封閉母線壓力低原因分析及處理

宋振

【摘 要】某核電廠日常運行期間，封閉母線壓力運行監(jiān)測值長期處于偏低區(qū)間，不滿足維修手冊的標(biāo)準(zhǔn)要求，且存在封閉母線壓力低報警。通過分析驗證，確認(rèn)為微正壓裝置補(bǔ)氣管線回路節(jié)流所致，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，方案實施后效果良好。

【Abstract】During the daily operation of a nuclear power plant， the monitoring value of closed busbar pressure operation is always in the low range， which can not meet the standard requirements of the maintenance manual， and there is low alarm of closed busbar pressure. Through the analysis and verification， it is confirmed that it is caused by the throttle of the filling gas pipeline circuit of the micro-positive pressure device， and the corresponding improvement scheme is put forward， the effect of the scheme is good after the actual application.

【關(guān)鍵詞】封閉母線;運行壓力;管線節(jié)流

【Keywords】closed busbar; operating pressure; pipeline throttling

【中圖分類號】TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）04-0045-02

1 引言

某核電廠機(jī)組正常運行期間，封閉母線壓力戶外部分處于偏低甚至在負(fù)壓狀態(tài)下，在發(fā)生臺風(fēng)、暴雨等惡劣天氣情況時，可導(dǎo)致環(huán)境中潮氣灰塵進(jìn)入腔室，造成封閉母線絕緣下降，嚴(yán)重者會觸發(fā)絕緣監(jiān)測報警。同時，絕緣低的情況進(jìn)一步惡化時存有一次主回路對地放電風(fēng)險。某核電廠1號機(jī)組第2次大修（F102）維護(hù)階段發(fā)現(xiàn)并驗證，離相封閉母線壓力運行監(jiān)測值低于維修手冊的標(biāo)準(zhǔn)要求，存在壓力偏低情況，給設(shè)備安全運行帶來隱患，本文針對該情況探究其根本原因，找到解決方案。

2 同步并網(wǎng)系統(tǒng)功能簡介

同步并網(wǎng)系統(tǒng)（GSY）的主要功能是將發(fā)電機(jī)和主變壓器連接起來并向電網(wǎng)輸送電能，為發(fā)電機(jī)、變壓器調(diào)節(jié)及保護(hù)用電壓/電流互感器提供一次信號，具體功能包括：①將發(fā)電機(jī)電能輸出;②實現(xiàn)機(jī)組與電網(wǎng)的并網(wǎng)、解列和故障保護(hù)功能;③冷卻發(fā)電機(jī)出線端子并防止端部氫氣聚集。

GSY系統(tǒng)離相封閉母線是用于連接發(fā)電機(jī)和主變壓器用，主要由鋁導(dǎo)體鑄體，鋁外殼和絕緣體組成。正常運行期間，強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)啟動用于封閉母線冷卻，微正壓裝置用于封閉母線壓力測量、補(bǔ)氣調(diào)節(jié)和報警監(jiān)測。

某核電廠1、2號機(jī)組自投運以來，封閉母線壓力一直處于偏低狀態(tài)，運行監(jiān)測值在2～3mbar之間（1bar=1×105Pa），遠(yuǎn)低于維修手冊標(biāo)準(zhǔn)要求（8～15mbar）。另外，封閉母線供氣壓力為7～10bar，經(jīng)過三級減壓并且閥門全開后補(bǔ)氣壓力已經(jīng)達(dá)到上限60mbar，如母線出現(xiàn)大型破口或氣密存在惡化情況，微正壓補(bǔ)氣裝置不具有進(jìn)一步調(diào)節(jié)提升的能力，封閉母線運行監(jiān)測值將持續(xù)走低。

3 原因分析

3.1 設(shè)備狀態(tài)分析

封閉母線系統(tǒng)為北京電力設(shè)備廠供貨，通風(fēng)流量為42000m3/h，風(fēng)壓為1721Pa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1480r/min。

因封閉母線附屬設(shè)備微正壓補(bǔ)氣裝置進(jìn)行封閉母線的補(bǔ)氣、測量和報警功能，運行壓力監(jiān)測點安裝在封閉母線B相風(fēng)機(jī)進(jìn)口位置，當(dāng)強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)裝置停運時，測量的是封閉母線的三相平均壓力，當(dāng)強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)裝置啟動時，測量的是封閉母線B相的回風(fēng)壓力，而在風(fēng)機(jī)的回風(fēng)口，壓力接近整個風(fēng)機(jī)揚程的最低點，所以壓力最低。封閉母線微正壓補(bǔ)氣裝置通過外部的氣源向封閉母線補(bǔ)氣，以抬升整個封閉母線的壓力，在風(fēng)機(jī)停運階段是對三相封閉母線壓力的整體抬升，在風(fēng)機(jī)啟動階段，是對強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)壓力曲線的抬升，重點在于消除負(fù)壓區(qū)域，保證封閉母線大部分為正壓。根據(jù)已知核電廠封閉母線負(fù)壓問題處理的經(jīng)驗來看，微正壓裝置補(bǔ)氣流量的大小對壓力的抬升有直接影響。

3.2 封閉母線氣密性影響

為了有效驗證封閉母線氣密性對于壓力監(jiān)測偏低的影響，在F102大修期間，對封閉母線進(jìn)行氣密查漏工作，后續(xù)對發(fā)現(xiàn)的漏點進(jìn)行密封堵漏工作，堵漏前進(jìn)行氣密試驗，經(jīng)比對氣密試驗標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果為5.5%，堵漏后再次進(jìn)行氣密試驗，結(jié)果為2.7%，堵漏效果顯著，試驗結(jié)果優(yōu)秀（標(biāo)準(zhǔn)為<5%）。但封閉母線運行監(jiān)測值為4mbar，依然不滿足維修手冊標(biāo)準(zhǔn)要求。

由此分析封閉母線氣密效果優(yōu)劣對于運行監(jiān)測值偏低的貢獻(xiàn)率較低，并不是其根本原因，見表1。

3.3 補(bǔ)氣管線節(jié)流

封閉母線B相補(bǔ)氣及測量回氣壓力，補(bǔ)氣和回氣管外徑均為20mm，現(xiàn)場管線與安裝圖紙保持一致;相較于同類機(jī)組所采用的金屬管線不同，某核電廠封閉母線微正壓補(bǔ)氣管線采用的為鋁塑管線，存在管線老化氣密性不足的缺陷，并且在補(bǔ)氣管線彎管接頭外徑實測為15.44mm，為尺寸最小位置。另外，在微正壓裝置與補(bǔ)氣管線的直通管接頭處，為變徑連接，此處內(nèi)徑實測為12mm，對于微正壓裝置管線的補(bǔ)氣節(jié)流影響較大。

為了驗證微正壓裝置補(bǔ)氣管線節(jié)流效應(yīng)對于封閉母線壓力的影響，在F102大修期間，使用外徑25mm的臨時管線替代微正壓裝置補(bǔ)氣鋁塑管線，對封閉母線進(jìn)行沖壓試驗，待穩(wěn)定后封閉母線靜態(tài)壓力穩(wěn)定在8mbar。相較于原始管線靜態(tài)壓力在2～3mbar，加裝臨時管線提升了封閉母線整體運行壓力，效果明顯，側(cè)面驗證了提升補(bǔ)氣通流量，降低補(bǔ)氣管線的節(jié)流可有效提高封閉母線壓力，為后續(xù)的改造方案實施提供了強(qiáng)有力的佐證。

4 處理方案及效果評估

4.1 處理措施

4.1.1 更換補(bǔ)氣管線

原始安裝的補(bǔ)氣和測量管線為鋁塑材質(zhì)，外徑20mm，內(nèi)徑16mm。改造選用的管線為不銹鋼管，外徑25mm，內(nèi)徑22mm。在提升補(bǔ)氣通流量的同時有效提升了抗震動和抗老化性能。

4.1.2 更換彎管轉(zhuǎn)接頭

原始安裝的彎管轉(zhuǎn)接頭為銅材質(zhì)，外徑20mm，通過更換改造的方式，現(xiàn)場選用的轉(zhuǎn)接頭為不銹鋼轉(zhuǎn)接頭，外徑25mm，并且接頭為外包圍管線設(shè)計。

4.1.3 更換直通轉(zhuǎn)接頭

原始安裝的直通轉(zhuǎn)接頭為三段式變徑銅接頭，外徑最小位置為12mm，現(xiàn)場選用的直通轉(zhuǎn)接頭為一段式不銹鋼接頭，外徑25mm;通流尺寸有較大提升，節(jié)流效果有較大改善。

4.2 改進(jìn)效果

采用上述方案對封閉母線微正壓裝置實施改造后，進(jìn)行氣密性試驗，待動態(tài)平衡穩(wěn)定后封閉母線壓力監(jiān)測值為21mbar，較改造前壓力監(jiān)測值（2～3mbar），效果顯著。

同時鑒于目前封閉母線改造情況和密封狀況，并且結(jié)合微正壓裝置的表計要求（運行期間封閉母線運行監(jiān)測壓力設(shè)計要求在8～15mbar），項目組模擬運行工況進(jìn)行了相關(guān)試驗。

啟動強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，通過觀察微正壓補(bǔ)氣的出口壓力表，控制補(bǔ)氣流量在25mbar，微正壓裝置壓力監(jiān)測表計GSY001LP顯示在10mbar。另外，鑒于流量上限為60mbar，較改造前有較大的調(diào)節(jié)空間。隨著后續(xù)春夏等環(huán)境變化，運行功率狀態(tài)不同，并網(wǎng)與否等均可能造成壓力上下稍顯浮動，可通過調(diào)節(jié)柜內(nèi)的閥門開度來實現(xiàn)封閉母線壓力的相對恒定。

5 結(jié)語

通過對某核電廠1號機(jī)組GSY系統(tǒng)封閉母線微正壓裝置管線，彎管/直通轉(zhuǎn)接頭的改造更換，有效降低了微正壓裝置補(bǔ)氣管線回路的節(jié)流效應(yīng)，解決了封閉母線運行監(jiān)測壓力偏低的問題。對整個系統(tǒng)而言，提高了GSY系統(tǒng)封閉母線的運行可靠性。該方案簡單實用，對電廠其他機(jī)組微正壓裝置的改進(jìn)具有一定借鑒意義。