣故障導致斷路器跳開時指示燈應該點亮，而正常運行過程中斷路器閉合時指示燈熄滅。

控制柜廠家設計思路：設計一個電源指示燈，當電源故障包括上游電源喪失，指示燈滅。

設計指示燈狀態(tài)恰與故障狀態(tài)相反如圖2所示。

圖2 就地控制邏輯圖示Fig.2 Local control logic diagram

設計院設計思路和控制柜廠家設計理念不同，物理狀態(tài)與信號功能定義相矛盾，不能合理地反映設備的運行狀態(tài)并給運行人員清晰準確的提示。

1.3 主斷路器選型問題

控制柜廠家對于柜內主斷路器的選型未能給出設計原則，斷路器額定電流與控制柜動力回路設計電流不匹配，有可能導致短路和過載保護不能正常動作，喪失對負載本身或上級斷路器的正常保護功能。

1.4 控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配問題

造成控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配的原因如下：

1）電加熱器廠家圖紙變化，未進行升版標記，導致實際到貨格蘭尺寸與最初提供給設計專業(yè)審核的文件信息不一致。

2）電纜選取的計算方法存在差異，導致對同一個電加熱器設計專業(yè)和設備廠家所選電纜規(guī)格不同。

3）信息交換流程存在問題。設計院未通過正式渠道給設備廠家提供電纜選型信息，設計過程中的變更也未及時與采購部門和廠家溝通。

2 解決措施和方案

2.1 控制柜電路設計理念差異（隔離開關+保險PK斷路器）

對于低壓配電系統(tǒng)，保護電器主要有兩種：一是斷路器，二是熔斷器（見表1）。斷路器又分為非選擇性斷路器（見表2）和選擇性斷路器（見表3）。隨著電器工業(yè)的發(fā)展，斷路器產品的功能越來越強大，覆蓋面越來越廣，為配電線路提供了更完善的保護功能[3]。但是，熔斷器也并未因此退出市場，在某些特殊領域和特定功能需求中仍在應用，比如中高壓領域和電梯工業(yè)[4]。

表1 熔斷器Table 1 Fuse

表2 非選擇型斷路器Table 2 Non-selective circuit breaker

表3 選擇型斷路器Table 3 Selective circuit breaker

核島通風系統(tǒng)就地控制柜的下游負載為電加熱器，等效為純阻性負載，電器回路設計應具備短路和過載保護功能。目前選用的非選擇性斷路器，對應的曲線類型如圖3所示、設備相關參數如圖4所示。

圖3 C65N-C型脫扣曲線[5]Fig.3 The tripping curve of C65N-C[5]

圖4 非選擇性斷路器參數Fig.4 The parameters of the circuit breaker

經核實，目前控制柜廠家選型的斷路器可滿足設計要求。設計院取消邏輯圖中的隔離開關+熔斷器（JS+FUSE）的表述方式，統(tǒng)一修改為斷路器（JA），確保設計文件與到貨設備實體保持一致，并規(guī)范邏輯圖中該輸入模塊的信息。

2.2 機柜主斷路器故障指示燈邏輯設計理念差異

斷路器通斷聯(lián)鎖指示燈的設計，應使指示燈物理狀態(tài)與信號功能定義保持一致，即控制柜供電正常時，斷路器閉合，指示燈點亮；失去電源時，斷路器跳開，指示燈熄滅。從而合理地反映設備運行狀態(tài)，并給操作人員清晰準確的提示。

修改邏輯圖中斷路器狀態(tài)信號，由OFF指令修改為ON指令，同時修改系統(tǒng)手冊指示燈功能定義，將“***RS ELECTR. FAULT ”指示修改為“***AR POWER INDICATOR”，保持指示燈顏色不變，刪除燈試要求。

報警手冊中信息做相應修改，取消隔離開關001 JS的位置不符合及熔斷絲斷開此類的描述，修改為：***AR斷路器001JA斷開。

2.3 主斷路器選型問題

建立斷路器選型設計原則，供廠家元器件選型設計時參考。

1）控制柜負載分為加熱器負載與柜內其他設備元件負載。其中，電加熱器負載（主要負載）為純阻性，啟動電流約為額定電流的1.1倍，柜內其他設備元件負載額定電流約為1A。

2）主斷路器應按整定電流（電加熱器額定電流+1A）×（1.1～1.5）選型。

2.4 控制柜和電加熱器的格蘭與電纜尺寸不匹配問題

經設計院與設備廠家溝通，通過如下方式處理：明確電纜選取的計算方法，對存在格蘭和電纜尺寸不一致的設備，重新進行電纜選型和文件變更。

設計院與廠家建立正式設備接口，雙方通過正式渠道提供設備信息和電纜信息，并在達成一致意見后固化接口，保證設備格蘭和電纜尺寸選型正確且匹配。

3 結論

1）核電廠就地控制柜設計應在成熟參考電站設計的基礎上，結合技術發(fā)展，合理地進行優(yōu)化和完善。同時，對于設計文件中的差錯和不一致要即時糾察、積極處理，形成良好的經驗反饋機制，將改進方案落實在后續(xù)設計和其他在建項目中。

2）與供貨商建立完善的設備信息交換接口，確保雙方信息均是通過正式渠道傳遞和確認的，并在雙方達成一致意見后固化接口。

3）在控制柜采購技術規(guī)格書中，細化設計對設備的功能要求。對于具體方案實現和元器件選型等，需給出明確的法規(guī)標準或依據原則，必要時可進行指定設計或給供貨商進行設計交底，確保供貨商能充分理解設計需求，減少設備設計制造變更。

通風就地控制柜這幾類問題的提前預防與處理，可以形成標準化要求，在就地控制柜設計階段就提出來，使這些改進措施更容易實施，對采購以及供應商也是很好的實踐，容易在各個項目上進行復制推廣。