VVER型核電機(jī)組反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)加速預(yù)保護(hù)信號(hào)執(zhí)行回路邏輯研究與設(shè)計(jì)優(yōu)化

李袁鵬

（江蘇核電有限公司 儀控一室，江蘇 連云港 222000）

0 引言

VVER型核電機(jī)組反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)[1]主要用于實(shí)現(xiàn)緊急停堆、快速降功率、控制棒在堆芯內(nèi)高度的控制及位置監(jiān)視等功能，同時(shí)控制棒位置信號(hào)將直接參與堆芯功率計(jì)算。

緊急情況下，反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)接收到預(yù)保護(hù)信號(hào)觸發(fā)時(shí)，將通過切斷APP棒組控制棒交流供電模件內(nèi)可控硅導(dǎo)通角的允許信號(hào)，實(shí)現(xiàn)APP棒組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的失電，使得APP棒組掉入堆芯底部，反應(yīng)堆功率下降至40%。APP信號(hào)觸發(fā)時(shí)，同時(shí)通過反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)向正常運(yùn)行儀控系統(tǒng)（TXP系統(tǒng)）發(fā)送汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)，汽輪機(jī)降功率至550WM，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速降功率的目的。

1 預(yù)保護(hù)信號(hào)執(zhí)行邏輯分析[2]

反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)預(yù)保護(hù)機(jī)柜（1/2SHRSM）負(fù)責(zé)接收和處理APP信號(hào)（見圖1），機(jī)組正常運(yùn)行期間1/2SHRSM機(jī)柜的1/2APP信號(hào)回路為24V高電平，當(dāng)APP信號(hào)觸發(fā)后，1/2APP信號(hào)回路失電，1/2BFK4繼電器失電，1/2TIMER時(shí)間繼電器動(dòng)作并將信號(hào)保持4s，同時(shí)切斷控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)交流供電模件內(nèi)可控硅的允許信號(hào)，使得APP棒組失電，掉入堆芯底部。

當(dāng)1/2APP信號(hào)回路失電后，1BSS2失電，10BS2模件接收到失電信號(hào)后，通過內(nèi)部繼電器向TXP系統(tǒng)發(fā)送24V汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)，使得汽輪機(jī)快速降功率至550MW。

圖1 APP信號(hào)動(dòng)作執(zhí)行過程Fig.1 App signal action execution process

圖2 APP信號(hào)執(zhí)行回路電路邏輯圖（單機(jī)柜）Fig.2 APP signal execution loop circuit logic diagram (single cabinet)

2 預(yù)保護(hù)信號(hào)執(zhí)行邏輯研究

根據(jù)圖1可知，1SHRSM和2SHRSM機(jī)柜APP信號(hào)觸發(fā)邏輯為“或”，只要有一個(gè)SHRSM機(jī)柜信號(hào)處于觸發(fā)狀態(tài)，系統(tǒng)就處于觸發(fā)狀態(tài)。因此，后續(xù)將按照單個(gè)機(jī)柜進(jìn)行深入分析；APP信號(hào)執(zhí)行回路電路邏輯圖[3]見圖3。

由圖2可知，當(dāng)APP信號(hào)觸發(fā)時(shí)，1/2APP信號(hào)回路將處于失電觸發(fā)狀態(tài)，1/2BFK4模件內(nèi)部繼電器失電，a14端子（1301/1302信號(hào)線）失電。

1/2TIMER模件內(nèi)部K2/K3繼電器得電，3號(hào)端子（1502信號(hào)線）同時(shí)失電，將觸發(fā)APP棒組失電信號(hào)。

當(dāng)APP信號(hào)觸發(fā)時(shí)，1/2APP信號(hào)回路將處于失電觸發(fā)狀態(tài)，1/2BFK4模件內(nèi)部繼電器失電，a20端子（1601/1602信號(hào)線）失電；1BSS2模件內(nèi)部繼電器失電，a10端子（1603信號(hào)線）失電；10BS2模件內(nèi)部e2-c2繼電器失電，a14端子得電，將向TXP系統(tǒng)發(fā)送汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)。

根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：

1）當(dāng)1/2BFK4模件同時(shí)失電故障時(shí)，同時(shí)觸發(fā)APP棒組失電和汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)。

2）當(dāng)1/2TIMER模件同時(shí)失電故障時(shí)，觸發(fā)APP棒組失電信號(hào)。

3）當(dāng)1BSS模件失電故障或直接拔出更換時(shí)，1603信號(hào)線失電，10BS2模件內(nèi)部e2-c2繼電器失電，觸發(fā)汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)。

4）10BS2模件故障內(nèi)部e2-c2繼電器失電或a14-a16端子故障閉合時(shí)，觸發(fā)汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)。

綜上所述，在汽輪機(jī)主調(diào)門動(dòng)作執(zhí)行回路中，存在1BSS2和10BS2單一設(shè)備故障導(dǎo)致機(jī)組降功率。因此，有必要對(duì)汽輪機(jī)主調(diào)門動(dòng)作執(zhí)行回路進(jìn)行優(yōu)化，提高反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，避免單一設(shè)備故障導(dǎo)致機(jī)組降功率事件發(fā)生。

3 加速預(yù)保護(hù)信號(hào)執(zhí)行邏輯優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案思路

圖3 APP信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案圖Fig.3 APP signal optimization design diagram

圖4 APP信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì)電路圖Fig.4 APP signal optimization design circuit diagram

APP信號(hào)觸發(fā)后，在APP棒組失電動(dòng)作執(zhí)行回路中，只有1/2TIMER時(shí)間繼電器同時(shí)故障，才會(huì)導(dǎo)致信號(hào)誤觸發(fā)機(jī)組降功率。因此，汽輪機(jī)主調(diào)門動(dòng)作執(zhí)行回路邏輯可以參考APP棒組失電動(dòng)作執(zhí)行邏輯進(jìn)行修改，避免單一設(shè)備故障導(dǎo)致機(jī)組降功率。

鑒于反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)屬于安全重要系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案應(yīng)遵循以下原則：

1）保證反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)功能不受影響。

2）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案易于實(shí)施，不作重大改造，不新增部件。

3.2 加速預(yù)保護(hù)信號(hào)執(zhí)行邏輯優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)同APP失電信號(hào)執(zhí)行回路邏輯一致（見圖3），將1/2 TIMER時(shí)間繼電器的1/2 APP信號(hào)回路輸出信號(hào)作為輸入信號(hào)，分別經(jīng)過6BS2和10BS2模件內(nèi)部繼電器進(jìn)行電壓翻轉(zhuǎn)后輸出。

由于每個(gè)BS2模件中有8個(gè)獨(dú)立的通道，6BS2模件為1/2SHRSM機(jī)柜在使用的模件，并有未使用的通道。

該優(yōu)化方案改動(dòng)較小，僅需新增和更改信號(hào)線，無(wú)需新增設(shè)備。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案可行性分析

優(yōu)化后，當(dāng)APP信號(hào)觸發(fā)后，1/2 APP信號(hào)回路失電，1/2 BFK4繼電器失電，1/2 TIMER繼電器失電，6BS2和10BS2失電，75號(hào)供電端子將24V供電通過10BS2模件a12端子（1714信號(hào)線）輸入，c12端子（1717信號(hào)線）輸出到6BS2模件a28端子（1717信號(hào)線），從6BS2模件c28端子（1713信號(hào)線）輸出發(fā)送到TXP系統(tǒng)觸發(fā)汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)。

正常運(yùn)行期間，當(dāng)6BS2模件失電故障，10BS2模件正常運(yùn)行時(shí)，10BS2模件內(nèi)部繼電器得電，a12-c12端子為斷開狀態(tài)，24V供電信號(hào)無(wú)法發(fā)送到TXP系統(tǒng)，不會(huì)觸發(fā)汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)。同理，當(dāng)10BS2模件故障，6BS2模件正常運(yùn)行時(shí)，也不會(huì)觸發(fā)汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)。

結(jié)論：

1）該優(yōu)化設(shè)計(jì)方案對(duì)反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)功能沒有影響。

2）當(dāng)6BS2和10BS2模件單一故障或直接更換時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)主調(diào)門關(guān)信號(hào)誤動(dòng)作。

3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案實(shí)施

加速預(yù)保護(hù)信號(hào)執(zhí)行邏輯優(yōu)化設(shè)計(jì)方案僅需新增和更改信號(hào)線，無(wú)需新增設(shè)備，改造范圍小，易于實(shí)施，能夠有效避免單一設(shè)備故障導(dǎo)致機(jī)組降功率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本優(yōu)化方案針對(duì)反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)單一設(shè)備故障將導(dǎo)致機(jī)組降功率潛在隱患問題，優(yōu)化改進(jìn)了APP信號(hào)執(zhí)行回路邏輯，在不影響系統(tǒng)安全功能的基礎(chǔ)上，避免了單一設(shè)備故障誤觸發(fā)汽輪機(jī)主調(diào)門動(dòng)作，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，保障了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，該優(yōu)化方案對(duì)VVER型核電機(jī)組的改進(jìn)具有重要的參考價(jià)值和推廣應(yīng)用前景。