核電項目A1號機組L521電氣貫穿件H通道問題處理

沈偉+曾德求

【摘 要】文章闡述了某核電項目A1號機組ETY系統(tǒng)調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)L521低壓電氣貫穿件H通道其中4對芯棒無法實現(xiàn)其信號傳遞功能。通過對其功能及材料進行問題排查和功能試驗，最終確認為貫穿件組件芯棒材料問題。該電氣貫穿件設(shè)備熱電偶通道為機組嚴重事故下氫氣濃度測量裝置監(jiān)測提供溫度數(shù)據(jù)，參與氫氣濃度監(jiān)測裝置內(nèi)部公式計算后最終得出監(jiān)測狀態(tài)。本文分析了問題發(fā)生的原因，介紹了問題處理流程及后續(xù)試驗驗證過程，對后續(xù)類似事件的處理提供了參考。

【關(guān)鍵詞】電氣貫穿件；排查；熱電偶；驗證

1 設(shè)備概述

電氣貫穿件設(shè)備是為壓水堆核電廠提供的供各類導(dǎo)體貫穿安全殼的專用電氣設(shè)備，是核電站中溝通安全殼內(nèi)外的電氣聯(lián)系，是安全殼壓力邊界的組成部分，是防止放射線泄漏的最后一道屏障的重要設(shè)施，必須在核電廠的正?；蚴鹿蕳l件下，都應(yīng)能承擔(dān)起設(shè)計要求的功能及技術(shù)參數(shù)，其在安裝壽命期限內(nèi)能保持核反應(yīng)堆安全殼壓力邊界的密封性、電導(dǎo)線穿過的完整性和電氣信號的不間斷性。

電氣貫穿件作為進入反應(yīng)堆廠房的電纜通路，每個機組共計79個中低壓貫穿件和6個人員閘門電氣貫穿件，安全等級屬于電氣1E級、機械安全2級，質(zhì)保等級QA1級，抗震等級抗震1類，鑒定等級K1類設(shè)備。按類型分為中壓動力貫穿件、低壓動力貫穿件、低壓控制電氣貫穿件、低壓儀表電氣貫穿件、低壓同軸電氣貫穿件。

2 問題描述

1號機組ETY系統(tǒng)調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)L521低壓電氣貫穿件H通道其中4對芯棒無法實現(xiàn)其信號傳遞功能。該熱電偶通道為機組嚴重事故下氫氣濃度測量裝置監(jiān)測提供溫度數(shù)據(jù)，參與氫氣濃度監(jiān)測裝置內(nèi)部公式計算后最終得出監(jiān)測狀態(tài)。

3 問題處理

3.1 問題分析及討論

ETY系統(tǒng)對安全殼內(nèi)氫氣濃度進行連續(xù)監(jiān)測，福島改進項中嚴重事故下氫氣濃度測量裝置通道安裝在L521低壓電氣貫穿件H段。L521低壓電氣貫穿件有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K10個通道（其中C、D、E、F、G通道備用，H通道屬于設(shè)計變更增補，J、K通道為RIC系統(tǒng)提供信號），變更后的H通道有37根芯棒，設(shè)計12個鎳鉻合金材質(zhì)（正極）、12個鎳鋁合金材質(zhì)（負極）、每組正負芯棒中間有起屏蔽作用的銅導(dǎo)體，安裝順序如下：

（1）12個鎳鉻導(dǎo)體：1-4-7-10-13-16-19-22-25-28-31-34（+）

（2）12個鎳鋁合金：2-5-8-11-14-17-20-23-26-29-32-35（-）

（3）13個銅導(dǎo)體：3-6-9-12-15-18-21-24-27-30-33-36-37（屏蔽）

工程現(xiàn)場總共采用兩種辦法對L521低壓電氣貫穿件存在的問題進行檢查及確認，第一種：利用熱電偶工作原理特性將貫穿件H通道每組芯棒（核島內(nèi)側(cè)）短接構(gòu)成回路，以熱電效應(yīng)原理為基礎(chǔ)將溫度變化轉(zhuǎn)化為熱電勢變化進行溫度測量，測量每組通道是否正常聯(lián)通；第二種：利用鎳鉻和鎳鋁合金所含鎳百分比不同，鎳鉻材質(zhì)含鎳百分比較低不被吸鐵石吸住，鎳鋁合金含鎳百分比較高可以被吸鐵石吸住。利用以上兩種方法共同確定：1號機組L521貫穿件H通道共有16芯鎳鉻，8芯鎳鋁合金。

采用以上方式確認問題在于L521低壓電氣貫穿件H通道其中4對芯棒材料混用，將本身為鎳鋁合金材料的芯棒裝成了鎳鉻材料。確認問題所在后，立即安排供應(yīng)商服務(wù)人員排查了2號機組供貨設(shè)備L521貫穿件H通道及相同類型組件備件情況，結(jié)果所查2號機組設(shè)備及1、2號就在備件沒有出現(xiàn)同樣問題。

3.2 方案的選擇

（1）臨時方案：J、K通道剩余4組芯棒可用于臨時端接使用，現(xiàn)場已臨時采用。

（2）最終方案：更換L521電氣貫穿件H通道組件，更換后需要進行絕緣電阻、氣體泄漏、保壓試驗，整個消缺工期預(yù)計需要15天。

3.3 試驗驗證和質(zhì)量控制

3.3.1 質(zhì)量控制

1）供應(yīng)商制定詳細施工方案及實施規(guī)程，審核批準后實施；

2）供應(yīng)商制定現(xiàn)場施工質(zhì)量計劃，選取關(guān)鍵工序見證點，對消缺過程進行嚴格控制。

3.3.2 試驗驗證

1）工裝、工具、更換組件、人員、質(zhì)量計劃、施工方案等準備；

2）消缺方案實施，打開壓力表閥門緩慢釋放壓力至大氣壓，拆除有問題的導(dǎo)體組件；

3）清洗更換用的導(dǎo)體組件外表面和H孔道；

4）裝配更換組件；

5）外表面檢查及1.1倍（440KPa壓力）最大運行壓力充氣試驗，無異常變形和泄漏；

6）在400KPa壓力下用吸槍法檢驗各密封處，泄漏率低于1*10-8Pa.m3/s為合格；

7）更換組件每一根導(dǎo)體與其余導(dǎo)體和接地之間施加DC500電壓，絕緣電阻大于109歐姆為合格；

8）萬用表調(diào)至蜂鳴檔，更換組件每一根導(dǎo)體兩極與萬用表正負極可靠連通，蜂鳴器持續(xù)響為合格；

9）L521貫穿件設(shè)備屬于局部更換組件，在充氣壓力試驗和密封性能檢驗合格后將設(shè)備壓力降至250KPa，按照壓力-時間曲線規(guī)定，在規(guī)定時間周期（約317小時）泄漏值在曲線上方則為合格。最小的試驗時間與現(xiàn)場使用的壓力表的分辨率有關(guān)，根據(jù)泄漏率計算公式Q=△P·V/△t可推得：最小試驗時間△t=△P·V/Q。將該式代入L521電氣貫穿件現(xiàn)場安裝壓力表可識別的最小刻度△P（20KPa）及實際容積V=57L后，則整體密封試驗檢查最少要保壓約317小時。

3.3.3 文件控制

完成上述貫穿件組件更換及驗證工作后，供應(yīng)商收集完成檢查記錄及報告提交審核后，將完整的組件更換記錄更新至竣工文件備案。

4 原因分析

4.1 電氣貫穿件導(dǎo)體組件車間組裝人員質(zhì)量保證觀念松懈

供應(yīng)商低壓貫穿件設(shè)備所供所有核電項目從未出現(xiàn)此類情況，導(dǎo)致組件安裝工人麻痹大意，在H通道組件組裝階段誤將其中4芯鎳鋁合金裝成鎳鉻合金。

4.2 組件加工完成后相應(yīng)的檢查針對性有疏漏

組件加工完成后只做相應(yīng)每芯正極或負極導(dǎo)通試驗，未對每芯正負極導(dǎo)通功能進行檢驗，單單證明每芯棒正負極都是導(dǎo)通的，不能證明其具備監(jiān)測信號的功能。

4.3 L521電氣貫穿件H通道屬于設(shè)計變更項目

L521貫穿件設(shè)備H通道在采購技術(shù)文件《0426G9035 A CFC電氣貫穿件詳細目錄清單》中屬于備用通道，福島改進項中增加了嚴重事故下氫氣濃度測量裝置提供監(jiān)測信號，在完成驗收兩年后設(shè)計院發(fā)出設(shè)計變更通知增加H通道為其提供測量信號，面臨緊急變更，供應(yīng)商組件加工廠忙中有錯。

5 針對以上出現(xiàn)的問題，總結(jié)經(jīng)驗如下

5.1 供應(yīng)商環(huán)節(jié)

（1）供應(yīng)商組件車間應(yīng)開展經(jīng)驗反饋學(xué)習(xí)，增強供應(yīng)商組件加工車間工人質(zhì)保意識，加強質(zhì)量見證過程監(jiān)督和控制，從源頭上避免同類事件再次發(fā)生；

（2）組件組裝前對材料進行檢查，完善組件車間用于熱電偶功能貫穿件檢查，增加熱電偶材料驗證工序；

5.2 采購及采購監(jiān)督環(huán)節(jié)

（1）不僅供應(yīng)商要做好經(jīng)驗反饋，采購及采購監(jiān)管環(huán)節(jié)也要做好經(jīng)驗反饋，制定經(jīng)驗反饋行動項，避免后續(xù)機組設(shè)備出現(xiàn)類似問題，經(jīng)驗反饋信息通知到長期駐廠監(jiān)造人員；

（2）對供應(yīng)商經(jīng)驗反饋進行檢查確認，必要情況下可現(xiàn)場實地檢查供應(yīng)商整改行動項執(zhí)行落實情況；

（3）加強對設(shè)計變更部分設(shè)備及部件的驗收。

5.3 設(shè)計環(huán)節(jié)

1號機組L521關(guān)鍵件設(shè)備在2011年4月底已完成驗收，2013年7月因功能需要設(shè)計院將備用H通道更改為用于熱電偶功能信息測量，而后，又經(jīng)歷了芯棒通道材料使用錯誤的不符合項，前后經(jīng)歷2次拆裝和功能試驗。電氣貫穿件在實現(xiàn)電氣、通訊、控制性能以外，最重要的還是整體密封性，對于同一設(shè)備多次結(jié)構(gòu)拆裝，對其本身的材料密封性肯定存在一定損傷。建議設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)嚴格控制設(shè)計變更。

6 結(jié)束語

電氣貫穿件必須在核電廠正?；蚴鹿蕳l件下，都應(yīng)能承擔(dān)起由設(shè)計規(guī)定的保持核反應(yīng)堆安全殼壓力邊界的密封性、電導(dǎo)線穿過的完整性和電氣信號的不間斷性功能。我們應(yīng)在設(shè)計、采購、施工過程中做好相應(yīng)問題的經(jīng)驗反饋工作，在問題處理過程中認真分析問題發(fā)生的原因，積累有效可行的處理方案，避免人為因素造成設(shè)備安全性存在不可控的狀況，甚至影響到核電廠安全運行。

【參考文獻】

[1]嶺澳核電工程實踐與創(chuàng)新[M].北京原子能出版社，2002.

[2]GB13538-1992核電廠安全殼電氣貫穿件[S].中國國家標準化管理委員會.

[責(zé)任編輯：湯靜]