核電機(jī)組熱試期間失去外電源安全應(yīng)對(duì)分析

賈京京，周建峰

（中國(guó)核電工程有限公司，北京 100048）

0 引言

華龍一號(hào)海外首堆K2/K3核電機(jī)組位于巴基斯坦卡拉奇市。該地區(qū)常年高溫、濕度大。每年的4～8月，晝夜溫差可達(dá)15℃，濕度可達(dá)到65%，濕度差可達(dá)到25%。在這種天氣狀態(tài)下，已建好的500 kV（主變）、132 kV（輔變）外線路由于未涂刷防污閃材料，夜間閃絡(luò)嚴(yán)重，自投運(yùn)至今已19次突然失電。

熱態(tài)性能試驗(yàn)（HFT）是在模擬核電廠實(shí)際運(yùn)行工況的條件下，驗(yàn)證系統(tǒng)的熱態(tài)性能是否與設(shè)計(jì)規(guī)定要求一致。在此階段，機(jī)組尚未完全建設(shè)完成，各個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備仍處于驗(yàn)證階段，自動(dòng)連鎖、邏輯控制尚未完全具備。若在此階段失去外電源，處于高溫、高壓考驗(yàn)下的核主輔系統(tǒng)將受到巨大沖擊。

鑒于以上情況，需要對(duì)HFT期間失去外電源的情況開(kāi)展對(duì)策分析，以確保核主輔系統(tǒng)穩(wěn)定，設(shè)備安全。在HFT期間可能出現(xiàn)以下3種失電情況：①失去132 kV輔助電源；②失去500 kV主電源；③同時(shí)失去500 kV+132 kV，柴油機(jī)正常啟動(dòng)。

1 失去132 kV輔助電源

HFT期間，6.6 kV母線（2ESA～ESF）主要由主變供電，由輔變供電的6.6 kV公用配電系統(tǒng)（9ESH、9ESI）可以通過(guò)快切改由2ESF供電，不影響除鹽水制備以及壓空運(yùn)行。鑒于此，失去輔變，對(duì)核主輔系統(tǒng)、常規(guī)島系統(tǒng)無(wú)影響，對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行無(wú)影響。但是，失去輔變之后，機(jī)組外線路將僅有主變供電，機(jī)組安全性降低。此時(shí)應(yīng)采取以下措施：①立即終止一切與HFT相關(guān)的活動(dòng)；②穩(wěn)定RCS壓力，停止升溫、升壓；③組織討論機(jī)組是否降溫、降壓至常溫、常壓狀態(tài)。

2 失去500 kV主變電源

根據(jù)機(jī)組調(diào)試要求，在HFT開(kāi)始前需開(kāi)展主輔變切換試驗(yàn)?？梢哉J(rèn)為在失去主變后自動(dòng)切換至輔變。若柴油機(jī)處于熱備用狀態(tài)，柴油機(jī)可以自動(dòng)啟動(dòng)空載運(yùn)行。

2.1 RCS處于2.7 MPa/60℃及以下壓力/溫度平臺(tái)

RCS系統(tǒng)充水后機(jī)組即進(jìn)入HFT階段。RCS系統(tǒng)在2.7 MPa/60℃以下（不含）平臺(tái)時(shí)，3臺(tái)主泵點(diǎn)動(dòng)，主回路溫度處于常溫至60℃之間，主泵未運(yùn)行，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)無(wú)水或準(zhǔn)備排水，柴油機(jī)處于檢修狀態(tài)。

以RCS處于2.7 MPa的最不利工況來(lái)考慮，此時(shí)若失去主變，6.5 s（主輔變切換試驗(yàn)結(jié)果）后自動(dòng)切換至輔變（不考慮疊加故障）。在此期間，RCS系統(tǒng)將短時(shí)失去RCV上充流量和主泵軸封注入流量，而只有排出RCS系統(tǒng)之外的流量（RCV下泄流量+主泵軸封泄漏流量+其他可知/不可知泄漏量）。由此造成6.5 s內(nèi)RCS系統(tǒng)產(chǎn)生瞬態(tài)壓降。

在2.7 MPa壓力平臺(tái)下，降壓速率約為0.8 MPa/min。在6.5 s時(shí)間內(nèi)，RCS壓降約為0.09 MPa。對(duì)一回路基本無(wú)影響。此時(shí)，若上沖泵未能重新啟動(dòng)，應(yīng)立即隔離RCV過(guò)剩下泄管線，手動(dòng)關(guān)閉RCV258VP，最大限度減少一回路降壓速率。由于此時(shí)RCS系統(tǒng)為常溫狀態(tài)，因此不考慮失電對(duì)RCS溫度控制的影響。

在RCS處于2.7 MPa/60℃平臺(tái)前突然失去主變，應(yīng)采取以下措施：①立即終止一切與HFT相關(guān)的活動(dòng)；②穩(wěn)定RCS壓力，降壓至0.3 MPa；③組織力量對(duì)500 kV進(jìn)行維修復(fù)役。

2.2 RCS處于2.7 MPa/60℃至15.4 MPa/291.7℃（未非核沖轉(zhuǎn)）

RCS系統(tǒng)在2.7 MPa/60℃至15.4 MPa/291.7℃（含）平臺(tái)時(shí)，3臺(tái)主泵正常運(yùn)行，主泵未運(yùn)行，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)正常水位，柴油機(jī)處于熱備狀態(tài)。

失去主變后，將會(huì)導(dǎo)致一回路壓力波動(dòng)過(guò)大，主泵短時(shí)喪失軸封水，主泵頂軸油泵無(wú)法投運(yùn)。整體來(lái)說(shuō)，可能出現(xiàn)以下兩種情況：

（1）主回路驟冷收縮，造成穩(wěn)壓器水位快速下降，一回路壓力快速下降。若在降至P11（13.9 MPa）時(shí)未閉鎖，將導(dǎo)致安注信號(hào)觸發(fā)。由于3臺(tái)主泵停運(yùn)，一回路溫度不斷下降，有可能會(huì)偏離技術(shù)規(guī)范，超出P/T圖范圍。需采取以下措施：①失去主變后，立刻確認(rèn)主蒸汽隔離閥及旁路閥關(guān)閉。關(guān)閉蒸汽發(fā)生器排污，防止主系統(tǒng)溫度降低。同時(shí)啟動(dòng)一臺(tái)輔助給水泵，以維持蒸汽發(fā)生器水位；②熱試開(kāi)始前，確認(rèn)安注信號(hào)已閉鎖，不會(huì)導(dǎo)致安注誤觸發(fā)；③若一回路溫度降低過(guò)快，使用輔變應(yīng)急啟動(dòng)一臺(tái)主泵，控制一回路降溫速率；④若余熱排出系統(tǒng)與主系統(tǒng)未連接，需及時(shí)調(diào)整TSA設(shè)定值，保證TSA閥門(mén)不能開(kāi)啟，通過(guò)TSA穩(wěn)定TRII在當(dāng)前值。若已連接，調(diào)節(jié)余熱排出系統(tǒng)熱交換器流量，穩(wěn)定TRII在當(dāng)前值；⑤關(guān)注泵房循泵、重要廠用水泵軸封水源壓力在0.4 MPa.g，關(guān)注冷源運(yùn)行參數(shù)。

（2）穩(wěn)壓器水位上升導(dǎo)致一回路壓力上升，導(dǎo)致穩(wěn)壓器安全閥動(dòng)作。若液位上升過(guò)高可能導(dǎo)致安全閥帶水排放，無(wú)法回座，從而形成一回路小破口。采取上述措施的同時(shí)，仍需采取以下措施：①密切監(jiān)視一回路壓力、溫度，控制穩(wěn)壓器水位穩(wěn)定；②適當(dāng)通過(guò)電加熱器、穩(wěn)壓器來(lái)控制穩(wěn)壓器水位；③控制輔助給水流量，調(diào)整溫度。

失去主變后，對(duì)主泵應(yīng)采取以下措施：①若主泵轉(zhuǎn)速<1400 r/min頂軸油泵未啟動(dòng)，則手動(dòng)啟動(dòng)頂軸油泵，監(jiān)視主泵惰轉(zhuǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)；②主泵完全停運(yùn)后，則手動(dòng)停運(yùn)頂軸油泵；③投入停車(chē)密封，將主泵置于安全位置。

在切換至輔變運(yùn)行期間，核島廠房?jī)?nèi)客梯、貨梯不可用，0 m/8 m氣閘門(mén)不可操作，吊車(chē)/行車(chē)不可用，正常及應(yīng)急照明短時(shí)失去。同時(shí)造成裝卸料系統(tǒng)停電，影響燃料傳輸及運(yùn)轉(zhuǎn)。需采取以下措施：①電源切換后第一時(shí)間安排檢查客梯、貨梯，避免人員困住?，F(xiàn)場(chǎng)工作期間，人員需攜帶手電，避免失電期間人員慌亂、誤操作；②熱試期間避免安排吊車(chē)/環(huán)吊、裝卸料系統(tǒng)以及氣閘門(mén)相關(guān)工作。若必須執(zhí)行，需編制專(zhuān)門(mén)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，確保主變失去后能安全恢復(fù)。

在2.7 MPa/60℃至15.4 MPa/291.7℃（含）平臺(tái)期間，失去主變時(shí)應(yīng)采取以下措施：①立即終止一切與HFT相關(guān)的活動(dòng)；②穩(wěn)定RCS壓力、溫度，降壓、降溫至常溫、常壓。降溫降壓過(guò)程中關(guān)注技術(shù)規(guī)范，避免超出P/T圖。若有必要，使用輔變啟動(dòng)一臺(tái)主泵維持一回路溫度；③為防止堆坑水泥受熱變形，電源切換完成后要立即恢復(fù)WNC/WEC冷凍機(jī)，恢復(fù)CPV/RRV系統(tǒng)的運(yùn)行；④組織力量對(duì)500 kV進(jìn)行維修復(fù)役；⑤確認(rèn)主泵再循環(huán)閥（RCS906/912/936/942/966/972VP）均斷電且主泵停運(yùn)后不會(huì)打開(kāi)，確保主泵正常停運(yùn)；⑥熱試開(kāi)始前閉鎖安注信號(hào)、防誤稀釋信號(hào)；⑦廣播告知全場(chǎng)失去主變，組織人員對(duì)客貨梯內(nèi)人員進(jìn)行救援。

若失去主變區(qū)間，凝汽器處于真空狀態(tài)，則額外采取以下措施：①將TGO/TTL系統(tǒng)設(shè)備切至EEP供電。電源切換后立即恢復(fù)二回路冷源WCI/WCW/CFI系統(tǒng)的運(yùn)行，確保TTL系統(tǒng)的油溫＜45℃；②采取措施避免TTL潤(rùn)滑油進(jìn)水。

2.3 機(jī)組非核沖轉(zhuǎn)期間

非核沖轉(zhuǎn)期間，RCS系統(tǒng)在失電狀態(tài)下與2.2節(jié)描述一致。常規(guī)島方面，正在運(yùn)行的循環(huán)水泵/凝結(jié)水泵/低加疏水泵停運(yùn)，啟動(dòng)給水泵由于失去冷卻水失電后不再啟動(dòng)，蒸汽發(fā)生器供水由輔助給水泵供給。

以最不利工況（轉(zhuǎn)速?gòu)?50 r/min升至1500 r/min）考慮。此時(shí)若失去主變，就地將對(duì)汽輪機(jī)手動(dòng)打閘（約1 s），關(guān)閉主汽門(mén)，蒸汽不再進(jìn)入汽輪機(jī)。此時(shí)由于RCS系統(tǒng)持續(xù)供熱，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)將憋壓直至主蒸汽安全閥起跳，蒸汽排入大氣。6.5 s后，輔助給水泵啟動(dòng)，蒸汽發(fā)生器水源得到保障，U形傳熱管不會(huì)裸露出水面，一回路壓力邊界完好。此時(shí)需隔離主蒸汽管線，打開(kāi)蒸汽管線疏水閥，利用TSA穩(wěn)定一回路溫度，保證TSA閥門(mén)不能開(kāi)啟，避免RCS溫降過(guò)快。

汽輪機(jī)方面，失去主變后，油/定子冷卻水系統(tǒng)停運(yùn)。汽機(jī)疏水繼續(xù)，凝結(jié)水抽取不可用，蒸汽排放至凝汽器不可用。此時(shí)汽輪機(jī)的主要工作是穩(wěn)定停運(yùn)。應(yīng)確保在非核沖轉(zhuǎn)前以下工作已完成：①TTL系統(tǒng)柴油機(jī)帶載啟動(dòng)邏輯已驗(yàn)證，設(shè)備能正常投入運(yùn)行；②TGO系統(tǒng)柴油機(jī)帶載啟動(dòng)邏輯已驗(yàn)證，設(shè)備能正常投入運(yùn)行。

失去主變后，應(yīng)立即采取以下措施，確保汽輪機(jī)穩(wěn)定停轉(zhuǎn)：①汽機(jī)打閘，關(guān)閉主汽門(mén)；②確認(rèn)TTL盤(pán)車(chē)啟動(dòng)；③確認(rèn)TGO密封油系統(tǒng)啟動(dòng)。

3 同時(shí)失去500 kV主變和132 kV輔變電源

若現(xiàn)場(chǎng)主變、輔變均失去，且應(yīng)急柴油機(jī)在熱備用狀態(tài)下，柴油機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)并對(duì)部分系統(tǒng)供電（熱試前已完成柴油機(jī)滿負(fù)荷帶載試驗(yàn)，可自動(dòng)啟動(dòng)并帶載）。此時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)除具備第1、2節(jié)的所有特征外，啟動(dòng)應(yīng)急柴油機(jī)最主要的目的是導(dǎo)出余熱，保證WES/WCC/RCV/RBM/WSC等必要的輔助系統(tǒng)運(yùn)行，保障汽輪發(fā)電機(jī)組安全，使機(jī)組能夠從熱態(tài)順利恢復(fù)至冷態(tài)?？紤]到此時(shí)機(jī)組仍處于建設(shè)階段，SBO（應(yīng)急柴油機(jī)失效）工況下EES啟動(dòng)為RSI011PO供電并提供主泵軸封的功能尚未驗(yàn)證，故SBO工況不納入討論范圍。

與失去主變相比，同時(shí)失去輔變的主要影響在于全場(chǎng)輔助系統(tǒng)不可用，對(duì)機(jī)組影響最大的在于失去主壓空和除鹽水電源。考慮到應(yīng)急壓空帶載試驗(yàn)已在柴油機(jī)帶載試驗(yàn)中予以驗(yàn)證，失去主、輔變時(shí)，除鹽水泵停運(yùn)，除鹽水箱中貯存的除鹽水無(wú)法提供到下游系統(tǒng)中。故熱試期間，鍋爐房水箱、除氧器、內(nèi)置換料水箱、安注箱、非能動(dòng)水箱等除鹽（除氧）水儲(chǔ)罐需保持在高液位運(yùn)行，以保證停電情況下機(jī)組能穩(wěn)定的降溫降壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

核電機(jī)組調(diào)試期間，水、電、氣、汽源是正常開(kāi)展調(diào)試工作的必要前提條件。在熱態(tài)性能試驗(yàn)期間，維持電源的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備的安全運(yùn)行至關(guān)重要，是確保項(xiàng)目建設(shè)工期的前提條件。通過(guò)以上分析，熱試期間若失去外部電源，應(yīng)采取以下措施進(jìn)行應(yīng)急處理：①立即終止一切與HFT相關(guān)的活動(dòng)；②穩(wěn)定RCS壓力、溫度，降壓降溫至常溫常壓。降溫降壓過(guò)程中關(guān)注技術(shù)規(guī)范，避免超出P/T圖；③組織力量對(duì)失電電源進(jìn)行維修復(fù)役；④關(guān)注主泵狀態(tài)，確保主泵能正常停運(yùn)，并維持在穩(wěn)定位置。確保TTL系統(tǒng)的油溫＜45℃，避免TTL潤(rùn)滑油進(jìn)水，汽輪機(jī)能穩(wěn)定停運(yùn)；⑤電源切換完成后要立即恢復(fù)WNC/WEC冷凍機(jī)，恢復(fù)CPV/RRV系統(tǒng)的運(yùn)行；⑥熱試開(kāi)始前閉鎖安注信號(hào)、防誤稀釋信號(hào)；⑦失電后及時(shí)廣播通知，安撫現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)人員，避免混亂。

主變、輔變?nèi)裟鼙３侄ㄆ谕Ｒ矍鍜?，可大幅度降低突然失電的風(fēng)險(xiǎn)。但是受制于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)局勢(shì)及其他原因，巴基斯坦國(guó)家電網(wǎng)不允許主變/輔變停役清掃，僅在突然失電后方可進(jìn)行短期的清潔工作。為保證電廠內(nèi)設(shè)備安全，可采取以下兩種措施：①對(duì)外電網(wǎng)進(jìn)行定期帶電清潔；②涂刷放污閃油漆。

上述措施中，前者需要專(zhuān)業(yè)設(shè)備及工人，目前調(diào)研當(dāng)?shù)夭痪邆鋵?shí)施條件，需從中國(guó)進(jìn)口。后者需要主變停役35 d方可實(shí)施，需要當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)同意方可執(zhí)行。不論選擇何種方案，均需K2/K3核電機(jī)組業(yè)主及當(dāng)局下定決心予以實(shí)施。