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CPR1000相比CPY机组48V直流功能改进安全影响分析

文档作者：左裕轩苏德颂文档来源：大亚湾核电运营管理有限责任公司运行三处		点击数：	更新时间： 2021年06月08日
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日经验窒逾日
Doi：1 0．39694．issn．1 671-1 041．201 3．05．01 9
器 麦
CPR1 000相LI：CPY机组48V直流功能改进安全影响分析
左裕轩，苏德颂
(大亚湾核电运营管理有限责任公司运行三处，深圳518124)
摘要：通过比较岭澳核电厂二期CPRIO00机组和CPY机组的48V直流盘供电原理、设计上的差异、事故处理规程、再供电
原理，本文分析了两者差异对机组控制的影响，给出相关失电后事故处理策略，并给出后续项目改进上的建议。
关键词：直流盘供电；机组状态；控制策略；改进建议
中图分类号：TM613 文献标志码：B
The analysis of security influence of 48V DC function improvement in
units CPR1000 VS CPY
ZU O Yu—xuan，SU D e—song
(Branch ofDPO，Daya Bay Nuclear Power Management Company，Shenzhen 518124，China)
Abstract：By comparing the difference of 48V DC’S power supply principle，design，accident treatment process，re-supply
between two types of CPR1 000 and CPY units，the paper analyses the impact upon unit control，provides accident
treatment strategy，and then provides the design modification recommendation for future projects．
Key words：DC Power supply；unit status：OperatiOn strategy；design modification recommendation
0 引言
岭澳核电厂一期(以下简称LNPS I)是参照法国CPY
系列建成的机组；岭澳核电厂二期(以下简称LNPS II)则
在一期基础翻版加改进基础上建成，是中广核CPR1 000系
列机组中的首建机组。LNPS I和LNPS II是两个类型电站中
的典型代表。
相对『JNPS I而言，LNPS II做了较大的技术改进。这些
技术改进对控制产生了较大影响，在影响、在处理策略上
有较大的差异。
本文通过对比两者48V供电上的差异，分析48V直流盘
原理差异，分析其中主要问题的解决方法，并给出控制策
略、改进建议。
1 岭澳二期相对一期技术改进
LNPS II~HLNPS I相比，主要在下面这几个方面做了
重大的改进：仪控系统从传统的模拟和继电控制改为计
算机控制系统(DCS)，硬软件上采用西门子和阿海珐公
司的TXP2000和TXS系统作为DCS控制系统 0；常规岛系统
方面，由全速机改为半速机(1500rpm)，供货商由英国
GEC—ALSTOM改为ALSTOM一东方汽轮机厂，系统上有较大
的改变 ；在事故处理规程上，LNPS I为事件导向法规程
(EOP)，LNPSII改为状态导向法规程(SOP)，在策略、
结构、规程组织上有较大的改变 。控制系统电源如48v
DC的用户，因为DCS的采用和常规岛的换型，有较大的变
化。
2 48V直流主要功能
48V直流电源是核电厂用于控制、驱动继电器、电磁
76 ElC Vo1．2O 201 3 No．5
阀、电动阀等用户的重要电源。
对传统控制室的核电厂，48V是非常重要的。以LNPS I
为例，48V系统分为LCA(A列盘)、LCB(B列盘)、LCC
(A、B两列的联络盘)。由于在电站中，最典型和最重要
的控制盘就是A列，所以下面的分析主要以LCA为主，附带
会提LCB或LCC。
LCA在LNPS II功能上有所弱化，但是对NSSS整体影响
还是基本一样的，这从失去LCAXg机组状态的后果可以看
m，如表1所示。最大的差异来源于LNPS II的非安全级过程
控制采用了西门子的TXP系统，而反应堆保护系统(RPS)
则采用了阿海珐公司的TXS系统，而在LNPS I，非安全级控
制采用的是传统的控制技术，保护系统采用了电磁控制类
似于继电器搭建而成的逻辑。控制系统改变了，但是对
艺系统的后果影响其实并不大。
3 母线盘供电
两个电站的直流盘都由两路整流器加上蓄电池构成，
如图1所示。所不同的是，两个电站的整流器运行方式、经
济运行方式是有差异的。
(说明：LKE一38ov~应急母线，LLC一380V应急母
线，001RD、002RD为l号和2号整流器，LCA001BT为48V
母线盘LCA的蓄电池)
3．1 整流器运行方式
两个整流器运行方式是不同的。
对于LNPS I，正常运行情况下，LCA002RD运行，
LCA001RD进线开关闭合、出线开关断开。两个RD并不能
并联运行，否则有回环的风险。在002RO需要停运检修或
墨 麦旦
者失去LLC供电，可以切换至O01RD供电并联运行，这种切
换是必须靠运行人员手动切换。
表1 失去LCA主要后果(LNPS I)
编号 系统／功能 后果
LNPS I LNPS II
停堆 停堆
RPR(反应堆保护 RPR系统本身不受影
1 系统)／RGL(棒 RPR A列和A列专设安全 响，仅RPR关联的工艺
控系统) 设施功能 (除汽动辅助 受系K统CS的 I电RC动(、中气继动继电阀
给水泵)都不可用
器)机柜失电影响
汽轮机跳闸 汽轮机跳闸
2 汽轮发电机组 发电机负荷开关断开 发电机负荷开关断开
发电机灭磁 发电机灭磁
RCP001 005RS停运并且 仅就地盘指示受影响，
不可用；006RS可用 加热器完全可用
A列稳压器安全阀的电动 A列稳压器安全阀的电
执行机构不可用(液压 动执行机构不可用(液
RCP(反应堆冷却 动作可用) 压动作可用)
3 剂系统) BYO管线完全可用 BffJ管线完全可用
主泵不再有保护，且因
为失去48V直流电源，主 主泵不受影响
泵机组报警都不能触发
稳压器正常喷淋可用 稳压器正常喷淋可用
(使用控制器控制) (使用控制器控制)
RCV下泄管线隔离 RCV F泄管线隔离
过剩下泄不能使用(RCV 过剩下泄不能使用
257 VP被要求关闭) (RCV 257 VP被要求关
RCV(化容控制系 闭)
4 统) 轴封注入和轴封回水可 轴封注入和轴封回水可
用 用
稳压器辅助喷淋 稳压器辅助喷淋
RCV227VP仍 可用 (B列 ) RCV2 2 7VP仍 可 用 (B
列)
ARE流量控制阀关闭 ARE流量控制阀关闭
汽动辅助给水泵(As6
003 PO)启动
电动辅助给水泵(ASG 汽动辅助给水泵ASG
5 给水系统 002 P0)启动 (它取决 003和004 PO启动
于机组的初始状态)
ASG流量控制阀处于安全 ASG流量控制阀处于安
位置(全开状态) 全位置(全开状态)
GCTc(蒸汽排冷 GCTc关闭、不可用 GCTc关闭、不可用
6 凝器 )
GCTa(蒸汽排大 GCTa可用 GCTa可用
气)
设计为保护A列设备、相 电气盘失去电压和直流
关报警、继电器控制通 监视，控制仍可用
道不可用 电动阀、电磁阀处于失
7 其它 所有A列相关的电动机 气 (失磁)状态
电动阀 、 A类电动机不受影响
、电磁阀处于失 基本保护主要由DCS机
气(失磁)状态 柜提供
Ll(E
LLC
图1 LCA供电原理
对于LNPS II，正常运行情况下，LCAO01RD和O02RD
并联运行，各带50％负荷，给蓄电池进行浮充电。一个充
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日经验窒煎日
电器故障情况下，另一个充电器自动满载运行。整流器的
380V输入电源自动恢复后，整流器也自动恢复运行状态，
不需要人为干预。蓄电池正常提供瞬态峰值负荷，并在失
电事故情况下能够供电1．5／b时。从供电情况看，LNPS II
的LCA系统的可靠性增加， 自我稳定性能增强，需要人
为干预操作减少，因此发生诸如380V电压波动可能导致
LCAO01TB失电的可能性降低，整体对机组的控制比较有
利。
3．2 故障运行模式
故障处理和转经济运行方式上的差异如表2所示。
对于LNPS I，在LCAOO1TB电压低至47V，出现整流器
故障报警。到达45v时，出现电压低报警002AA；~lJ41v，
一般要求转至经济运行；在39V，要求手动切除LCA，避免
误动，如果没有手动切除，有自动切除LCA的逻辑(电压
低三取二逻辑)。
对于LNPS II，取消了直流电的经济运行方式，如果直
流电电压低报警002KA／AA出现，要隔离整列的直流蓄电
池，以便等交流电源恢复时、恢复各电气盘的正常供电时
使用。
表2 两个电厂的低电压动作对比
电压 报警／动作
LNPS I l』NPS II
47V 整流器故障报警 整流器故障报警
45V 电压低报警 电压低报警
41V 无报警，需要就地手动停运 无报警，需要就地手动停运
38V 提醒 不适用
自动跳闸整理器
3．3 自动切除功能
这一功能自动切除整流器上的差异。在LNPS I，该设
计的目的是保护整流器，同时也避免下游设备的误动，在
LCA／LCB电压低自动整流器输出开关。分析表明在LNPS
II，LCA／LCB 48V不用于设备的保护继电器，因此，认为它
不会造成保护误动，LNPS II还取消了LCA／LCB电压低自动
整流器输出开关。
4 直流盘失电和再供电处理
4．1 失电
根据上面对LCA供电原理及对工艺系统影响的分析，
两个电站中LCA功能对核蒸汽供应系统的影响基本是一样
的。由于电站的控制以其对工艺工程的影响为主。因此尽
管两个机组的事故规程体系不同、处理规程不一样(LNPS
I为DEC／I9A，LNPS II为DOS／ECP1／RPS 4号单，都是规程的
名称)，但是两电站的处理流程、对机组的干预操作都是
基本类似的。
LNPS I的失去LCA处理流程如表3所示口】。
X~LNPS II，失去LCA后，出现电压低LCA002KA}~警，
对事故的处理为执行DOS／ECP1／RPS4相关程序，其处理基
本流程如表4所示l6】。
ElC VO1．2O 201 3 No．5 77
日经验窒逾日
表3 DEC／I9A事故处理流程
阶段 操作
确认自动动作
停止任何正在进行的稀释
启动某个设备
qSSS由AsG和GGTa稳定在热停堆工 兄
稳压器水位 蒸 汽 发生 器 水 一回路冷却剂温度 一回路冷却剂压力 位
在瞬态和人 由GCTa控制并稳 B列加热器和正常 蒸汽发生器水
为隔离上充 定在P1 2以上，如 喷淋系统使得压力 位通过TAFP
第一 管线之后， 果从一开始就是这 可以控制 ASG转速调节来
阶段 稳压器水位 样，否则稳定在所 控制
稍高于零负 达到的值 一旦阀ASG 115
荷设定值。 v D被手动打
为限制这种 开， 则按照
增长， 将轴 IASG9给ASG水
封注入流量 箱重新供水
(RCV 从PTR
汲水)减少
到每台泵
一4 ／h
在机组基本稳定后，根据预期的LCA故障持续时间，进行后撤或者
维持状态。
如果该时间少于2小时，机组保持在稳定状态直fU48V直流电源恢
复。
反过来，或如果稳压器水位在低于高水位时不能控制，则应考虑
第二 到补偿密封注入造成的流入量的唯一方法是冷却一回路冷却剂，使
阶段 冷却剂温度降下来，而其一回路水收缩，机组后撤~URRA投运条件。
在一回路压力27巴，温度180~C时RRA投运并连接到一回路：只要
ASG水量超过所需水量，蒸汽发生器就保持在中间停堆状态。
在整个事故过程中，仍可得到模拟量数据，且按照一定的标准
测投入使用的主泵。如需要的话，停止主泵，在这种情况下，在温
度和压力范围内以自然对流方式将机组向后备状态过渡，同时由辅
助喷淋系统进行降压。
表4 DOS／ECP1／RPS4事故处理流程
步骤 操作目的 具体操作
1 自动动作确认 确认LCA隔离：
确认RT、汽机打闸；
RRISb水停止；
2 立即操作 RIS004／021BA循环恢复；
REASb给停运；
确认APG／ARE／VVP隔离；
3 确认操作 确认RCV—F泄、RRA RCV低压下泄隔离；
确认Rcv排气阀关闭；
4 切换fT]B列运行 RRI／SEC切抉剑B列琏仃
5 稳定机组 在ECP1／ECS稳定NSSS参数
如果Rx可进入且稳压器为双相，则现场手动开F
泄相关隔离阀，投下泄；
记录相关不可用的设备／功能；
如果RRA已连接，则停运主泵(防止损坏)；
6 后撇 确定后撤状态：如果LCA失去预期小于2h，则维
持稳定；
否则后撤，屙撤时间确定：如果RISOO1／OO2VP可
以进入Rx手动关闭，则后撤模式为NS／RRA双相中
停，否则为NS／SG，45bar， T CL (冷端温度)
>190℃ ：
从上面的失电处理对比可看出，由于在LNPS II，LCA
功能的弱化，其对机组状态影响相对较小。因此可以说，
失去LCA，对核安全的潜在风险LgLNPS I要低，操纵员控制
起来也比较容易一些。
4．2 LCA恢复再供电
对LNPS I，由于LCA参与RPR的形成逻辑，因此，送电
要注意次序：先给LCA001TB恢复供电，然后根据仪控人员
操作单给RPR特定设备送电。必须严格按照次序送电，避
免误触发保护(误安注信号)[71。
在LNPS II，就不存在这样的送电次序要求。根据仪
控特点，在LCA送电后，需要消除驱动器的discrepancy和
runtime error故障。如果控制信号仍然存在或者曾经存在又
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器 塞
未复归，则一旦送48V电，驱动机构可能立即动作。这就必
须复归discrepancy和runtime error。
Discrepancy信号原因是气动阀如果一开始不在安全位
置，失去48V，电磁阀失电，阀门到达安全位置，阀门状
态和DCM (设备控制模块)要求不一致，那么在DCM会产
生一个discrepancy信号，会阻止控制信号送到IRc(中间继
电器)机柜，阀门就无法操作，仅当复归了该discrepancy
信号后阀门才可以再次操作，有些类似于LNPS I的TPL(旋
转、按下、灯试一体化控制按钮)消偏差。
Runtime error信号是如果气动阀一开始已经在安全位
置，失去48V阀门位置不变，在DcM不回产生discrepancy状
态偏差信号。如果在失去48V时发一个控制信号到DcM，
则经过一定延迟后会产生一个mntime error信号。
4_3 大修期间LCA停盘再供电
由于LCA的重要性，在LNPS I大修[tCLCA停盘，一般
要考虑要实施临时设备再供电(TSD LCA01)，由另外一
个直流盘(LCD)给LCA的重要用户再供电，使主控显示
盘、KRT相关探测通道及信号和取样设备及各相关消防系
统等重要系统设备恢复正常。再供电的几个开关主要涉及
KSA(相关工艺系统报警)、KRT(放射性监视系统)、
LLS(应急发电机)的可用性监视。如果不对这些开关再
供电，将极大地影响主控室的监视、相关消防系统的可用
性、部分KRT通道的监视、LLS的可用性，进而违反技术规
范的要求，增加了设备不可用。
相比而言，LNPS II由于LCA的用户大为减少，因此在
大修时停LCA盘，不会导致：~jJIKRT、柴油机、LLS、消防
系统及众多关键参数监视不可用，因此，对LNPS II，大修
停LCA盘时不需要实施用户再供电。这为大修LCA停盘检修
节省了时间，减少了工作量。
5 结束语
由上述分析可以见，LCA对两个电站的系统的影响也
是基本类似的，最大的差异仍存在于非安全控制系统和保
护系统(RPS)换型、以及380V／6．6kV设备控制保护电源
带来的差异。例如，在LNPS I，核岛常规岛的电动机、电
动阀接触器都用48V来控制，而在LNPS II，仅电动阀(CFI
型)还需要48V来提供反转控制需要，电机则直接用DCS
输出控制，所以在LNPS II，48V就对电动机没有影响。其
他诸~IRPR系统，由于RPR机柜生成逻辑已经不需要48V，
LCA／LCB仅用于驱动电动阀、电磁阀，因此，LCA／LCB对
RPR可以说基本没有什么影响。正如上面的分析所表明
的，LCA失去后再送电，对LNPS I，要注意RPR的机柜的送
电次序，否则会误触发保护，但是在LNPS II就不存在这样
的问题。
在LNPS II，RPA／RPB停堆开关仍然采用48V电源，在
失去LCA或者LCB~J~，仍然会直接导致停堆。如新电厂设计
改进时采用24V DC的驱动，那么可以减少一个导致直接停
堆的源头，可以减少一个导致停堆的因素，提高可靠性。
(转第60页)
日 遮 盛墨日
条信号传输路径。经实测验证所设计的电路功能与分析仿
真结果相同，验证了研仿电路功能符合设计的要求。由于
在仿真阶段已消除竞争冒险现象，在测试阶段较好的避免
了毛刺信号的产生。
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图2 部分测控台电路原理图
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圈3 电路仿真结果
5 结束语
本文基于多块某型测控台电路的设计改进工作，对采
用FPGA电路集成化方法进行深入研究，包括电路分析、电
路仿真、电路制作、电路测试。实践表明FPGA强大的功能
和丰富的资源完全可以完成系统级的电路集成。采用FPGA
60 ElC Vo1．2O 201 3 No．5
器 麦旦
对系统进行集成，可以把过去一个机箱完成的功能在一块
FPGA上实现，大幅提升电路的性能并进一步降低设计成
本。口
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维护方面的研究；张鹏(1975年一)，男，高级工程师，主要从事虚拟仪器方面
的研究；孔岩峰(1977年一)，男，博士，主要从事虚拟仪器方面的研究；刘吉富
(1978年一)，男，硕士，主要从事自动机械方面的研究。
收稿日期：2013—06-28
(接第78页)
在LNPS II，LCA／LCB对电动机驱动而言是不必须的。
但是对于电动阀、电磁阀，由于24V DC驱动力的不足，
所以需要在控制保护系统输出的24V转换48V，增加了一
路环节。新设计的核电厂在设备选型时如果可以直接采用
24V，则可以减少一个电站控制影响的一个可能不稳定的因
素。口
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作者简介左裕轩(1974一)，男，工程师，从事核电厂运行；苏德颂(1975-)，男，
工程师从事核电厂运行。
收稿日期：2013—07-12

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