林 熙，祁陸凱，徐清華，王 猛，王 萌

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

一號(hào)停堆系統(tǒng)（以下簡稱SDS#1）是CANDU-6型重水堆的4大專設(shè)安全系統(tǒng)之一，通過向反應(yīng)堆中插入停堆棒來終止反應(yīng)堆的自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，減少核燃料中產(chǎn)生的能量，保護(hù)反應(yīng)堆的安全。一號(hào)停堆系統(tǒng)專用于反應(yīng)堆的應(yīng)急停堆，正常停堆則通過反應(yīng)堆調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制其它反應(yīng)性機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

SDS#1在參數(shù)測(cè)量和執(zhí)行邏輯上分為獨(dú)立的D、E、F 3個(gè)通道，采用3取2邏輯停堆，通道內(nèi)任意一個(gè)參數(shù)脫扣都將導(dǎo)致該通道的脫扣，任意兩個(gè)通道脫扣都將導(dǎo)致SDS#1觸發(fā)。通道的參數(shù)經(jīng)由傳感器測(cè)量后送至放大器/變送器，將測(cè)量信號(hào)放大以便傳送；放大的信號(hào)再經(jīng)過顯示和動(dòng)作整定器處理后，送到該通道脫扣邏輯。如果某一工藝參數(shù)達(dá)到脫扣設(shè)定值，則該通道將脫扣。通道脫扣信號(hào)分別輸送到奇數(shù)組停堆棒和偶數(shù)組停堆棒的3取2邏輯回路。當(dāng)另外兩個(gè)通道任一個(gè)脫扣（無論脫扣原因是否和導(dǎo)致前面通道脫扣的工藝參數(shù)相同），一號(hào)停堆系統(tǒng)將觸發(fā)，奇數(shù)組和偶數(shù)組停堆棒離合器失電，28根停堆棒在重力作用下落入排管容器中，反應(yīng)堆停堆。SDS#1簡要流程如圖1所示。

圖1 SDS#1 流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of SDS#1 process

1 堆芯區(qū)域功率測(cè)量（ROPT）回路構(gòu)成和功能簡述

重水堆堆芯區(qū)域功率測(cè)量回路主要由以下設(shè)備和部件構(gòu)成：探測(cè)器的微電流信號(hào)進(jìn)入脫扣比較轉(zhuǎn)接后送到第一級(jí)的ROP放大器，其信號(hào)經(jīng)過動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償后進(jìn)入脫扣比較器與其內(nèi)部設(shè)置的脫扣設(shè)定值進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)超出設(shè)定值的情況，輸出脫扣信號(hào)。以上設(shè)備，任意設(shè)備出現(xiàn)異常都將導(dǎo)致整個(gè)回路的異常。E通道有11個(gè)這樣的ROPT回路。其邏輯結(jié)構(gòu)和實(shí)物照片如圖2、圖3所示。

ROPT電路簡圖如圖4所示，探測(cè)器送出電流信號(hào)經(jīng)過1到達(dá)脫扣比器后，由2送入ROP放大器進(jìn)行電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)進(jìn)行放大，由3送到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器后，由4送回至脫扣比器與脫扣設(shè)定值比較，信號(hào)送到指示回路，由指示表及數(shù)采系統(tǒng)顯示。

2 一號(hào)停堆系統(tǒng)E通道因11個(gè)區(qū)域中子功率讀數(shù)高導(dǎo)致自動(dòng)脫扣缺陷描述

圖2 邏輯結(jié)構(gòu)Fig.2 Logical structure

圖3 實(shí)物照片F(xiàn)ig.3 Physical photos

圖4 電路簡圖Fig.4 Circuit diagram

某機(jī)組在執(zhí)行模擬安全殼隔離系統(tǒng)高壓力信號(hào)自動(dòng)觸發(fā)隔離試驗(yàn)時(shí)，一號(hào)停堆系統(tǒng)E通道出現(xiàn)11個(gè)ROPT回路讀數(shù)高脫扣報(bào)警、E通道中子功率高脫扣報(bào)警、E通道脫扣報(bào)警及相關(guān)窗報(bào)，1號(hào)停堆系統(tǒng)E通道自動(dòng)脫扣。約150ms后，一號(hào)停堆系統(tǒng)E通道出現(xiàn)11個(gè)ROPT回路讀數(shù)高脫扣報(bào)警，及E通道中子功率高脫扣報(bào)警消報(bào)。主控室檢查ROPT讀數(shù)及裕量已恢復(fù)正常，SSM數(shù)據(jù)已恢復(fù)正常。

圖5 PI采集數(shù)據(jù)及脈沖信號(hào)Fig.5 PI Acquisition data and pulse signal

E通道脫扣時(shí)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（PI）采集到的數(shù)據(jù)如圖5所示。11個(gè)ROPT回路同時(shí)出現(xiàn)寬度為20ms，幅度為2%FP的脈沖信號(hào)，約150ms后再次出現(xiàn)20ms的脈沖。由于脈沖速度太快，未采集到最高值，根據(jù)報(bào)警信息判斷，脈沖的最高值已超過了設(shè)定值。

3 E通道自動(dòng)脫扣缺陷原因分析

根據(jù)脫扣時(shí)的報(bào)警和檢查情況及對(duì)ROPT回路設(shè)備的分析，此事件可能的原因主要有：空間電磁干擾、ROPT回路接地或屏蔽線異常、ROPT回路的公共電源異常，ROPT回路設(shè)備及其邏輯本身異常4個(gè)方面。

3.1 空間電磁干擾

由于鉑探測(cè)器到控制室的信號(hào)電纜有150多米，而且電纜中的信號(hào)只有1μA左右，信號(hào)小，容易受到干擾。查詢了D、E、F通道的探測(cè)器電纜的走向，E通道走向：R501-R005-S145-S230-S328，D通道走向：R501-R005-S145-S230-S328，F(xiàn)通 道 走 向：R501-R005-S145-S147-S230-S328。從走向上看，電纜的走向基本一致。如果從空間過來的電磁干擾的話，應(yīng)該對(duì)3個(gè)通道都會(huì)造成影響，D和F通道的ROPT信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。但是查看同一時(shí)間的D、F的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，D通道和F通道ROPT回路信號(hào)平穩(wěn)，而且探測(cè)器的電纜布置從安裝到現(xiàn)在都沒有改變過，R501，R111的主泵和慢化劑泵啟停都沒有對(duì)其造成干擾，因此可以排除從空間過來的電磁干擾。

3.2 ROPT回路接地或屏蔽線異常

ROPT回路的接地都是在探測(cè)器側(cè)接地的，探測(cè)器的金屬外殼及探測(cè)器的接頭外殼作為負(fù)極，直接與探測(cè)器組件和排管容器接觸，通過其與電站接地相連。探測(cè)器電纜是雙絞屏蔽電纜，屏蔽線與探測(cè)器的負(fù)極相連，也在探測(cè)器側(cè)接地，如圖6所示。

圖6 探測(cè)器及信號(hào)電纜的接地情況圖Fig.6 Grounding diagram of detector and signal cable

由于D、E、F 3個(gè)通道所有的探測(cè)器的接地都是在探測(cè)器組件內(nèi)接地的，而且同一個(gè)探測(cè)器組件內(nèi)存在2個(gè)或3個(gè)通道的探測(cè)器，如VFD5，VFD7，VFD15等組件存在3個(gè)通道的探測(cè)器，VFD6，VFD8，VFD12，VFD13，VFD14等組件存在2個(gè)通道的探測(cè)器。如果從探測(cè)器組件內(nèi)的接地竄入干擾，則對(duì)3個(gè)通道都會(huì)造成影響，而此次只出現(xiàn)了E通道的信號(hào)干擾，DF通道信號(hào)平穩(wěn)，因而干擾不是在探測(cè)器側(cè)竄入的。

由于信號(hào)地和屏蔽地接在一起，并且都是在探測(cè)器側(cè)接地的，并且E通道的11個(gè)ROPT回路的屏蔽線是獨(dú)立的，如果屏蔽線接地存在異常，則只會(huì)導(dǎo)致單個(gè)ROPT回路容易受到干擾，而不會(huì)造成11個(gè)ROPT回路同時(shí)脫扣，因而可以排除屏蔽線接地異常。

由于ROPT放大器，脫扣比較器及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器的外殼的接地都是連接到機(jī)柜的銅排上的，是保護(hù)人員的接地，防止外殼帶電對(duì)人產(chǎn)生傷害。因此，外殼接地異常不會(huì)對(duì)ROPT回路信號(hào)造成影響。

3.3 ROPT回路的公共電源異常

ROPT回路的公共電源簡圖如圖7所示，電源方面可能的原因有：上級(jí)電源異常，如電壓波動(dòng)等，但是查看了該通道電源相關(guān)的信號(hào)，如E通道電離室信號(hào)，E通道的工藝回路的信號(hào)，B通道的釩探測(cè)器信號(hào)，及二號(hào)停堆系統(tǒng)的H通道的ROPT回路信號(hào)，都沒有發(fā)生波動(dòng)。另外，如果上級(jí)電源有問題也會(huì)導(dǎo)致E通道的ROPT回路的脫扣設(shè)定值存在波動(dòng)，但是實(shí)際設(shè)定值并沒有波動(dòng)，因此可以排除上級(jí)電源的異常。

電源端子松動(dòng)，電源端子松動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致ROPT回路的機(jī)架失電，導(dǎo)致信號(hào)波動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)接線端子進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)接線端子無松動(dòng)情況，排除端子松動(dòng)導(dǎo)致電源異常情況。

由于E通道的11個(gè)ROPT回路的設(shè)備都是由熔絲5542-PL573-FU101供電的，從熔絲到供電母排之間是E通道11個(gè)ROPT回路的公共部分。此公共部分如果存在異常，可能導(dǎo)致11個(gè)ROPT回路供電的電源電壓出現(xiàn)擾動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致11個(gè)ROPT回路的信號(hào)出現(xiàn)波動(dòng)，導(dǎo)致E通道脫扣。因此，從熔絲到供電母排之間可能存在異常是導(dǎo)致E通道脫扣的根本原因。

圖7 ROPT回路的公共電源Fig.7 Common power supply of ROPT circuit

3.4 ROPT回路設(shè)備及其邏輯本身的異常

ROPT回路設(shè)備及其邏輯本身的故障原因有：脫扣比較器、放大器、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器本身故障，試驗(yàn)回路故障，設(shè)定值選擇回路故障等。

對(duì)于脫扣比較器、放大器、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器本身故障，由于E通道的11個(gè)回路的設(shè)備都是獨(dú)立的，單個(gè)設(shè)備故障時(shí)，只會(huì)導(dǎo)致單個(gè)回路信號(hào)異常而不會(huì)導(dǎo)致11個(gè)回路同時(shí)出現(xiàn)故障，因而脫扣比較器、放大器、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器的故障可以排除。

對(duì)試驗(yàn)回路的分析，E通道的11個(gè)ROPT回路都有獨(dú)立的試驗(yàn)電路，試驗(yàn)電路在脫扣內(nèi)部，試驗(yàn)的啟動(dòng)按鈕和選擇開關(guān)是公用的。試驗(yàn)時(shí)，需要按下試驗(yàn)的通道選擇按鈕，再選擇試驗(yàn)的回路，再按下試驗(yàn)啟動(dòng)按鈕。這3個(gè)設(shè)備都是串聯(lián)的，不可能同時(shí)出現(xiàn)故障。因此，試驗(yàn)回路的故障可以排除。

對(duì)于設(shè)定值選擇回路，設(shè)定值選擇通過選擇開關(guān)68231-HS2E的3副觸點(diǎn)進(jìn)行選擇，如果開關(guān)故障，只會(huì)導(dǎo)致11個(gè)回路的設(shè)定值改變，不會(huì)導(dǎo)致11個(gè)回路的實(shí)際功率信號(hào)波動(dòng)，而從PI上看，設(shè)定值數(shù)據(jù)無波動(dòng)，如圖8所示。

4 實(shí)施行動(dòng)

4.1 供電熔絲到接線端子、電纜排查

圖8 E通道脫扣時(shí)，E通道的設(shè)定值信號(hào)穩(wěn)定、無波動(dòng)Fig.8 When channel E trips, the set value signal of channel E is stable without fluctuation

針對(duì)ROPT回路的公共電源方面的異常，在機(jī)組大修期間對(duì)一號(hào)停堆系統(tǒng)E通道的ROPT回路的供電熔絲5542-PL573-FU101到母排部分的接線端子、電纜等進(jìn)行排查。對(duì)供電熔絲（5542-PL573-FU101）進(jìn)行更換，檢查供電熔絲的熔絲底座及底座接線，發(fā)現(xiàn)無異常。拆下5542-PL573-FU101的L1和N1的兩側(cè)的接線，檢查無異常。檢查E通道ROPT回路的供電端子、設(shè)備供電機(jī)架及其電源線，無異常。測(cè)量E通道ROPT回路的供電電纜的對(duì)地阻抗均≥1MΩ，測(cè)量線連通電阻均≤10Ω，滿足要求。

4.2 ROPT回路的接地設(shè)計(jì)評(píng)估

信號(hào)線堆芯探測(cè)器側(cè)單點(diǎn)接地，引起探測(cè)器至機(jī)柜的地線長度太長，地線電阻和電感效應(yīng)增大，有可能在信號(hào)處理回路引入干擾，所以建議把信號(hào)線的屏蔽層也在機(jī)柜側(cè)接入柜內(nèi)的屏蔽地。但是設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際接地的實(shí)際布置情況開展信號(hào)接地設(shè)計(jì)，如果由單點(diǎn)接地改為雙點(diǎn)接地，一是可能和原設(shè)備供貨商的初衷相矛盾，二是雙（多）點(diǎn)接地如果全廠達(dá)不到完全等點(diǎn)位的話，可能會(huì)因?yàn)榻拥攸c(diǎn)接地阻抗的不同對(duì)信號(hào)形成共模電壓干擾，從而加劇信號(hào)擾動(dòng)。由于多點(diǎn)接地的不確定性，可能會(huì)引起更大的干擾，對(duì)機(jī)組運(yùn)行存在很多不確定性，并且在運(yùn)行的機(jī)組上也無法進(jìn)行測(cè)試和試驗(yàn)，并且目前的接地方式已運(yùn)行了多年，因而保持現(xiàn)有的接地方式。

5 結(jié)束語

當(dāng)SDS#1出現(xiàn)單通道脫扣時(shí)，增加了SDS#1動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)，一旦出現(xiàn)兩個(gè)通道脫扣，則會(huì)導(dǎo)致停堆棒插入堆芯，反應(yīng)堆停堆，直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了缺陷的背景，從空間電磁干擾、ROPT回路接地或屏蔽線異常、ROPT回路的公共電源異常4個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)分析與排除，得出從熔絲到E通道的11個(gè)ROPT回路供電母排之間的部分可能存在異常，并對(duì)異常問題實(shí)施了行動(dòng)及評(píng)估。本文對(duì)分析重水堆ROPT回路的缺陷具有一定的借鑒，對(duì)機(jī)組檢修工作具有一定的指導(dǎo)意義。