韓順+李曉峰+宋端陽

【摘 要】大亞灣、嶺澳一期、紅沿河、寧德、陽江核電廠反應堆冷卻劑泵轉速機架光耦元件因失效替換為子卡組件，論文對該變更對主機（主泵轉速機架）抗震性能的影響進行了技術評估，進一步梳理總結了電儀類電路板備件元器件變更抗震鑒定技術評估的方法。

【Abstract】The reactor coolant pump speed frame photocoupling element is replaced by the sub-card component due to failure in Daya Bay， Lingao Phase I， Hongyanhe， Ningde， Yangjiang Nuclear Power Plant. The paper made an technical evaluation of the influence of the change on the seismic performance of the main engine （main pump speed frame）， then， further summarizes the instrument type of circuit board spare components change method of seismic evaluation identification technology.

【關鍵詞】主泵轉速機架；電路板；元器件；抗震鑒定

【Keywords】 main pump speed frame； circuit board； components； seismic evaluation

【中圖分類號】TU746 【文獻標志碼】B 【文章編號】1673-1069（2017）12-0162-02

1 背景

大亞灣、嶺澳一期、紅沿河、寧德、陽江核電廠主泵轉速機架由AREVA NP供貨，原制造廠法國Ansaldo，參考號為：6523883-00。該備件安全分級1E，鑒定等級K3。

該型機架用于主泵轉速的測量，單臺機組使用3臺主泵轉速機架。如機架故障，可能觸發(fā)主泵轉速低或低信號的三取二信號，疊加P7信號（核功率大于10%）將導致降負荷到廠用電或停堆。同時主泵轉速機架輸出電流信號參與反應堆超溫超功和相關RPN保護定值的計算。

自2012年以來，上述各電廠主泵轉速機架均多次出現(xiàn)共模故障。

嶺澳一期2012年9月到2014年1月，先后出現(xiàn)L2RCP-003-PO、L2RCP-001-PO（兩次更換機架）、L2RCP-001-PO轉速機架故障。檢測4個庫存?zhèn)浼?，發(fā)現(xiàn)其中兩個備件有共模光耦問題。

N1RCP-003-PO、N2RCP-001/002-PO、N3RCP-002-PO出現(xiàn)轉速機架故障并做了更換處理。2015年5月4日N3RCP003PO短時轉速為0，出現(xiàn)初步判斷轉速機架故障。

H2RCP-002-PO、H3RCP-002-PO出現(xiàn)轉速機架故障，其中002PO兩次更換機架。

Y1/Y2/Y3主泵轉速多次發(fā)生故障，先后15次更換轉速機架。

基于上述各電廠出現(xiàn)的故障信息，最終分析定位失效原因為：批次光耦元件老化降質失效導致機架共模故障。

考慮光耦元件的老化失效，且該型（型號74LO6000）光耦元件已停產淘汰，原制造廠Ansaldo提出用光耦子卡組件等效替換失效光耦元件，其他設計不做變更。

2 鑒定一致性評估

2.1 主泵轉速機架鑒定要求

按照各電廠系統(tǒng)、設備及部件分級程序，以及主泵轉速機架的功能分析，其需滿足RCC-E（核島電氣設備設計和建造規(guī)則）的K3鑒定要求。K3鑒定程序的目的是保證安裝在安全殼外的設備能夠在正常環(huán)境條件下和地震荷載下以及在對某些設備規(guī)定的事故環(huán)境條件下完成其規(guī)定的功能；主泵轉速機架僅要求在正常環(huán)境條件下和地震荷載下完成其規(guī)定的功能。

上述功能通過執(zhí)行一個特定鑒定大綱來證明：

——按照RCC-E B 3000規(guī)定的標準鑒定程序，該程序證明設備能夠在正常環(huán)境條件下完成其規(guī)定的功能；（包括：基準試驗；極限運行條件下的試驗；耐久性試驗和/或評價設備性能隨時間變化的試驗。）

——按照RCC-E B 4200規(guī)定的抗地震試驗程序，該程序包括施加代表相應地震荷載的應力，證明設備仍能完成其規(guī)定的功能。

2.2 前后機架差異對比

廠家僅使用子卡組件替換原光耦元件。該變更項的變更主體為子卡組件，安裝方式為焊接在機架內部PCB電路板上，屬安裝在PCB電路板上的電氣元件。變更前后對比如下：

2.3 鑒定一致性評估

根據(jù)RCC-E B1430變更對于機架的功能及結構無實質影響，子卡組件替換原光耦元件為“次要變更”，不要求供應商（制造廠）提供“對于鑒定的預計后果”。

結合RCC-E B4200對K3鑒定試驗的要求，該評估結論同時通過以下分析得以支撐。

2.3.1 基準試驗、極限運行動態(tài)特性試驗、老化試驗

新機架樣機已通過廠家功能特性測試及接口的電氣特性試驗（介電強度試驗、絕緣電阻測量等）。

根據(jù)RCC-E B3000，嶺澳一期機架的基準試驗、極限運行動態(tài)特性試驗及老化試驗的有效鑒定試驗結果，適用于更換光耦元件后機架。

2.3.2 抗地震試驗

原光耦元件焊接固定于主泵轉速機架的電路板，單一光耦元件質量約為數(shù)十克，主泵轉速機架整體質量約為6.25kg；替換后的子卡組件單一質量較原光耦元件重數(shù)十克，固定方式仍為焊接。

參考EPRI報告“電路板元件替換的通用抗震技術評估”（G-STERI Number： E-95002），對子卡組件替換原光耦元件的主泵轉速機架進行如下抗震性能的評估：

①對主機的動態(tài)影響的評估。子卡組件作為剛性電氣組件，相比于電路板其質量非常小。該組件焊接固定在電路板，對于電路板的質量及偏心度的影響可以忽略不計。因此，其對主機（主板轉速機架）的動態(tài)影響可忽略，同時對主機其他部分的負載無顯著影響。

②安裝評估。子卡組件質量低，通過焊接方式有效固定在主機上。經驗數(shù)據(jù)和實驗表明，該安裝方式符合制造標準，故可認為該子卡組件有足夠的抗震性能。

③功能要求評估。子卡組件作為固態(tài)元件，其不存在潛在的操作敏感性特征。在確保其穩(wěn)固性及完整性的前提下，其功能可以保證。

④狀態(tài)改變評估。該子卡組件結構上無移動部件，且不承擔機械或結構功能（除了支持自身的質量）。故該組件不存在狀態(tài)改變并對主機的安全功能造成影響。

⑤地震影響評價。該子卡組件不執(zhí)行結構件或支撐件功能，且只支持其自身質量，故對主機無地震影響。

綜上，該子卡組件對主機的抗震不敏感，即不影響主機的抗震性能。故參考嶺澳一期機架的抗震試驗結果，更換光耦元件后機架滿足電廠抗震需求。

3 鑒定一致性評估結論

子卡組件替換原光耦元件后的主泵轉速機架仍滿足1E/K3的鑒定要求。

4 電儀備件電路板元器件更換后抗震鑒定性能評估流程總結

論文僅針對電路板（印刷電路板）上安裝的電氣元件的變更進行評價，包括：電阻、二極管、整流二極管、壓敏電阻、集成電路等。這些變更主體具有低質量和小尺寸（相對于主機或電路板），且在一般情況下，這些變更主體應以與原始物項相同的安裝方式進行安裝。

以下變更主體不能用以下流程進行其抗震性能的評估，包括：電容器、較大的變更主體、電線和連接器、微型繼電器、電位器、開關、變壓器等。另外，重大設計變更（例如，重新設計和/或新的制造工藝）應特別評估，以確定是否仍可滿足相應的抗震性能。

電儀備件電路板元器件更換后抗震鑒定性能評估流程簡圖如下：