提高重水堆燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源運(yùn)行可靠性的分析1)

(中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

秦山第三核電廠2臺機(jī)組為CANDU-6型重水堆，它的特點(diǎn)是不停堆換料。燃料操作系統(tǒng)通過2臺裝卸料機(jī)實現(xiàn)了這個特點(diǎn)，它完成新燃料棒束的接收，通過裝卸料機(jī)抱卡在燃料通道上保證主系統(tǒng)的完整性，實現(xiàn)通道內(nèi)燃料的裝與卸，保證乏燃料在裝卸料機(jī)內(nèi)的冷卻，最終將其安全卸至乏燃料水池[1]。燃料操作系統(tǒng)控制電源為上述功能提供了電力來源，其中24 V DC控制電源更是實現(xiàn)了上述功能的自動和手動控制。國外重水堆曾出現(xiàn)24 V DC控制電源故障失效事件，導(dǎo)致系統(tǒng)不可用，例如達(dá)林頓電站因電源失效，燃料操作系統(tǒng)不可用24 h，雖未造成嚴(yán)重后果，但仍存有潛在隱患和風(fēng)險。

24 V DC控制電源對燃料操作系統(tǒng)來說至關(guān)重要，若其失效，對電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，因此需采取有效措施提高其運(yùn)行可靠性。

1 燃料操作系統(tǒng)控制電源簡介

燃料操作系統(tǒng)共有11個子系統(tǒng)組成，裝卸料機(jī)為核心，其余系統(tǒng)為它提供來自于重水、油、氣、電等動力，實現(xiàn)換料操作。其中電力來源即由燃料操作供電系統(tǒng)提供。

燃料操作供電系統(tǒng)主要包括動力電源和控制電源?？刂齐娫粗饕峭ㄟ^供電母線及下一級直流穩(wěn)壓電源向系統(tǒng)用電設(shè)備提供控制用電源，以滿足設(shè)備的正常運(yùn)行需要。

燃料操作系統(tǒng)控制電源由電站Ⅲ級電源供應(yīng)，變壓器原邊380 V三相，副邊208/120 V，三相，4線，偶母線5433-MCC16供應(yīng)A側(cè)系統(tǒng)，奇母線5433-MCC15供應(yīng)C側(cè)系統(tǒng)?？刂齐娫垂卜?路120 V AC交流母線和3路24 V DC直流母線以及一系列直流穩(wěn)壓電源等[2]。

燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源63597-PWS1為24 V公共母線、自動母線和手動母線供電，并與控制計算機(jī)的接地線共地。

24 V公共母線向燃料操作系統(tǒng)所有指示器、繼電器等設(shè)備提供電源，這些設(shè)備向計算機(jī)提供輸入信號，向操作人員提供指示，且只在系統(tǒng)關(guān)閉時切斷。

24 V手動母線向所有手動控制提供電源。

24 V自動母線向所有計算機(jī)輸出提供電源。

燃料操作系統(tǒng)控制電源已在A、C兩側(cè)上級電源5433-MCC16和5433-MCC15之間增加切換開關(guān)實現(xiàn)備用冗余，當(dāng)一側(cè)MCC不可用時，通過切換開關(guān)將相應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)換到另一側(cè)，由另一側(cè)的MCC同時向A、C兩側(cè)的負(fù)載提供控制電源。但24 V DC控制電源在AECL的原始設(shè)計中沒有考慮冗余設(shè)計，即沒有備用系統(tǒng)。

2 燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源FMEA失效分析

2.1 功能失效和失效影響分析

24 V DC控制電源出現(xiàn)失效時，24 V公共母線、自動母線和手動母線不可用，換料盤臺出現(xiàn)“24 V DC BUSS FAILED-ALL DI′S OPEN”報警信息，以下功能出現(xiàn)失效：

1)喪失所有的手動控制和自動控制；

2)喪失設(shè)備狀態(tài)指示功能和報警功能；

3)失去裝卸料機(jī)油壓動力導(dǎo)致裝卸料機(jī)主要功能喪失；

4)喪失乏燃料應(yīng)急噴淋、應(yīng)急冷卻等多重功能；

5)主控室盤臺出現(xiàn)失去乏燃料通道壓力邊界報警信息。

結(jié)合上述功能失效和實際換料工況，著重從核安全角度出發(fā)分析24 V DC控制電源失效影響和后果，詳見表1，共分為反應(yīng)堆換料中、裝卸料機(jī)脫離端部件后帶有乏燃料和乏燃料卸料中3種工況。

表1 24 V DC控制電源失效影響一覽表

根據(jù)表1分析結(jié)果表明，24 V DC控制電源失效對燃料操作系統(tǒng)安全造成極大影響，不僅造成重水泄漏，而且嚴(yán)重威脅乏燃料冷卻，嚴(yán)重情況下，燃料棒束會出現(xiàn)破損。

2.2 失效模式分析

燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源63597-PWS1為HP(惠普)公司生產(chǎn)的Agilent 6573A型電源，直流穩(wěn)壓電源，該電源輸入電壓為110 V AC,50～60 Hz，輸出電壓在0～35 V DC范圍內(nèi)可調(diào)，輸出電流可達(dá)60 A，功率2 000 W,重約28.2 kg,具有過壓，過流保護(hù)功能。

直流穩(wěn)壓電源是將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，主要失效模式有輸出電壓不穩(wěn)定,輸出電壓偏高，輸出開路或短路等。根據(jù)EPRI PMB3.1直流穩(wěn)壓電源統(tǒng)計結(jié)果，它的失效模式從故障部位、故障模式和故障原因詳見表2。

表2 直流穩(wěn)壓電源FMEA清單

根據(jù)表2看出，直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部元器件的老化和工作循環(huán)、周圍環(huán)境溫度高是電源的主要故障原因[3]。

針對24 V DC控制電源63597-PWS1的內(nèi)部元器件鋁電解電容、繼電器、熔斷器等進(jìn)行了老化試驗。試驗結(jié)果證明，鋁電解電容是有壽命的元器件，電容漏電是不可避免出現(xiàn)的問題，電解液會隨著運(yùn)行時間的增加而干涸，從而造成電路中紋波大增，加大調(diào)解回路負(fù)擔(dān)，進(jìn)而加速電源模塊老化；繼電器線圈或相關(guān)元件可能產(chǎn)生過多的熱量使線圈燒毀，觸點(diǎn)損壞；熔斷器對老化不甚敏感，制造工藝的應(yīng)力容易造成熔絲金屬疲勞而短路[4]。這三類元器件會受到環(huán)境濕溫度、運(yùn)行溫度、振動與沖擊、過電壓、過電流、紋波電壓等因素影響，出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

在國家標(biāo)準(zhǔn)NB/T 20198—2013《核電廠儀表和控制設(shè)備老化管理及實施》中提到，電解電容建議使用壽命為8～15 a，熔斷器建議壽命為2～10 a，繼電器建議壽命為15～25 a，電源參考使用壽命為8～12 a[5]。所有電源模塊都是有使用壽命的，因此需要其失效之前采取主動性維修方式。

通過對24 V DC控制電源失效影響和失效模式分析表明，有必要采取有效措施提高設(shè)備可靠性，避免出現(xiàn)嚴(yán)重后果。

3 提高燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源可靠性的分析研究

3.1 優(yōu)化預(yù)防性維修大綱和備件管理

結(jié)合直流穩(wěn)壓電源的失效模式，有針對性的制定預(yù)防性維修策略。EPRI PMB3.1直流穩(wěn)壓電源預(yù)防性維修策略中包括定期更換電源、監(jiān)測輸出電壓，電解電容備件保養(yǎng)，根據(jù)工作環(huán)境、工作頻度和設(shè)備重要程度選擇適當(dāng)周期。

燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源預(yù)防性項目僅包括輸出電壓監(jiān)測和電源解體檢查(詳見表3)。結(jié)合電源失效模式、EPRI相關(guān)要求、國內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗，優(yōu)化了電源的預(yù)防性維修大綱，增加定期整體更換電源項目，周期12 a，大修期間實施。

同時加強(qiáng)備品備件管理，優(yōu)化庫存?zhèn)浼S護(hù)保養(yǎng)策略，對庫存?zhèn)浼績赡暌淮渭与姕y試，單次加電不得少于12 h，設(shè)置備件最小定額為4個，根據(jù)大修規(guī)劃，提出采購申請，縮短到貨期和庫存存放時間，避免備件因長期存放而不可用。

表3 24 V DC控制電源預(yù)防性維修統(tǒng)計表

3.2 燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源增加冗余設(shè)計

24 V DC控制電源根據(jù)設(shè)備分級定為重要設(shè)備(NC類)，為保證重要設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，緩解失效后果，考慮為其增加冗余設(shè)計。增加冗余設(shè)計是提高系統(tǒng)可靠性的最有效方法之一，就是通過配置多余的同等功能部件,并通過一定的冗余邏輯使它們協(xié)調(diào)地同步運(yùn)行,使系統(tǒng)應(yīng)用功能的實現(xiàn)得到多重保證[6]。根據(jù)國外電站對標(biāo)了解，其中G2，韓國月城電站等已通過變更的方式，實現(xiàn)了24 V DC控制電源冗余設(shè)計，有效提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性。

3.2.1 實施方案

冗余方案的設(shè)計可以通過多種形式實現(xiàn)，一種是將A/C側(cè)電源設(shè)計為互為備用，一種是給A/C側(cè)電源分別增加備用電源?，F(xiàn)針對這兩種方案分析可行性，以便選擇更適合燃料操作系統(tǒng)的方式。

(1)A/C側(cè)電源互為備用

24 V DC控制電源63597-PWS1正常運(yùn)行期間，A側(cè)電流為13 A，C側(cè)正常工作電流為12.6 A，由于電源的容量最大可到60 A，可以滿足A側(cè)和C側(cè)的負(fù)荷正常運(yùn)行時的用電需求，兩側(cè)的啟動電流也在電源的容量范圍內(nèi)，可滿足負(fù)荷啟動的要求。

為了保證供電的可靠性，以及保證原有的電路隔離，當(dāng)A側(cè)或C側(cè)電源中一路故障需要由另外一路帶A側(cè)和C側(cè)全部24 V負(fù)荷時，需要將故障電源完全隔離,在A側(cè)和C側(cè)的24 V DC電源的輸出回路裝設(shè)斷路器。

根據(jù)圖1,在A側(cè)和C側(cè)電源的+、-和+S、-S回路各増加一個兩極斷路器,用于故障電源的隔離。同時,由于A側(cè)和C側(cè)電源的“-”連接至各自計算機(jī)系統(tǒng)-48 V DC的“-”端,因此,也需要將該線路隔離,以防止兩側(cè)48 V DC系統(tǒng)的“-”端短接,在A側(cè)和C側(cè)的“-”端接至48 V DC系統(tǒng)處各増加一個斷路器進(jìn)行隔離。

由于需要保證A側(cè)和C側(cè)電氣的獨(dú)立性,在備用投入時需要保證故障側(cè)24 V DC負(fù)荷與原電源側(cè)其他電路完全隔離,否則可能會導(dǎo)致其他系統(tǒng)的故障和報警。因此需將每側(cè)的電源輸出斷路器和相應(yīng)的與-48 V DC連接的斷路器之間設(shè)置機(jī)械或電氣聯(lián)鎖，保證同時開合，另外，需將兩側(cè)的電源隔離斷路器與母聯(lián)斷路器之間設(shè)置電氣聯(lián)鎖，保證同時3路斷路器中只能有2路閉合，以保證可靠性，但是實施起來比較困難。

圖1 A/C電源互為備用變更圖紙

若有一側(cè)電源帶A/C兩側(cè)的負(fù)荷，此時如果負(fù)荷產(chǎn)生故障，若負(fù)荷處斷路器失效，會導(dǎo)致喪失兩側(cè)的電源。此外，由于24 V直流系統(tǒng)的上下級保護(hù)選擇性配合較難實施，如果上下級斷路器不能夠做到有效的選擇性配合，負(fù)荷處的故障會直接導(dǎo)致喪失兩側(cè)電源，帶來更嚴(yán)重的后果。

(2)A/C側(cè)分別增加備用電源

在現(xiàn)場A/C側(cè)已有24 V DC控制電源的情況下，分別增加一臺同品牌同型號的電源，增加的電源和現(xiàn)場原電源同時投運(yùn)，即冗余1∶1，兩臺電源各承擔(dān)約為50%的負(fù)荷，互為備用關(guān)系。當(dāng)一臺電源出現(xiàn)故障時，所有負(fù)載能夠自動投切至另一臺電源，由單個可用電源向所有負(fù)載供電(相當(dāng)于設(shè)計變更前狀態(tài))，從而實現(xiàn)不間斷供電的設(shè)計需求。在特殊情況下(如電源檢修、更換元器件等)，兩路電源能夠進(jìn)行手動切換，在線進(jìn)行隔離更換工作而不影響系統(tǒng)的正常供電需求，變更原理框圖詳見圖2。

圖2 變更原理框圖

主、備用電源輸入、輸出電壓各使用一個斷路器進(jìn)行保護(hù)和通斷控制。每路電源的輸出端安裝有電源狀態(tài)指示燈，用于指示電源是否處于正常工作狀態(tài)。

主備電源以并聯(lián)方式輸出。當(dāng)兩臺電源以并聯(lián)方式輸出時，精度和紋波干擾都比單臺電源要翻倍。由于單臺電源輸出電流為60 A，而實際負(fù)載不大于15 A，所以并聯(lián)電源為100%冗余配置，兩臺電源因輸出阻抗、溫飄、時飄等差別引起的電壓差和負(fù)載不平衡，并不會影響雙路電源的工作。

主備電源之間的冗余保護(hù)回路采用傳統(tǒng)二極管，每個回路通過一個大功率二極管輸出，目的是當(dāng)某臺電源出現(xiàn)故障時，保護(hù)另一臺正常工作的電源免受反向電壓和電流的影響。由于二極管存在擊穿的可能，在回路中串聯(lián)智能電流表和一個繼電器常閉觸點(diǎn)，此繼電器受智能電流表過流報警控制，當(dāng)報警時繼電器得電使得發(fā)生故障二極管的一路自動斷開，同時自鎖。

考慮到電流分流，保證單路二極管回路電流較小，主備電源投用設(shè)計時，考慮到電流分流，保證單路二極管回路電流較小，主備電源投用時在2 A左右，單電源運(yùn)行在4 A左右，且單路出現(xiàn)故障時不影響整個回路正常運(yùn)行，因此也考慮冗余，保證足夠的安全保護(hù)裕度，采用四個回路并聯(lián)，詳見圖3。在主備電源輸出端均并聯(lián)四路二極管回路，實現(xiàn)保護(hù)主備電源的功能。

圖3 A/C分別增加備用電源設(shè)計圖紙

當(dāng)二極管發(fā)生故障時該回路自動斷開，繼續(xù)供電的情況下更換故障二極管，更換好之后按下復(fù)位開關(guān)電路接通，該路即可正常工作。

當(dāng)新增加的控制繼電器出現(xiàn)失效，則相應(yīng)的隔離保護(hù)二極管將斷開，但由于用于隔離保護(hù)的大功率二極管有4路并聯(lián)輸出，單一的控制繼電器失效不會影響電源的正常輸出。

(3)兩種方案比較選擇

根據(jù)兩種實施方案的說明，第一種方案，A/C側(cè)電源互為備用，如果利用現(xiàn)有的盤柜來增加切換裝置，增加多個斷路器，盤柜內(nèi)已無空間來滿足現(xiàn)場實施，而且若設(shè)計不完善，可能出現(xiàn)A/C側(cè)電源同時失效的嚴(yán)重后果。第二種方案屬于傳統(tǒng)設(shè)計，可操作性強(qiáng)，易于實施，相對可靠性高，因此燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源冗余設(shè)計選用為A/C側(cè)分別備用電源的方式，并在設(shè)備間內(nèi)增加新盤柜，以便安裝新增設(shè)備。

3.2.2 現(xiàn)場實施可行性分析

在設(shè)備間的備用位置安裝一個新的就地電源柜,位于63596-PL827正后方，靠近S1-327設(shè)備間的墻體側(cè)，對其他盤柜檢修和后續(xù)新增其他盤柜無空間上的影響。

電源柜內(nèi)部包括所有變更所需的新增的兩個備用電源(A/C兩側(cè)各一個)及保護(hù)斷路器、大功率隔離二極管、狀態(tài)指示燈、繼電器等，檢修空間滿足設(shè)計要求，具備可維修性和可操作性。

3.2.3 系統(tǒng)失效率數(shù)據(jù)分析

借鑒THERP方法通過PSA(概率安全評價)中的事件樹對24 V DC控制電源失效分析，計算其增加備用電源后的失效率和可靠性。該事件樹(圖4)用大寫字母來表示某項子任務(wù)的失效,同時也代表它失效的概率，相應(yīng)地用其小寫字母來表示該子任務(wù)的成功和它的成功概率，事件樹分支序列最末端的字母S和F,分別表示任務(wù)的成功或失效。

圖4 事件樹

系統(tǒng)失效率F=A1×B1;

主備電源投運(yùn)時，系統(tǒng)運(yùn)行正常，S=S1+S2=a1+b1×A1;

主備電源為相同設(shè)備，失效概率相同，即A1=B1,a1=b1。

在秦山第三核電廠安全概率分析數(shù)據(jù)庫中，無24 V DC控制電源的失效率相關(guān)數(shù)據(jù)，因此借鑒類似設(shè)備的值，即40 V直流電源的失效率[7]，約為1.52×10-2，即A1=B1=1.52×10-2，該數(shù)據(jù)也是變更前單電源運(yùn)行時，系統(tǒng)的失效率。

根據(jù)上述公式計算，增加備用電源后，系統(tǒng)失效率為：

F=A1×B1=1.52×10-2×1.52×10-2=2.3104×10-4<1.52×10-2。

主備電源投運(yùn)時，系統(tǒng)運(yùn)行正常：

S=S1+S2=a1+b1×A1=(1-A1)+(1-B1)×A1

=(1-1.52×10-2)+(1-1.52×10-2)×1.52×10-2

=0.9997>a1=0.9848

通過PSA中的事件樹的相關(guān)分析和數(shù)據(jù)表明，當(dāng)24 V DC控制電源增加備用冗余后，大幅降低系統(tǒng)失效率，提高系統(tǒng)安全性。

3.2.4 變更實施

2臺機(jī)組分別于2012年和2013年完成現(xiàn)場實施，并且經(jīng)過安裝調(diào)試，滿足試驗要求。根據(jù)設(shè)計方案，二極管選用IXYS DSEI30-06A，鍺管，截止電流6 A，壓降為0.3 V，反向擊穿電壓1 kV，塑裝式，現(xiàn)場安裝方便。

繼電器選用歐姆龍MY4J型號，共有4副觸點(diǎn)，觸點(diǎn)容量5 A。

電流表選用上海重熙電器技術(shù)有限公司生產(chǎn)的CD194I型號，該電流表設(shè)定保護(hù)值8 A，內(nèi)置銅屏蔽層，具備抗電磁干擾能力，通訊地址及電流設(shè)定值等關(guān)鍵參數(shù)寫入程序存儲器中，并增加初始化復(fù)位按鍵，快捷恢復(fù)到廠家的初始設(shè)置。

3.2.5 變更后效果

變更實施后，執(zhí)行變更后試驗，通過通斷電源、通斷二極管的方式，實現(xiàn)主備電源自動切換和一路二極管冗余回路失效不影響電源運(yùn)行的功能，滿足設(shè)計要求。

機(jī)組正常運(yùn)行期間，每側(cè)主備電源同時投運(yùn)，分別承擔(dān)6～7 A的電流。通過幾年運(yùn)行實踐證明，燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源增加冗余設(shè)計后，有效提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性，避免了嚴(yán)重后果。例如2014年9月19日，2號機(jī)組主電源2-63597-PWS1(A因故障跳閘，備用電源2-63597-PWS6(A投用。根據(jù)推測，主電源跳閘時極有可能出現(xiàn)在換料或卸料過程中，備用電源的及時投用，避免了重水泄漏和乏燃料無法冷卻的后果。

4 現(xiàn)場存在的問題和后續(xù)改進(jìn)建議

4.1 現(xiàn)場存在的問題

秦山第三核電廠2臺機(jī)組自備用冗余系統(tǒng)投運(yùn)以來，現(xiàn)場出現(xiàn)了一些問題，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.1.1 接線出現(xiàn)過流現(xiàn)象

2016年，在1號機(jī)組缺陷處理過程中，發(fā)現(xiàn)接地線絕緣皮表面發(fā)粘。經(jīng)檢查確認(rèn)，老化接線為接地線63597-0290，其他回路電流匯總后流經(jīng)此接地線，老化懷疑是流經(jīng)其電流過大，接線過熱，導(dǎo)致外部絕緣皮上出現(xiàn)發(fā)粘現(xiàn)象。該接線已經(jīng)運(yùn)行4 a。經(jīng)確認(rèn)兩臺機(jī)組相同接線均存在外部絕緣皮發(fā)粘現(xiàn)象，其他接線并無此現(xiàn)象。

現(xiàn)場接線截面面積2.5 mm2，其載流量約為22.5 A，但接地線與其他多根接線均放置在線槽中，散熱不佳，其載流量大大降低，導(dǎo)致接地線曾出現(xiàn)過流現(xiàn)象。導(dǎo)線的載流能力應(yīng)大于此回路斷路器的額定電流，參考國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[8]，截面積為4 mm2的XLPE銅導(dǎo)線載流值應(yīng)小于49 A，考慮到盤柜散熱條件不佳，線槽溫度約為35.5 ℃，在此溫度下的校正系數(shù)是0.96，其允許載流量下降至47 A，滿足現(xiàn)場要求。因此使用4 mm2銅芯阻燃絕緣導(dǎo)線更換現(xiàn)場故障導(dǎo)線。

4.1.2 盤柜內(nèi)散熱設(shè)計不合理

新增盤柜背部通風(fēng)孔較小且位置不好，散熱設(shè)計不佳，電源本身發(fā)熱量大，電源后部風(fēng)扇處未設(shè)置通風(fēng)口,導(dǎo)致無法及時將熱量從盤柜內(nèi)導(dǎo)出，造成盤柜內(nèi)溫度較高，詳見表4，溫度過高對設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性及壽命都有一定的影響。

表4 新增盤柜溫度一覽表

4.1.3 繼電器接線密集，出現(xiàn)短路現(xiàn)象

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，繼電器接線較為密集，許多繼電器的單個端子同時接了兩根導(dǎo)線，因線鼻子太小，接線產(chǎn)生硬力，隨著時間推移，很容易發(fā)生觸碰短路事故。變更實施以來，現(xiàn)場已出現(xiàn)兩次短路現(xiàn)象(表5)，分別發(fā)生在兩臺機(jī)組，因此表明該現(xiàn)象存在普遍性，也是系統(tǒng)安全運(yùn)行的一大隱患。

表5 已出現(xiàn)的兩次短路現(xiàn)象

4.2 后續(xù)改進(jìn)建議

4.2.1 盤柜增加通風(fēng)裝置

優(yōu)化盤柜內(nèi)部通風(fēng)，增加通風(fēng)裝置。在盤柜頂部安裝風(fēng)扇，降低盤柜內(nèi)部溫度，保證電源內(nèi)部熱量及時導(dǎo)出，同時配備過濾網(wǎng)，防止外部灰塵進(jìn)入。

4.2.2 使用新型商用產(chǎn)品簡化設(shè)計

原設(shè)計中冗余保護(hù)回路設(shè)計復(fù)雜，受到二極管、繼電器觸點(diǎn)容量等因素影響，選擇四路并聯(lián)冗余回路，增加了現(xiàn)場接線，現(xiàn)場故障點(diǎn)增多，出現(xiàn)短路斷路現(xiàn)象，在一定程度上降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。比如現(xiàn)場繼電器觸點(diǎn)容量5 A，回路電流超過5 A，觸點(diǎn)將損壞。當(dāng)一臺電源運(yùn)行時，正常電流約13 A，若兩路出現(xiàn)失效，則整個冗余保護(hù)回路可能失效。

圖5 電源冗余模塊原理圖

因此建議簡化設(shè)計，直接采用市場已有的成熟冗余模塊實現(xiàn)電源冗余，圖5是采用某公司的電源冗余產(chǎn)品組成的原理圖，該冗余模塊配合兩個輸入通道，彼此完全獨(dú)立，模塊中的各個控制電路、輔助電壓或其他電路均分別針對各路輸入設(shè)計，此雙通道輸入冗余模塊可視為結(jié)合到一個課題中的兩個單獨(dú)的冗余模塊，唯一的共同點(diǎn)是在輸出端將兩個單獨(dú)電路結(jié)合到一起的電路。僅用一個模塊即可滿足電源冗余的要求，在此基礎(chǔ)上，還可以在每個直流電源輸出端增加斷路器或者熔斷器進(jìn)行限流保護(hù)。

該電源冗余模塊預(yù)計使用壽命可達(dá)15 a，超過電源的使用壽命，在一定程度上其可靠性高于電源本身，且冗余模塊自帶報警和保護(hù)功能，可簡化設(shè)計，避免引入其他不必要的故障點(diǎn)，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

5.結(jié)論

重水堆燃料操作系統(tǒng)24 V DC控制電源失效造成重水泄漏和乏燃料失去冷卻，針對電源失效模式，從電源預(yù)防性維修大綱的優(yōu)化、備件庫存管理入手，提高設(shè)備可靠性，避免因設(shè)備失效而出現(xiàn)嚴(yán)重后果。另一方面，在系統(tǒng)安全性入手，通過變更為24 V DC電源增加冗余設(shè)計，分別為A/C側(cè)電源增加一臺備用電源，有效提高了24 V DC控制電源的運(yùn)行可靠性。自備用電源投運(yùn)以來，滿足設(shè)計需求，但現(xiàn)場仍出現(xiàn)接線過流、短路等現(xiàn)象為設(shè)備運(yùn)行帶來隱患，因此為了進(jìn)一步提高設(shè)備可靠性，建議增加盤柜通風(fēng)裝置，簡化原有設(shè)計，減少故障點(diǎn)，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。