M310 核電機組應急柴油機低功率試驗風險分析

許育文

（福建福清核電有限公司，福建福州 350318）

0 引言

應急柴油機是與核安全相關的系統和設備，事故工況下確保反應性控制、余熱導出、放射性包容這三大核安全要素得到滿足，在核電廠安全中起著至關重要的作用。

1 柴油機低功率試驗的目的

每臺機組2 臺應急柴油發電機組構成核電廠內應急交流電源，分別為帶應急廠用設備的6.6 kV 交流應急配電系統LHA 和LHB 配電盤供電。在廠外主電源和廠外備用電源均失去供電的情況下，核電站2 個核電機組的每臺應急柴油發電機組都有能力滿足應急廠用設備用電要求，并且防止由于正常的外部電源喪失而導致重要設備的損壞。

柴油機是與安全相關的系統和設備，《安全相關系統和設備定期試驗監督要求》對柴油機系統定期試驗有相關的要求，柴油機低功率試驗旨在驗證柴油機、柴油機控制系統的可用性，以確保在廠外主輔電源均喪失的情況下，核安全能夠得到保證。

2 柴油機卸載/帶載邏輯

LHA 電氣一次圖如圖1 所示，柴油機卸載/帶載邏輯為：002/003JA 合閘允許（柴油機電壓、頻率正常；開關及其控制回路正常）→001JA 分閘→LHA 母線電壓低于0.8UN→柴油機卸載→001JA 分閘延時1.5 s 后002/003JA 合閘→柴油機重新帶載。

圖1 LHA 電氣一次圖

2.1 設置柴油機卸載/帶載邏輯的目的

在倒換過程中，當LHA001JA 接到跳閘命令時，由LHA 母線供電的電機等負荷開關開始按預先設定的程序自動跳閘減載，當LHA002JA/003JA 合閘后，這些負荷開關再按預定程序自動地合閘。這是為了在LHA 母線帶電后，能夠根據安全方面的重要性，使電機逐步加載。否則在母線帶電后，所有電機同時起動，由于電機的起動電流為額定電流的5～7 倍，這將使柴油發電機無法承受；另一方面，由于起動電流過大，使得LHA 母線電壓不能在短時間內迅速恢復，從而會進一步惡化電機的啟動條件。

2.2 柴油機卸載/帶載指令

柴油機卸載/帶載指令分為：5 s 卸載/帶載、10 s 卸載/帶載、15 s 卸載/帶載、20 s 卸載/帶載、25 s 卸載/帶載、30 s 卸載/帶載、40 s 卸載/帶載。

（1）5 s 卸載/帶載指令。在前5 s 的卸載/帶載序列里，對應的動作設備有RCV001PO、DVW001ZV、SEC001/003PO、GGR480PO。卸載指令發出后，上述設備均卸載停運。RCV004PO 沒有接收柴油機卸載指令。卸載指令發出的同時，RCV004PO 接收來自控制系統發出的程序帶載指令并立即啟動，RCV001PO 在5 s 的卸載指令之后立即啟動。DVW001ZV 在5 s 的卸載指令之后，如果存在啟動信號（手動啟動或安注信號）則會立即啟動，否則保持停運；對于SEC001/003PO，如果卸載前SEC001PO 在運行，SEC001PO 卸載指令持續5 s，5 s 后自動啟動，而SEC003PO 卸載指令長達10 s；如果卸載前SEC001PO 不在運行，SEC003PO 卸載指令持續5 s，5 s 后自動啟動，而SEC001PO 卸載指令長達10 s。GGR480PO 在卸載指令之前運行，則在5 s 的卸載指令之后重新帶載運行；如在卸載指令之前停運，GGR480PO 在柴油機帶載之后仍保持停運。

（2）10 s 卸載/帶載指令。在前10 s 的卸載/帶載序列里，對應的動作設備有SEC001/003PO、RRI001/003PO、RRM001/003ZV。卸載指令發出后，上述設備均卸載停運。對于RRM001/003ZV，卸載信號有兩路，其中一路由觸發器保持，如果卸載前安全殼存在壓力高高信號，RRM001/003ZV 在整個柴油機帶載期間都存在卸載指令；如果卸載前不存在安全殼存在壓力高高信號，RRM001/003ZV 的卸載指令持續10 s，10 s 之后RRM001/003ZV 重新啟動，根據邏輯，2 個風機同時收到啟動指令。對于RRI001/003PO，如果卸載前RRI001PO 在運行，RRI001PO 卸載指令持續10 s，10 s 后自動啟動，而RRI003PO 卸載指令長達20 s；如果卸載前RRI001PO 不再運行，RRI003PO 卸載指令持續10 s，10 s 后自動啟動，而RRI001PO 卸載指令長達20 s。

（3）15 s 卸載/帶載指令。在前15 s 的卸載/帶載序列里，對應的動作設備有ASG001PO、DEG001PO、EAS001PO、EVC001ZV、EVC003ZV、RCP005RS、REA001/003PO、RRA001PO、GGR010PO。卸載指令發出后，上述設備均卸載停運。EAS003PO在卸載15 s 后根據自己的邏輯啟停，每8 h 運行20 min。ASG001PO/RCP005RS/RRA001PO/REA003PO 在15 s 卸載指令之后，如果存在啟動信號則會立即啟動，否則保持停運。對于REA001PO/DEG001PO/EVC001ZV/EVC003ZV/GGR010PO，如果卸載前安全殼存在壓力高高信號，這些設備在整個柴油機帶載期間都存在卸載指令；如果卸載前不存在安全殼存在壓力高高信號，這些設備的卸載指令僅持續15 s。GGR010PO 在卸載指令之前運行，則在15 s 的卸載指令之后重新帶載運行；如在卸載指令之前停運，GGR010PO 在柴油機帶載之后仍保持停運。EVC001/003ZV 在15 s 的卸載指令之后重新啟動，根據邏輯，兩個風機同時收到啟動指令。

（4）20 s 卸載/帶載指令。在前20 s 的卸載/帶載序列里，對應的動作設備有DVH001ZV、SAP001CO、DVK005ZV、RRI001/003PO。卸載指令發出后，上述設備均卸載停運。20 s 的卸載指令之后，DVH001ZV 自動加載啟動，SAP001CO、DVK005ZV 如存在手自動啟動信號則啟動運行，否則保持停運。

（5）25 s 卸載/帶載指令。在前25 s 的卸載/帶載序列里，對應的動作設備有GGR020ZV、EVR001/005ZV。卸載指令發出后，上述設備均卸載停運。卸載指令之后，設備根據之前的狀態啟動運行或保持停運。

（6）30 s 卸載/帶載指令。在前30 s 的卸載/帶載序列里，對應的動作設備有DVL201/202ZV、CFI101/103PO、JPP001PO。卸載指令發出后，上述設備均卸載停運。卸載指令之后，DVL201/202ZV 據之前的狀態啟動運行或保持停運。JPP001PO 和CFI101/103PO 在卸載指令之后若存在啟動命令即啟動運行，否則保持停運。

（7）40 s 卸載/帶載指令。在40 s 的卸載/帶載序列里，對應的動作設備有DEL001PO、DVN017RS、ETY001ZV、GHE201PO、GHE002ZV、GGR003MO、PTR001PO、LLM001AR。卸載指令發出后，上述設備均卸載停運。卸載指令之后，DEL001PO、GHE201PO、GGR003MO 維持卸載前的狀態運行；DVN017RS 重新上電自動運行；GHE002ZV 卸載之后啟動運行，ETY001ZV、PTR001PO 在加載后接收手動啟動指令，否則保持停運。

綜上所述，從卸載/加載前后設備的狀態對比，相應的設備可以分為三類：①無論卸載前的狀態如何，柴油機加載后，設備都會啟動運行：RCV004PO/RCV001PO、SEC001/003PO、RRI001/003PO、DVH001ZV、GHE002ZV；②柴油機加載后，設備根據卸載前的狀態運行，主要有：GGR003MO、GGR020ZV、GGR010/480PO、RRM001/003ZV、EVC001/003ZV、EVR001/005ZV、DVL201/202ZV、GHE201PO、DEL001PO；③柴油機卸載后設備停運，柴油機加載后，設備若存在手/自動啟動指令則啟動運行，否則保持停運，如PTR001PO 等。

3 柴油機低功率試驗風險分析

（1）重大設備損壞風險。如果卸載前安全殼存在壓力高高信號，RRM001ZV/003ZV 在整個柴油機帶載期間都存在卸載指令，控制棒驅動機構得不到足夠冷卻；如果試驗前RRI A 列作為B 列備用，在柴油機帶載期間，A 列RRI 泵長時間低流量運行，存在損壞風險；如果試驗前B 列上充泵運行，在柴油機加載期間，RCV 上充泵雙泵運行，軸封注入壓力、注入水溫度都會有所升高，從而影響主泵的運行狀態。另外，對于EVC001ZV/003ZV、RRM001ZV/003ZV，在柴油機重新帶載后，A 列2 個風機同時收到啟動指令。若2 臺均啟動，會導致風管負荷過重。

（2）系統擾動風險。如低功率試驗前維持RCV001PO 運行，在柴油機卸載時將會導致上充、下泄隔離；如低功率試驗前RRI用戶由A 列進行冷卻，在柴油機卸載期間會導致：DEL 冷凍機停運，電氣廠房相關通風失去冷卻；主泵軸封注入失去冷卻；RCV002RF 失去冷卻，導致除鹽床被旁路，上充、下泄管線隔離；APG 隔離等。

（3）乏池失去冷卻的風險。如低功率試驗前維持PTR001PO運行，則PTR001PO 在卸載期間會自動停運，且在柴油機加載后不會自動啟動。

（4）機組后撤的風險。如果卸載前安全殼存在壓力高高信號，EVC001ZV/003ZV 在整個柴油機帶載期間都存在卸載指令，堆坑溫度持續上升將會導致機組后撤。

（5）停堆風險。如果試驗前B 列上充泵運行，在柴油機加載期間，RCV 上充泵雙泵運行。一方面，上充泵雙泵運行，小流量管線流量增大，流阻增大，要實現流動，相應的泵出口壓頭會有所增加（平均由17.5 MPa 增大到18 MPa），導致傳遞到主泵高壓泄漏流管線壓力增大；另一方面，根據Q2∝ΔP，在小流量管線流量一定的情況下，VCT 壓力越大，小流量管線孔板前壓力越大，導致傳遞到主泵高壓泄漏流管線壓力越大。當主泵高壓泄漏流壓力達到安全閥RCV252VP 動作定值0.93 MPa.g 時，安全閥超壓開啟可能使主泵高壓泄漏流增大到主泵跳泵定值，從而導致高功率情況下的停堆事件。

4 柴油機低功率試驗風險防范措施

（1）試驗前通過LHA003KG 復位殼內高高壓信號，避免柴油機帶載后RRM001/003ZV 和EVC001/003ZV 不能啟動。

（2）試驗前開啟安噴熱交換器冷卻水閥，安噴熱交換器冷卻水流量為1920 m3/h，可以避免RRI 泵長時間低流量運行。

（3）柴油機加載期間，嚴密關注主泵相關參數。

（4）柴油機重新帶載之后，關注RRM001/003ZV 和EVC001/003ZV 狀態，如果A 列2 臺風機同時運行，則根據規程手動停運其中一臺。

（5）試驗前進行設備切換，將上充泵、RRI、DEL、DEG、PTR、CFI 等切到B 列運行，避免試驗過程中導致運行系統的擾動。

（6）試驗前，降低容控箱壓力。在柴油機加載后、上充泵雙泵運行期間，盡量縮短雙泵運行時間。同時，密切關注主泵高壓泄漏流的壓力，必要時手動停運一臺上充泵。

5 結束語

機組功率運行期間，在進行柴油機低功率試驗時存在停堆、機組后撤和重大設備損壞的風險。試驗前應做好風險分析和相應的防范措施，避免機組瞬態、設備損壞或者是機組不必要的后撤。