商品級(jí)中間繼電器的核級(jí)轉(zhuǎn)化

任 濤 趙 軍 韓雪華

（中廣核核電運(yùn)營有限公司）

0 引言

本文結(jié)合某CPR1000核電廠的核島380V交流應(yīng)急電源系統(tǒng)（LL*）配電盤中間繼電器的替代換型工作，對(duì)如何評(píng)價(jià)商品級(jí)中間繼電器滿足核級(jí)要求以及如何保證后繼再供應(yīng)備件的質(zhì)量一致性進(jìn)行分析與評(píng)估。具體對(duì)安全功能分析、關(guān)鍵特性分析、鑒定評(píng)估、商品化檢證等評(píng)估內(nèi)容如下。

1 安全功能分析

根據(jù)RCC-E中對(duì)電氣設(shè)備安全級(jí)1E級(jí)的設(shè)備鑒定要求，電儀類設(shè)備的鑒定等級(jí)可分為K1、K2、K3。

K1：質(zhì)量鑒定程序用于保證安裝在安全殼內(nèi)的設(shè)備在地震荷載和正常、事故和／或事故后環(huán)境條件下仍能執(zhí)行其規(guī)定的功能。

K2：質(zhì)量鑒定程序用于確保安裝在安全殼內(nèi)的設(shè)備在正常環(huán)境條件下和地震載荷下能執(zhí)行其規(guī)定的功能。

K3：質(zhì)量鑒定程序的目的是確保安裝安全殼外的設(shè)備在正常環(huán)境和地震載荷下以及某些項(xiàng)目規(guī)定的事故工況下能完成其指定的功能。

中間繼電器的原理圖見圖1，在線圈兩端施加工作電源，當(dāng)電壓達(dá)到中間繼電器動(dòng)作電壓時(shí)，線圈吸合動(dòng)觸點(diǎn)，使得中間繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)改變。

根據(jù)中間繼電器所在盤柜或箱體的鑒定等級(jí)，同時(shí)結(jié)合中間繼電器所用于控制的下游設(shè)備的鑒定等級(jí)，確認(rèn)中間繼電器所用滿足的鑒定要求，即中間繼電器具體所執(zhí)行的安全功能。以CPR1000核電廠的核島電氣廠房為例，中間繼電器的安全功能為：在正常環(huán)境條件下和地震荷載下保證繼電器在動(dòng)作（釋放）電壓范圍內(nèi)，繼電器觸點(diǎn)能夠可靠動(dòng)作（接通或斷開）。中間繼電器工作原理如下圖所示。

圖 中間繼電器工作原理圖

2 關(guān)鍵特性分析

通過對(duì)以上中間繼電器的安全功能分析，確認(rèn)中間繼電器為了執(zhí)行規(guī)定的安全功能所需要具備的關(guān)鍵特性。中間繼電器的常見關(guān)鍵特性如下，具體還需根據(jù)中間繼電器的使用環(huán)境等因素加以選擇。

1）中間繼電器插針與插座接觸電阻：中間繼電器通常與插座配套使用，一般為插接，兩者接觸是否良好直接影響中間繼電器功能。該接觸電阻須滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制回路的電源或負(fù)載要求。

2）線圈電阻：線圈電阻是直接評(píng)價(jià)線圈性能是否完好的重要性指標(biāo)。各廠家因其設(shè)計(jì)不同，相同規(guī)格的中間繼電器也會(huì)存在線圈電阻偏差較大的情況，但各廠家的線圈電阻均有自己的設(shè)計(jì)范圍，超出該設(shè)計(jì)范圍可評(píng)價(jià)該中間繼電器不合格。同時(shí)中間繼電器的換型還須考慮線圈電阻變化對(duì)回路觸點(diǎn)和工作電源的影響。

3）觸點(diǎn)接觸電阻：觸點(diǎn)接觸電阻是直接評(píng)價(jià)觸點(diǎn)性能是否完好的重要性指標(biāo)。目前市場(chǎng)上的中間繼電器觸點(diǎn)材料常見的有Ag、AgNi等，新生產(chǎn)的中間繼電器在出廠時(shí)，觸點(diǎn)接觸電阻一般均在100mA以下，但由于加工工藝、材料、使用環(huán)境等因素的差異，各廠家相同規(guī)格的產(chǎn)品質(zhì)量差異較大。

4）觸點(diǎn)容量：各廠家之間相同規(guī)格中間繼電器的觸點(diǎn)容量差異較大，觸點(diǎn)容量直接影響對(duì)控制設(shè)備的適用性，故該參數(shù)須滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際負(fù)載要求。

5）動(dòng)作電壓：因現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際可能因?yàn)楣ぷ麟娫雌?、中間繼電器線圈回路分壓等因素的影響，最終導(dǎo)致中間繼電器線圈兩側(cè)的實(shí)際工作電壓與額定電壓不一致，故須保證中間繼電器的動(dòng)作電壓值要滿足回路實(shí)際使用條件。通常中間繼電器的動(dòng)作電壓在80%的額定電壓以下。

6）釋放電壓：中間繼電器的設(shè)計(jì)一般均滿足大于5%或者10%的額定電壓的設(shè)計(jì)要求，如現(xiàn)場(chǎng)有特殊要求，該值須滿足現(xiàn)場(chǎng)釋放電壓動(dòng)作值要求。

7）機(jī)械耐久性、電耐久性：中間繼電器的這兩個(gè)參數(shù)須滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)中間繼電器的壽命要求，該壽命是指在中間繼電器更換周期內(nèi)，中間繼電器可能動(dòng)作的最大值。

8）介質(zhì)耐電壓、絕緣電阻：這兩個(gè)參數(shù)是反映中間繼電器結(jié)構(gòu)性能的基本參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)如無特殊要求，根據(jù)中間繼電器所符合的標(biāo)準(zhǔn)要求值進(jìn)行評(píng)價(jià)即可。

9）耐極限條件性能：這些極限條件包含環(huán)境溫濕度、振動(dòng)、電磁干擾等，具體需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行選擇和評(píng)價(jià)。

10）熱老化性能：如中間繼電器有明確的使用壽命要求，可通過加速老化試驗(yàn)或者分析進(jìn)行說明。如無法確認(rèn)是否有壽命要求，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB／T 12727—2017的4.1節(jié)描述（對(duì)處于和緩環(huán)境且沒有顯著老化機(jī)理的設(shè)備不要求確定鑒定壽命）進(jìn)行判斷。

11）耐輻照性能：如中間繼電器所處環(huán)境有輻射，須進(jìn)行耐輻照性能分析。

12）抗震性能：核級(jí)中間繼電器均有抗震要求，但不同電站、不同使用位置的地震反應(yīng)譜可能不同，抗震性能須結(jié)合實(shí)際使用位置的抗震要求進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 鑒定評(píng)估

鑒定評(píng)估主要內(nèi)容見RCC-E，本次以K3鑒定等級(jí)為例，依據(jù)RCC-E和NB／T 20351—2015中對(duì)鑒定工作的要求，主要從如下4個(gè)方面考核設(shè)備性能。

1）基準(zhǔn)性能；

2）耐極限條件性能；

3）老化性能；

4）抗震性能。

鑒定方法有分析法、試驗(yàn)法和綜合法。結(jié)合第2節(jié)中中間繼電器的關(guān)鍵特性，對(duì)所選取的中間繼電器樣品開展鑒定評(píng)估。

中間繼電器的抗震性能一般通過試驗(yàn)法加以驗(yàn)證，試驗(yàn)譜須包括現(xiàn)場(chǎng)使用位置，且在試驗(yàn)過程中還須對(duì)中間繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行錄波，以便確認(rèn)試驗(yàn)過程中開關(guān)狀態(tài)變化的正確性。

4 商品化檢證

通過以上對(duì)中間繼電器的鑒定評(píng)估，可以確認(rèn)中間繼電器樣品是否通過對(duì)應(yīng)鑒定等級(jí)要求，但也僅能說明所選鑒定樣品的符合性。為保證后續(xù)所采購的中間繼電器也滿足對(duì)應(yīng)鑒定要求，就需要確認(rèn)其與中間繼電器樣品的產(chǎn)品一致性。

對(duì)于如何確保中間繼電器的一致性，需要從中間繼電器的設(shè)計(jì)、制造工藝、原材料采購、質(zhì)保等各環(huán)節(jié)加以確認(rèn)。如再次采購的中間繼電器在以上各方面發(fā)生變更，就需要對(duì)變化內(nèi)容重新進(jìn)行評(píng)估，如變更項(xiàng)不影響中間繼電器的關(guān)鍵特性，則認(rèn)為變化后中間繼電器仍滿足變化前已滿足的鑒定要求，如變更項(xiàng)影響到了中間繼電器的關(guān)鍵特性，則應(yīng)對(duì)所影響的關(guān)鍵特性重新進(jìn)行鑒定評(píng)估，根據(jù)最新評(píng)估結(jié)論確認(rèn)變更后中間繼電器是否滿足變更前已滿足的鑒定要求。

以下舉例說明部分關(guān)鍵特性的影響因素。

觸點(diǎn)接觸電阻：觸點(diǎn)接觸電阻與觸點(diǎn)的焊接工藝、動(dòng)靜觸點(diǎn)的接觸方式、觸點(diǎn)材料、污染物、負(fù)載類型、彈簧力、電磁力等因素有關(guān)。其中觸點(diǎn)材料不同，抗氧化、抗硫化、抗電弧能力也不相同。如鍍金材料不適用有電感性負(fù)載，因觸點(diǎn)斷開時(shí)的電弧會(huì)損耗鍍金層，甚至導(dǎo)致鍍金層消失。這些影響因素的任一變化，都會(huì)影響觸點(diǎn)接觸電阻。

線圈電阻：線圈電阻與導(dǎo)線材質(zhì)、匝數(shù)、長度相關(guān)。中間繼電器的線圈導(dǎo)線為外購件，為確保線圈原材料漆包線的品質(zhì)，制造廠在外購件到貨時(shí)的獨(dú)立檢查手段會(huì)直接影響產(chǎn)品合格率，間接影響線圈電阻。另外，線圈繞制的自動(dòng)化生產(chǎn)過程的自動(dòng)檢測(cè)等工藝，也將影響產(chǎn)品質(zhì)量。

繼電器插針與插座接觸電阻：該接觸電阻與插針的材料、結(jié)構(gòu)以及插槽的材料、結(jié)構(gòu)、插拔力相關(guān)。

中間繼電器的每一項(xiàng)關(guān)鍵特性均需要分析其影響因素，并根據(jù)其影響因素的控制方法最終確定關(guān)鍵特性的控制措施。只有確認(rèn)各項(xiàng)影響因素沒有發(fā)生變化，才可以保證后續(xù)采購的中間繼電器與鑒定評(píng)估樣品的質(zhì)量一致性。

5 結(jié)束語

商品級(jí)中間繼電器的核級(jí)轉(zhuǎn)化涉及的工作是一個(gè)系統(tǒng)性工作，本文僅對(duì)整個(gè)過程中的涉及內(nèi)容進(jìn)行簡述，在使用該方法開展具體工作時(shí)，還需要結(jié)合設(shè)備類型、使用位置、制造廠產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝等方面的具體情況開展相關(guān)工作。本文旨在解決各商運(yùn)核電機(jī)組的核級(jí)備件保障問題，希望可為廣大同行提供借鑒。