基于數(shù)字化儀控平臺的反應堆保護系統(tǒng)熱試投運方案研究及風險控制

1、基于數(shù)字化儀控平臺的反應堆保護系統(tǒng)熱試投運方案研究及風險控制關鍵詞： 核電站；RPR；保護投運；熱試；數(shù)字化儀控系統(tǒng)；風險控制0 引言 作為核電站最重要的安全系統(tǒng)之一，RPR系統(tǒng)相關設備是否可靠，是否存在潛在的保護誤動和拒動風險，將會對整個機組的調(diào)試進度、安全運行產(chǎn)生很大的影響。嶺澳二期三號機組熱試開始之前，RPR系統(tǒng)經(jīng)過精心的調(diào)試，已經(jīng)達到可用的狀態(tài)。熱試期間，將對核蒸汽供應相關系統(tǒng)進行熱態(tài)聯(lián)調(diào)及設備運行考驗，如果能在熱試期間有條件地投運RPR系統(tǒng)，不但能夠檢驗RPR系統(tǒng)的可靠性，提高調(diào)試及運行人員的風險意識和故障分析、處理的能力，同時也能夠為反應堆臨界前的RPR保護正式投運提供寶貴的經(jīng)驗反

2、饋。 1 熱試期間RPR保護投運的可行性 RPR系統(tǒng)的功能是采集核電站相關安全參數(shù)信號，并將其與預設置的保護閾值進行對比，對比結果經(jīng)過邏輯表決后輸出去觸發(fā)緊急停堆斷路器跳閘和專設安全設施動作。因此，反應堆保護的投運，須確保以下四個環(huán)節(jié)的可用性： 1）上游傳感器及其采集通道的可用性； 2）RPR系統(tǒng)邏輯功能的可用性； 3）RPR至下游緊急停堆斷路器和專設安全設施保護指令通道的可用性； 4）RPR下游重大、易損設備的可隔離性。 上游傳感器及其采集通道的異常將引起反應堆保護的誤觸發(fā)。熱試前，除堆外核儀表系統(tǒng)及汽輪機中壓缸截止閥閥位相關傳感器還沒有安裝外，RPR相關上游傳感器已安裝、校驗完畢，信號采集

3、通道的功能測試已經(jīng)完成。經(jīng)過現(xiàn)場測試，在探頭不安裝的情況下，堆外核儀表系統(tǒng)送往RPR的信號為4mA，不會因信號故障而引起保護的誤觸發(fā)。汽輪機中壓缸截止閥閥位信號可以利用RPR專用試驗平臺進行模擬，能夠滿足RPR保護投運的需求。 熱試前，緊急停堆斷路器的機械、電氣性能，RPR系統(tǒng)的邏輯功能及報警顯示功能已經(jīng)驗證完畢，完成了RPR系統(tǒng)保護通道閾值檢查，完成了RPR至下游系統(tǒng)重要保護接口的聯(lián)合測試，能夠確保RPR系統(tǒng)邏輯功能及至下游系統(tǒng)保護指令通道的可用性。 反應堆保護觸發(fā)后將引起核電站大量重要設備的聯(lián)鎖動作，如果防范措施不得當，有損壞設備的風險。為了安全起見，保護投運前，重大、易損的執(zhí)行機構必須做

4、好隔離措施。RPR系統(tǒng)到下游執(zhí)行機構的保護指令可以通過以下幾個方式進行有效的隔離： 1）電氣盤置隔離位或試驗位（泵、風機、電動閥等執(zhí)行機構）； 2）執(zhí)行機構置安全狀態(tài)并掛鎖（氣動閥門等執(zhí)行機構）； 3）拆除RPR至下游執(zhí)行機構的保護指令接線； 4）拔出RPR保護指令相應的光電耦合器。 2 RPR保護熱試投運方案選擇 RPR保護投運方案有兩種選擇：全部投運和保守投運。 熱試期間，需要做大量的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗，機組的狀態(tài)變化很大，很難保證RPR保護不會被誤觸發(fā)，如果RPR系統(tǒng)全部投運，一旦誤觸發(fā)保護，有損壞設備的風險，后果將無法接受。 保守投運就是投運RPR上游保護信號，對重大、易損的設備進行現(xiàn)場實體

5、隔離或儀控隔離，投運其他反應堆保護指令。這種投運方式既能達到驗證RPR系統(tǒng)可靠性的目的，一旦保護誤觸發(fā)，又能將后果控制在可接受的范圍內(nèi)。 為了保證熱試能夠安全、順利進行，根據(jù)熱試對RPR系統(tǒng)的具體需求及數(shù)字化儀控系統(tǒng)的特點，我們采用了RPR系統(tǒng)有條件投運的保守方案，并遵循以下原則。 1）放開入口，把握出口。為了滿足熱試期間機組的運行需求，并檢驗RPR系統(tǒng)潛在的誤動風險，除汽輪機的四個中壓缸截止閥的閥位信號（模擬量信號）用RPR專用試驗平臺模擬外，投運RPR系統(tǒng)相關的其它上游保護信號。對下游重大、易損壞的設備采取現(xiàn)場實體隔離或儀控隔離，投運其它RPR保護指令。 2）以穩(wěn)為主、逐步投運。熱試前，為

6、了方便RPR系統(tǒng)的日常試驗工作、避免頻繁觸發(fā)保護對下游執(zhí)行機構的影響，RPR上游保護信號利用RPR專用試驗平臺進行模擬，隔離了RPR至下游執(zhí)行機構的所有保護指令。保護投運時，應嚴格按照既定的步序，在確保風險可控的前提下，逐步投運RPR系統(tǒng)，避免保護投運期間誤觸發(fā)反應堆保護。 3）加強日常監(jiān)護。熱試期間，定期核查RPR相關上游保護信號及報警信息，對發(fā)現(xiàn)的異常信息及時進行分析、排查，必要時通知機組運行人員緊急干預。 3 RPR保護熱試投運準備 RPR保護投運在保證RPR邏輯功能可用的基礎上，必須保證上游系統(tǒng)保護信號的可用，下游執(zhí)行機構誤動風險的可控。為了盡量避免風險、確保設備的安全 ，我們進行了充

7、分的準備。 3.1 RPR保護熱試投運準備會 熱試開始前，組織召開了由調(diào)試方各工藝、電氣系統(tǒng)試驗負責人，生產(chǎn)方運行及儀控維修人員參加的RPR保護熱試投運準備會。會議對熱試期間RPR保護是否投運、投運方式、投運時間、投運期間的風險分析及防范措施進行了討論。并分析了各工藝、電氣系統(tǒng)試驗在熱試期間對RPR系統(tǒng)的具體需求（在什么平臺、進行什么試驗、涉及RPR的哪些保護）、需要現(xiàn)場實體隔離的工藝、電氣系統(tǒng)重要設備、需要儀控隔離的RPR保護信號。3.2 文件準備 1）RPR上游保護信號通道狀態(tài)確認單。該清單梳理了RPR相關上游保護信號通道功能測試的完成情況，確定了未完成試驗的最晚完成期限。對遺留問題是否影

8、響RPR 投運進行了分析，并制定了相應的預防及補救措施。 2）相關系統(tǒng)提出的RPR保護指令臨時隔離措施清單。調(diào)試期間，為了避免RPR保護指令觸發(fā)影響下游執(zhí)行機構的調(diào)試，相關工藝、電氣系統(tǒng)負責人向RPR 系統(tǒng)提出了保護指令臨時隔離申請。該清單梳理了與RPR保護投運相關的保護指令臨時隔離措施，對于熱試期間仍要實施的臨時隔離措施，作為RPR投運方案的一部分，列入需儀控隔離的RPR保護指令隔離操作確認單中；對于熱試期間不需實施的臨時隔離措施，與相關系統(tǒng)試驗負責人討論后，確定了取消臨時隔離措施的最晚期限，并推動相關系統(tǒng)試驗負責人及時提出取消臨時隔離措施的申請，以保證保護投運后，RPR保護指令狀態(tài)信息的唯

9、一性。 3）熱試期間RPR上游保護信號風險分析單。根據(jù)RPR上游保護信號的儀表類型、量程范圍、冗余程度進行風險分析，分析各個儀表是否存在單一故障風險，故障后可能觸發(fā)的保護，應對措施。分析各儀表在投運時是否會因信號的不可用而引起保護的誤觸發(fā)，以及各儀表投運期間需要特別關注的事項和需要執(zhí)行的應急措施。對于因機組狀態(tài)無法及時投運的傳感器，分析單中列出了儀表投運所需的機組工況，并將儀表投運工作列入熱試總體計劃，在儀表具備投運條件時，由主控運行人員通知RPR系統(tǒng)調(diào)試人員解除信號的模擬。 4）執(zhí)行機構現(xiàn)場實體隔離操作確認單。哪些設備必須隔離、如何隔離、隔離措施實施及取消的窗口和執(zhí)行人是該清單的主要內(nèi)容。熱

10、試期間，執(zhí)行機構現(xiàn)場實體隔離措施的取消和再實施由相關工藝、電氣系統(tǒng)試驗負責人根據(jù)試驗的具體需求及RPR熱試保護投運方案中的要求進行控制，重要執(zhí)行機構隔離措施的實施、取消工作列入熱試總體計劃，在重大試驗的工前會、工后會行動單中進行跟蹤。 5）儀控保護指令隔離操作確認單。熱試期間，由于機組的運行需求，RPR相關的部分執(zhí)行機構無法進行現(xiàn)場隔離，需要儀控隔離執(zhí)行機構相關的RPR保護指令。該清單列出了熱試期間需要隔離的RPR系統(tǒng)保護指令清單，并列出了每個保護指令隔離的原因、需求方，涉及的執(zhí)行機構，具體隔離措施，是否對其他試驗有影響，保護重新投運和隔離的窗口。重要保護指令的隔離和重新投運工作列入熱試總體計

11、劃，并在重大試驗的工前會、工后會行動單中進行跟蹤。 6）熱試期間RPR系統(tǒng)日常巡視單。RPR系統(tǒng)的上游保護信號及保護邏輯通道多采用冗余設計，單個信號故障或觸發(fā)保護閾值時，不會觸發(fā)保護動作，但會在主控室產(chǎn)生相應的報警。調(diào)試期間，主控室報警比較多，運行人員難以及時發(fā)現(xiàn)潛在保護觸發(fā)風險。 該巡視單包含了RPR上游保護信號的當前值及相應的保護閾值，RPR各保護通道的報警信息和參考值。利用腳本進行編程，在安全級DCS的工程師站上定期運行腳本，讀取RPR相關信息，對發(fā)現(xiàn)的異常信息進行快速分析、排查，及時發(fā)現(xiàn)潛在的保護觸發(fā)風險。 4 RPR保護投運期間的主要風險及防范措施 熱試期間，RPR保護的誤動風險主要

12、有以下幾個方面： 1）取消RPR上游保護信號模擬期間的保護誤動作風險。取消RPR上游保護信號模擬期間，相應的保護信號會短時不可用，將導致該通道的保護閾值觸發(fā)，如果此時，冗余的其他保護通道上的傳感器、測量通道存在故障，將導致相應保護的誤觸發(fā)。 取消RPR上游保護信號模擬之前，核查RPP至下游執(zhí)行機構的保護指令均被安全隔離。以保護組為單位，逐一取消RPR上游信號模擬，并核查DCS采集的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場儀表測量值的一致性，確保傳感器、測量通道功能正常。取消下一個保護組保護信號模擬前，核查上一個保護組的RPR相關信號處于無故障狀態(tài)，相關保護閾值沒有觸發(fā)，邏輯表決沒有降級。如果部分信號不具備取消模擬的條件，仍

13、用RPR專用試驗平臺進行模擬。 2）保護指令隔離措施取消期間的RPR保護誤動作風險。由于數(shù)量比較大，保護指令隔離措施的取消工作需要幾個小時的時間。在此期間，如果現(xiàn)場重大、易損的設備沒有進行現(xiàn)場實體隔離或儀控隔離，一旦保護指令誤投入或者保護誤觸發(fā)，將導致后果不可控。 保護指令隔離措施取消期間，核查RPR相關的重大、易損設備處于現(xiàn)場實體隔離或儀控隔離狀態(tài)。在DCS工程師站上確認RPR相關保護指令沒有觸發(fā)，邏輯表決沒有降級。對于已正常觸發(fā)的保護指令，與系統(tǒng)試驗負責人核實相應的現(xiàn)場執(zhí)行機構處于安全狀態(tài)。取消隔離措施期間，安排專人進行監(jiān)護，確保相關隔離措施得到正確的取消。最后，再次確認需實施儀控隔離的R

14、PR保護指令處于儀控隔離狀態(tài)。 3）RPR保護投運期間，上游保護信號異常引起的保護誤動作。為了保證保護投運后，RPR上游保護信號的可靠性，向安裝、調(diào)試、運行、維修部門發(fā)通告，RPR保護投運后，禁止在RPR上游相關傳感器、機柜上進行試驗活動，并在相關傳感器及機柜上懸掛警示牌。如試驗活動必須進行，需征得RPR系統(tǒng)負責人的同意，并做好風險分析，執(zhí)行必要的防范措施。制定熱試期間RPR系統(tǒng)日常巡視表，定期檢查RPR相關上游保護信號及保護通道報警信息。4）由于操作不當或設備異常而引起的RPR保護誤動作風險。熱試期間，需要進行大量的機組性能試驗，機組狀態(tài)變化頻繁，再加上數(shù)字化儀控系統(tǒng)在嶺澳二期機組上的首次應

15、用，一旦操作不當或設備異常，有誤觸發(fā)RPR保護的可能性。 與機組調(diào)試及運行人員就RPR的投運情況及風險進行充分溝通，介紹經(jīng)過數(shù)字化改進后，RPR系統(tǒng)的新特點。RPR系統(tǒng)調(diào)試小組參與熱試期間重大試驗的工前會，參與試驗方案、風險預案的制定。熱試期間，RPR調(diào)試小組參與熱試保運值班，全程跟蹤熱試期間的各項試驗，及時解決熱試期間發(fā)現(xiàn)的RPR相關問題。 5）重大試驗執(zhí)行期間，由于保護指令隔離措施執(zhí)行或者取消不到位可能引起的保護誤動或拒動風險。熱試期間，需要執(zhí)行RPR相關的多項重大試驗，試驗開始前后，RPR部分保護指令需要臨時隔離或再投入，如果執(zhí)行不到位，可能引起保護的誤動或者拒動，影響試驗的正常進行，甚

16、至會影響相應設備的安全。 試驗開始前，認真分析試驗需求，列出需要投入或隔離的保護指令清單，選擇恰當?shù)母綦x措施，并派專人審核。措施實施或取消時，派專人監(jiān)護。 5 RPR保護投運的現(xiàn)場實施 5.1 保護投運窗口 核島一回路壓力達到0.3MPa。 5.2 保護投運步驟 1）確認RPP至下游執(zhí)行機構的保護指令均處于隔離狀態(tài)； 2）以保護組為單位，逐一取消RPR上游保護信號模擬，核查RPR上游保護信號傳感器及采集通道功能正常。利用RPR專用試驗平臺模擬汽輪機中壓缸截止閥閥位信號； 3）確認RPR保護相關的重大、易損設備已被實體隔離或儀控隔離； 4）確認RPR相關保護指令沒有觸發(fā)，表決器沒有降級。對于已正

17、常觸發(fā)的保護指令，與系統(tǒng)試驗負責人核實相應的現(xiàn)場執(zhí)行機構處于安全狀態(tài)； 5）取消RPR至下游執(zhí)行機構保護指令的隔離措施，核查需實施儀控隔離的RPR保護指令處于儀控隔離狀態(tài)； 6）宣布RPR保護投運。 5.3 RPR保護退出窗口 熱試正式宣布結束后。 5.4 保護退出步驟 1）隔離RPR至下游執(zhí)行機構的所有保護指令； 2）工藝、電氣系統(tǒng)試驗負責人將熱試期間實體隔離的執(zhí)行機構置于工藝、電氣系統(tǒng)所需的狀態(tài)； 3）利用RPR專用試驗平臺模擬RPR上游保護信號； 4）宣布RPR保護退出。 6 結束語 嶺澳二期RPR保護在熱試期間的成功投運，是經(jīng)過數(shù)字化改進后，RPR系統(tǒng)調(diào)試的良好實踐。該方案的順利實施不但有效控制了保護投運前后的各種風險，保證了熱試的安全、順利進行，提高了調(diào)試、運行人員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，而且發(fā)現(xiàn)并解決了反應堆保護系統(tǒng)的一些設計缺陷，為機組裝料后各項試驗的順利開展，減少裝料后反應堆非計劃跳堆次數(shù)起到了至關重要的作用。 嶺澳二期RPR保護熱試投運方案的選擇、文件的準備、人員的組織、風險的控制為嶺澳二期反應堆臨界前RPR保護投運以及其它CPR1000新建核電站的RPR保護投