高照

【摘 要】由于棒控系統(tǒng)直接關系到機組運行時反應堆正常的反應性控制和負荷跟蹤，而且棒控系統(tǒng)的不正常工作直接影響核電站的安全穩(wěn)定運行，嚴重的可導致保護動作，造成停堆等事故的發(fā)生。因此，本文論述了二廠一/二號機組棒控系統(tǒng)內(nèi)部的相關報警產(chǎn)生的原因和對機組正常運行的影響，以及運行人員應做出的響應和處理方法。

【關鍵詞】棒控系統(tǒng)；RGL001/003AA；RGL011AA；棒組故障

1 系統(tǒng)概述

1.1 設備組成

完整的棒控系統(tǒng)包括：棒位部分、控制棒驅(qū)動機構（CRDM）、棒控部分、控制自動運行的調(diào)節(jié)裝置——功率調(diào)節(jié)設備。

1.2 棒控部分

通常所說的棒控系統(tǒng)主要指其中的棒控部分，它包括：1個控制邏輯柜、9個電源柜、3個配電柜、1套中繼電路和位于主控室的若干操作器、指示燈等。邏輯柜和電源柜都由PLC控制，包含11個PLC。電源柜設計采用“一帶一”方案，一組電源裝置（三個電源機箱）只控制一臺CRDM。每個電源柜裝有四組共十二個電源機箱，控制一個子組四臺CRDM運行。其中控制邏輯柜分別接收來自功率控制系統(tǒng)、主控室和中繼電路送來的控制與邏輯信號，通過邏輯柜中各PLC預置程序向下游各電源柜發(fā)出信號，來控制各個控制棒的上提和下插。

1.3 棒位部分

棒位測量部分是用來產(chǎn)生棒束的實際位置、監(jiān)視棒控系統(tǒng)的運行狀態(tài)從而向操縱員提供棒束位置信息，不會產(chǎn)生保護和控制聯(lián)鎖信號。棒位設備包括33個棒位探測器，1個測量柜，1個處理柜，1個棒位顯示屏。這里簡單介紹下棒位測量的原理：棒位探測器是利用電磁感應原理工作的，棒位測量柜中的MCP10卡向探測器原邊線圈提供激磁電源，棒位測量柜中的MCP22卡對測量線圈產(chǎn)生的感應電壓信號進行處理，得到一個五位的葛萊碼信號，這個葛萊碼信號就與控制棒在堆芯的位置存在一一對應關系，此信號一路送到主控室顯示，另一路送棒位處理柜進行比較、處理，進而產(chǎn)生各種棒位報警。

1.4 控制棒驅(qū)動機構（CRDM）

控制棒驅(qū)動機構CRDM由驅(qū)動軸、密封殼組件、線圈和磁軛組成，每個CRDM包括提升、傳遞、保持線圈各一個，線圈和磁軛構成電磁鐵；銜鐵、勾爪受這三個磁鐵的控制，線圈通電時銜鐵上升、勾爪嚙合。三個線圈依照編排好的先后次序，依次通電和斷電以帶動兩副勾爪抓入/退出驅(qū)動軸齒槽從而產(chǎn)生使傳動桿上升或下降的電磁力以實現(xiàn)棒的上升或下降。

其中保持線圈控制保持勾爪，線圈通電時保持勾爪插入驅(qū)動軸環(huán)形槽，使 控制棒驅(qū)動軸保持不動；線圈失電時保持勾爪從驅(qū)動軸環(huán)形槽退出。保持勾爪不能上下移動。傳遞線圈控制傳遞勾爪，線圈通電時傳遞勾爪插入驅(qū)動軸環(huán)形槽，使控制棒驅(qū)動軸保持不動；線圈失電時傳遞勾爪從驅(qū)動軸環(huán)形槽退出。傳遞勾爪固定在傳遞勾爪組件上，整個傳遞勾爪組件受提升銜鐵控制，可以移動一步。提升線圈控制提升銜鐵，線圈通電時提升銜鐵使整個傳遞勾爪組件向上移動一步。在緊急停堆情況下，三個線圈均失電，整束控制棒靠重力作用向下加速運動，直接到堆芯底部，以實現(xiàn)快速信堆。在沒有任何控制邏輯信號情況下，只有保持線圈通電，使控制棒保持在原先的位置上不變。

2 故障報警分析

棒控系統(tǒng)在設計時就充分的考慮到了棒控系統(tǒng)內(nèi)部設備出現(xiàn)故障時，對控制棒產(chǎn)生的不利影響，并以主控室報警的形式把故障告知給主控室操縱員。對于系統(tǒng)內(nèi)部故障報警我們主要介紹兩類：電源柜故障報警和棒位測量故障報警。

2.1 電源柜故障報警

首先我們先了解一下棒控系統(tǒng)各電源柜和邏輯處理柜是如何供電的。對于每個機柜而言，控制電源由兩路冗余交流電組成，兩相260VAC和單相220VAC。兩路電源互為備用。兩路交流電源經(jīng)過變壓、整流、濾波電路后，輸出兩路穩(wěn)定的±15Vdc、+24Vdc，作為整個機柜的低壓直流控制電源。其中任何一路控制電失去，對控制棒的棒位和移動都不會產(chǎn)生影響，但是如果兩路控制電源同時失去，那么該電源柜控制的子組將會掉入堆芯。

電源柜的動力電源是三相260V交流電源，來自棒電源機組。動力電源經(jīng)整流后輸出到驅(qū)動機構。如下圖所示：

按照故障類型的不同和對系統(tǒng)的影響不同，機柜故障報警又可分為“非緊急故障”和“緊急故障”兩種。根據(jù)控制棒組的不同，“緊急故障”又分為RGL 001 AA （停堆棒組控制邏輯運行故障 ）或 RGL 003 AA（控制棒組控制邏輯運行故障）。我廠觸發(fā)“緊急故障”報警大致有兩種情況：邏輯柜輸出的棒速信號超出4-20mA范圍（邏輯柜輸出信號故障）；電源柜提升、傳遞、保持線圈電流異常（控制棒驅(qū)動機構和電源柜自身控制故障）。由于這兩種情況都會直接影響到控制棒的運行，所以當出現(xiàn)“緊急故障”時有故障的電源柜將會自動斷開邏輯柜來的指令，同時該電源柜中所有的棒束驅(qū)動機構的保持和傳遞線圈同時被激勵（雙保持），閉鎖相應被控制子組的移動，從而減輕和限制故障對運行的影響。又因為在邏輯柜PLC中預置程序中限定的同一組各子組是相差半個周期運動的，所以RGL001AA將直接閉鎖SA組動棒；對于RGL003AA，A1或A2柜緊急故障只直接閉鎖A組動棒，B1或B2柜緊急故障只直接閉鎖B組動棒，C1或C2柜緊急故障只直接閉鎖C組動棒， D柜緊急故障只直接閉鎖D組動棒。同時，各組之間互不影響。就平時功率運行而言，如果D棒組出現(xiàn)上述情況將會使棒控系統(tǒng)失去負荷跟蹤能力（類似卡棒）。因此，對于RGL001/003AA應引起足夠的重視。除了及時聯(lián)系相關人員處理故障和就地通過機柜報警確認具體故障類型外，還應該立即停止一切汽機負荷變化（必要時通過改變硼濃度來平衡一/二回路功率），并且將控制棒組置手動位置。待處理完成后，方可解除動棒閉鎖，回復自動。

“非緊急故障”（RGL002AA），該報警將邏輯柜除棒速超范圍外的其它故障和9個電源柜的非緊急故障綜合在一起。具體包括：邏輯柜260V交流控制電源不存在、邏輯柜220V交流控制電源不存在、電源柜控制電源故障（9個電源柜的非緊急故障信號都會觸發(fā)）、邏輯柜PLC電源不正常、邏輯柜接口電源不正常等其它非緊急故障。002AA雖然不會像001/003AA那樣直接影響控制棒組的動棒，但也應該引起足夠的注意，及時處理。

2.2 棒位測量故障報警（RGL011AA）

RGL011AA代表了棒位測量部分幾乎所有設備異常時的報警。具體包括了：測量柜電源故障、通風故障；掃描存在測量位置錯誤（測量位置超范圍、測量位置變化大于1、與給定方向不一致）；處理柜24V電源故障；處理柜PLC 故障；邏輯柜、電源柜給定位置不一致；給定位置讀取指令錯誤等。棒位測量故障中與操縱員關系最為緊密的應該是棒位指示的故障，此時操縱員將無法正確的監(jiān)視控制棒在堆芯的準確位置。當一個分棒組中有一個棒位指示器故障時，根據(jù)功率水平的不同有著不同的處理方法。大于50%FP情況下，應通過每8小時測量一次堆芯通量密度并且每次將相應棒組移動11步以上的方法來檢測故障棒束的位置。當出現(xiàn)如每個分棒組有兩個或兩個以上棒位指示器故障的情況，技術規(guī)格書中則要求機組1小時內(nèi)進入熱停堆。1/2號機組運行期間也多次出現(xiàn)了這一報警，大多是因為棒位測量部分中測量柜的MCP22卡件故障，導致與棒位對應的葛萊碼信號跳變所致。

2.3 棒組故障報警

“棒組故障報警”是一個統(tǒng)稱，它具體包括了RGL012AA（A棒組）、RGL013AA（B棒組）、RGL014AA（C棒組）、RGL015AA（D棒組）、RGLO16AA（SA棒組）。在正常情況下，任意一個棒組如果出現(xiàn)了一下情況之一便會觸發(fā)它們各自的棒組故障報警：

1）棒組失步（靜態(tài)失步≥10步、動態(tài)失步≥12步）

2）棒棒失步≥12步

3）棒在低位≤5步

對于停堆棒組SA棒組，除了上述3點以外，還包括了“棒偏離高位”即測量棒位<224步的情況。從上面的具體報警原因可以看到，所謂的棒組故障報警其實就是特指了控制棒失步的報警。針對這一故障類型，運行有一本專門的應對規(guī)程“I RGL 001”可以處理。但是我們還是要有其他一些方面要注意。由于失步現(xiàn)象往往發(fā)生在升降功率和有提插控制棒操作的實驗過程中，而且失步產(chǎn)生的I0也都是第一組I0，所以我們必須事先控制機組的I0數(shù)量。避免同時出現(xiàn)兩個第一組I0時必須后撤的尷尬境地。如果發(fā)現(xiàn)棒位顯示有失步情況，同一棒組中兩個分棒組的步計數(shù)器的步數(shù)有偏差≥9步，或者觸發(fā)控制棒組故障報警， 應該馬上通過對外核測通道或者堆芯出口熱電偶來驗證是否真的出現(xiàn)失步，同時應密切關注象限功率傾斜比、ΔI等參數(shù)是否滿足運行限制。并優(yōu)先執(zhí)行以下操作：禁止提升功率；暫停二回路負荷變化；控制棒至手動方式，有必要時利用稀釋、硼化方式平衡一、二回路功率；對于可能棒位低于插入限值的情況，為了滿足一定的停堆裕度，必須降低功率，建立一種新的與之相適應的控制棒棒位。之后及時通知儀控人員查找故障原因，并進行失步校正。

【參考文獻】

[1]秦山第二核電廠運行技術規(guī)格書[Z]..

[2]秦山第二核電廠最終安全分析報告：第15章[Z].

[3]運行事故規(guī)程（I RGL 001）[Z].

[4]RGL系統(tǒng)手冊[Z].

[責任編輯：曹明明]