CEPR機組非安全級DCS機柜硬接線修改

張 勛，張 磊

（臺山核電合營有限公司，廣東臺山 529200）

1 CEPR機組非安全級DCS介紹

臺山核電CEPR 機組采用多平臺、多系統(tǒng)的模式實現(xiàn)，其中主要采用了非安全級西門子SPPA-T2000平臺及安全級AREVA Teleperm XS 平臺。其作為三代新技術(shù)核電站，DCS 系統(tǒng)需進行大量的設(shè)計變更和修改，工程階段執(zhí)行修改需要在機柜斷電后，對生產(chǎn)階段并不適用，機柜下電不僅涉及大量信號的風(fēng)險分析及措施實施，同時，即使在大修階段，核島許多系統(tǒng)、設(shè)備（如通風(fēng)系統(tǒng)）仍然需要保證其可用性，故對大量核島非安全級DCS 機柜的完全下電在短時間內(nèi)幾乎是不可實現(xiàn)的。因此需要創(chuàng)新方法、工具以在機柜帶電時安全執(zhí)行機柜硬件修改。

2 機柜接線的繞線端接

2.1 端子排繞線連接

西門子DCS 機柜中FUMI/O 模塊機架和SAE 端子（一種輸入、輸出信號連接端子）排間的接線（機柜內(nèi)部線）采用繞線連接的方式。

繞線連接是一種無焊料的連接技術(shù)，繞線連接方式產(chǎn)生了非常緊密的接觸區(qū)域，即使在惡劣的環(huán)境下，也能保證良好的導(dǎo)電性和機械穩(wěn)定性。同時，一定長度的導(dǎo)線纏繞接線柱，在震動時也能承受更大的應(yīng)力。

繞線纏繞連接的最小裸線匝數(shù)要求為5個。繞線連接完成后其連接纏繞包裹應(yīng)緊密且均勻。裸線和接線柱間的距離不得超過裸線的直徑。繞線連接的所有匝間總間隙不得超過裸線的直徑，正確的繞線連接如圖1所示。

圖1 正確的繞線連接示意圖

在現(xiàn)場實施時要滿足上述要求，應(yīng)做到以下幾點。

（1）工具需要提前驗證確保合格，匝數(shù)通過目視檢查可確認。

（2）裸線和連接柱間的距離通過目視檢查確認，盡管裸線的直徑很小，但如果繞線連接完成后裸線和連接柱間的距離過大，能明顯觀察到繞線不夠緊密。

（3）所有匝間總間隙不得超過裸線的直徑，臺山核電現(xiàn)場實施過程中的要求高于此標準，即繞線匝間無明顯間隙，如有間隙則重新解線和端接。

（4）應(yīng)避免錯誤的繞線，如繞線纏繞不充分、纏繞錯亂、纏繞過多、纏繞不緊密。

2.2 繞線連接的接線工具和解開接線工具

2.2.1 繞線連接的電動工具

繞線連接須配合自剝離鉆頭和套筒，此工具正確使用可滿足上文所述繞線纏繞連接的最小裸線匝數(shù)為5個的要求。為防止機柜繞線端接時對周圍端子的影響，須對電動繞線工具的“槍頭”（即套筒前部）進行絕緣包裹。

2.2.2 解開繞線連接的工具

解開繞線連接時，須小心操作。拆線時一定要使用解開繞線工具將繞接的接線完全松開后再拆除接線，否則可能會損傷接線柱。解開繞線后須檢查并確保周圍繞線未受影響，且解開繞線后繞接過的那一段連接導(dǎo)線不可再使用。

2.3 繞線接線的測試

在SAE 繞接線修改工作中，應(yīng)執(zhí)行以下檢查和測試。

2.3.1 目視檢查

目視檢查應(yīng)確認繞線接線緊密且均勻，還應(yīng)檢查和確保繞線連接處帶絕緣部分的接線與接線柱的至少3個邊角接觸，以防止裸露接線露出太多與周圍端子或接線短接。

2.3.2 剝離力測試

剝離力試驗采用剝離力試驗工具，測量范圍為0～100 N，有兩種檢測類型，即破壞性檢測和非破壞性檢測。破壞性檢測指在實驗室小平臺SAE 接線柱上進行繞線連接后，使用剝離力試驗工具加載拉力，超出最小剝離力（28 N）后，繼續(xù)加載拉力直到繞線連接移動。非破壞性檢測，適合現(xiàn)場繞線連接的檢測。對現(xiàn)場SAE 接線柱上的繞線，使用剝離力試驗工具加載拉力，拉力應(yīng)不超過最小剝離力28 N（建議26～28 N），如果繞線接線未移動，則滿足標準。

2.3.3 解線測試

解線測試可驗證接線是否已被過度的初始張力拉伸過多或已出現(xiàn)裂紋。

2.3.4 電氣試驗-連續(xù)性及其他必要的測試

使用萬用表進行接線修改后的通斷測試，一端為SAE 端子，另一端可能為SAE 端子或FZZ（一種端接柜）接線機柜的接線，具體視現(xiàn)場修改而定。

2.3.5 測試范圍

無損檢測須完成以下檢查。

（1）對每個修改后的繞線連接進行目視檢查。

（2）對每100個繞線連接中的至少2個進行最小剝離力測試。如果連接少于100個，則選擇2個繞線連接進行測試。

（3）對每個繞線修改進行電氣試驗。

破壞性試驗即執(zhí)行繞線端接工作前，以及每約10個工作日的繞線工作后，使用當前工具在試驗平臺完成10個繞線端接試驗，然后完成如下檢查。

（1）完成目視檢查。

（2）執(zhí)行5次破壞性剝離試驗，記錄繞線端接處的剝離力矩，以此檢查繞線工具是否合格。

（3）執(zhí)行5次解線測試，記錄解線后的連接導(dǎo)線上是否有任何斷裂或裂紋。

表1可知全國農(nóng)村文盲人口占15歲及以上農(nóng)村人口比重為8.57，河北省農(nóng)村文盲人口占15歲及以上農(nóng)村人口比重為5.28。根據(jù)這次調(diào)查數(shù)據(jù)推算，全國新生代農(nóng)民工約占全國農(nóng)民人口總數(shù)的1.71%，而河北省新生代農(nóng)民工約占河北省農(nóng)民人口總數(shù)的1%。由此可知，河北省新生代農(nóng)民工占比較大，失業(yè)仍然是農(nóng)民工生存的最大威脅。

（4）通過上述測試，如果發(fā)現(xiàn)工具出現(xiàn)故障，應(yīng)對該工具在此期間執(zhí)行的繞線端接進行非破壞性測試。

3 CEPR機組核島非安全級DCS機柜現(xiàn)場接線修改

3.1 機柜帶電情況下硬接線修改的風(fēng)險管控

（1）對于硬接線修改的FUM 卡側(cè)接線，在機柜帶電修改時須拔出端子所在位置的FUM 卡，拔出FUM 卡前須進行卡件的風(fēng)險風(fēng)析并采取控制措施。

（2）對硬接線修改的SAE 端子側(cè)修改，須分析涉及修改的端子整排及其上、下兩排信號的誤碰風(fēng)險。

（3）接線拆、接期間使用專用擋板進行遮擋，避免誤碰、碎屑飛濺等導(dǎo)致設(shè)備誤動。為控制機柜帶電情況下的端接修改風(fēng)險而設(shè)計的防誤碰專用工具現(xiàn)場實際使用如圖2所示。

圖2 繞線端接防誤碰專用工具現(xiàn)場使用示意

（4）繞線工具套筒、解線工具應(yīng)使用絕緣膠布適當包裹。

3.2 繞線端接具體實施過程

（1）根據(jù)上文所述帶電修改的風(fēng)險管控的風(fēng)險分析范圍，對FUM 卡件及SAE 端子相關(guān)信號進行風(fēng)險分析并討論后，形成機柜風(fēng)險控制方案，并根據(jù)風(fēng)險控制方案確認現(xiàn)場上電機柜繞線端接工作的前提條件已具備。風(fēng)險控制的手段包括設(shè)備斷電隔離、信號強制、設(shè)置設(shè)備在特定狀態(tài)等方式。

（2）使用專用的拆線工具，配合防誤碰專用工具的使用，將SAE 端子柱或FUM 卡件機架背板接線柱放入解線專用工具的孔內(nèi)，逆時針旋轉(zhuǎn)解開繞線并將其從端子接線柱上拆下。

（3）如執(zhí)行新的繞線端接工作，應(yīng)將絕緣導(dǎo)線的端部插入繞線專用工具的套筒鉆頭切割線槽中，然后推動導(dǎo)線直到其從切割線槽的另一端伸出。

圖3 繞線專用工具套筒和接線安裝示意

（5）上述（3）、（4）步驟完成后，一只手（通常為右手）拿端接繞線工具，另一只手（左手）拿著從切割線槽中伸出的導(dǎo)線的端部（端接完成后此段接線將被切割，需捏住防止異物掉落），并緊緊抓住固定在繞線工具套管前部槽上的非端部的導(dǎo)線（這一段導(dǎo)線連接到導(dǎo)線的線軸上），左手施加給導(dǎo)線的拉力也不應(yīng)過大，否則可能導(dǎo)致繞線部分損壞或繞線錯誤。

（6）保持上述動作，將SAE 端子排接線柱或FUM 卡件機架背板接線柱伸入繞線工具前部套管的中間孔位中，并通過按動扳機進行端接。

（7）在按動扳機進行繞線端接過程中需施加一個輕微的向前的推力，使繞線端接在接線柱上能排列緊密且符合上文中提到的接線要求。

（8）繞線連接處帶絕緣部分的接線與接線柱的至少三個邊角接觸，以防止裸露接線露出太多與周圍端子或接線短接。繞線過程中絕緣材料從導(dǎo)線上被切斷和剝離。同時，導(dǎo)線的末端被套管內(nèi)導(dǎo)線槽的邊緣切斷（左手需要將其捏住，防止為機柜帶來異物）。每次端接剝離的絕緣材料都將留在繞線工具套筒切割線槽內(nèi)，需要在下一次繞線前安裝導(dǎo)線時將其推出，所以此時需要注意收集異物，防止在機柜內(nèi)遺留不易清理的異物。

（9）完成繞線端接后的檢查和測試，包括上文提到的外觀檢查、剝離力測試（按比例進行挑選測試）、連續(xù)性測試，確認接線質(zhì)量和接線正確性后，還需要進行接線的功能測試。

3.3 注意事項

（1）在進行機柜側(cè)邊SAE 端子繞線接線時，盡量按照端子號由H 至A 的順序接線（由左至右接線），這樣在接線完成后比較容易對接線進行整理。

（2）對于FUM 卡件機架背板接線端接，如果一個端子上接一根以上的線，則接線時每個繞線要拉開一段距離，否則可能導(dǎo)致接線繞在一起，互相影響導(dǎo)致質(zhì)量無法保證。

（3）無論拆線還是接線，都可以使用防誤碰專用工具進行保護。尤其對于FUM 卡件背板左右兩端的拆接線，更容易誤碰到旁邊FUM 卡件端子，須格外小心。

（4）關(guān)于背板繞線的拆線，需要使用專用的拆線工具。使用專用工具拆線時，將SAE 端子套入專用工具的孔內(nèi)，一邊用力向前推，一邊逆時針旋轉(zhuǎn)，直至繞線繞在專用工具的螺紋上，此時繞線已逐漸在SAE 端子柱上松動，然后逐漸將其從SAE 端子柱上拆下。圖4為拆線過程使用的專用工具。

圖4 拆線過程使用的專用工具

4 結(jié)束語

在臺山核電CEPR 機組1、2號機組大修期間的實踐表明，文章介紹的核島非安全級DCS 機柜帶電硬接線修改的方法、防誤碰工具及適用于上述方法和工具的優(yōu)化后的風(fēng)險分析方法，可有效在機柜上電情況下進行硬接線修改工作。文章介紹的方法打破了原有工作執(zhí)行方式，創(chuàng)新性研發(fā)新工具和新方法并自主實施的方式，對其他項目有借鑒和啟發(fā)作用。