丁俊超，李 勇，浦 黎

(中廣核核電運(yùn)營有限公司，廣東深圳518124)

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壓水堆棒控系統(tǒng)動(dòng)力熔斷器燒毀原因分析及維修策略改進(jìn)

丁俊超，李 勇，浦 黎

(中廣核核電運(yùn)營有限公司，廣東深圳518124)

對(duì)某核電廠反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)動(dòng)力熔斷器燒毀事件進(jìn)行根本原因分析。通過對(duì)反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)原理和熔斷器所在電路的分析，結(jié)合熔斷器熔斷特性和可控硅導(dǎo)通與關(guān)斷特性，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證動(dòng)力熔斷器燒毀根本原因是可控硅性能異常導(dǎo)致相鄰兩相電壓短路，相間短路造成兩相動(dòng)力熔斷器瞬間熔斷。并給出反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)維修策略改進(jìn)建議。

反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)；熔斷器；可控硅；相間短路；根本原因

從2006年至2013年，某核電廠壓水反應(yīng)堆控制棒系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱RGL系統(tǒng))發(fā)生多起動(dòng)力機(jī)架相鄰兩相熔斷器燒毀事件。在未采取措施情況下，該動(dòng)力機(jī)架熔斷器燒毀可導(dǎo)致反應(yīng)堆控制棒操作時(shí)意外下落，致使反應(yīng)堆自動(dòng)停堆。另外在故障處理期間，控制棒大部分未停留在要求的位置，按核電廠技術(shù)規(guī)范要求，機(jī)組1h內(nèi)須后撤到蒸汽發(fā)生器冷卻停堆模式，因此存在機(jī)組狀態(tài)后撤的風(fēng)險(xiǎn)。

最近兩起動(dòng)力機(jī)架相鄰兩相熔斷器燒毀事件具體描述如下：

1) 2012年10月23日，某核電廠1號(hào)機(jī)組執(zhí)行 “電廠正常運(yùn)行期間不用的棒束完好可用性核對(duì)試驗(yàn)”(簡(jiǎn)稱PT1RGL02試驗(yàn))，當(dāng)試驗(yàn)做至最后一個(gè)棒組SD棒組時(shí)，當(dāng)SD2棒位從225步下插至224步過程中，主控出現(xiàn)1RGL001AA(溫度和安全棒控制邏輯故障)報(bào)警，系統(tǒng)故障代碼為4.7(提升線圈電流超限)，檢查無異常復(fù)位報(bào)警，上提一步SD棒組時(shí)，再次出現(xiàn)電流報(bào)警，上位機(jī)控制柜出現(xiàn)5.2報(bào)警(棒控電源柜故障) 且SD2的棒控電源柜出現(xiàn)4.7故障代碼(提升線圈電流超限)，電流故障時(shí)間為357ms，SD2棒提升機(jī)架中B/C兩相熔斷器燒毀。

2) 2013年5月22日，某核電廠2號(hào)機(jī)組進(jìn)行第16輪大修，RGL系統(tǒng)落棒試驗(yàn)后全行程提插2遍控制棒期間，當(dāng)SB1棒組提升到24步時(shí)，棒控電源柜出現(xiàn)4.7故障碼(提升線圈電流超限)，熔斷器燒毀故障燈亮。檢查故障時(shí)間為357ms，提升機(jī)架中的F1(A相)/F3(C相)熔斷器燒毀。

1 熔斷器熔斷初步檢查與分析

1.1 熔斷器外觀檢查

對(duì)2012年10月23日1號(hào)機(jī)組RGL系統(tǒng)故障機(jī)架中的熔斷器進(jìn)行檢查，其中F2(B相)、F3(C相)兩個(gè)熔斷器熔斷指示器彈出，說明熔斷器已熔斷，F(xiàn)1(A相)熔斷器正常。其余外觀檢查未見異常。熔斷器外觀及熔斷指示器彈出狀態(tài)如圖1所示。

圖1 100 A熔斷器外觀(熔斷指示器已彈出)Fig.1 100 A fuse appearance (fusing indicator has been ejected)

1.2 熔斷器熔斷電流分析

該熔斷器是帶熔斷指示器的陶瓷交流熔斷器，額定電流In是100A，外觀尺寸58mm×22mm，重量18g，相關(guān)參數(shù)如圖2所示。

注：*:指帶有斷路指示器的熔斷器。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)“GB 13539.1—2008低壓熔斷器 第1部分 基本要求”中的相關(guān)要求，額定電流為100A的熔斷器通過約定不熔斷電流(125A)電流2 h內(nèi)不應(yīng)熔斷，通過約定熔斷電流(160A)的電流則在2h內(nèi)必須熔斷。其熔斷特性如表1所示。

表1 100A熔斷器規(guī)定弧前時(shí)間的門限值

表1說明：

a) 第2欄表示熔斷體承受290A電流10s，熔斷體不應(yīng)熔斷；

b) 第3欄表示熔斷體承受580A電流，熔斷體應(yīng)在5s內(nèi)熔斷；

c) 第4欄表示熔斷體承受820A電流0.1s，熔斷體不應(yīng)熔斷；

d) 第5欄表示熔斷體承受1450A電流，熔斷體應(yīng)在0.1s內(nèi)熔斷。

根據(jù)系統(tǒng)記錄，此次熔斷故障時(shí)刻是357ms，零電流變化時(shí)刻是234ms，由此計(jì)算本次LC1機(jī)架100A熔斷器在123ms(357～234ms)以內(nèi)熔斷。根據(jù)表1說明，推斷通過熔斷器的電流應(yīng)超過820 A。

1.3 根據(jù)X射線檢查對(duì)比分析熔斷電流

用X射線檢查熔斷器內(nèi)部熔斷情況，如 圖3～圖5所示。

圖3 F1 A相熔斷器(沒有熔斷)Fig.3 F1 fuse in phase A (no fusing)

圖4 F2 B相熔斷器(已熔斷)Fig.4 F2 fuse in phase B (burned)

圖5 F3 C相熔斷器(已熔斷)Fig.5 F3 fuse in phase C (burned)

不同電流熔斷形態(tài)如圖6、圖7所示。

圖6 105A試驗(yàn)電流熔斷形態(tài)Fig.6 fuse bured form in 105A test current

圖7 1450A試驗(yàn)電流熔斷形態(tài)Fig.7 fuse burned form in 1450A test current

圖片說明：

a) 圖4和圖5是2012年10月23日RGL系統(tǒng)執(zhí)行PT1RGL002試驗(yàn)時(shí)兩相熔斷器同時(shí)熔斷燒毀形態(tài)，有多個(gè)熔斷區(qū)域；

b) 圖6是備件樣品進(jìn)行額定電流驗(yàn)證試驗(yàn)(脈沖試驗(yàn))時(shí)在1.05In(105A)時(shí)熔斷燒毀形態(tài)，有1個(gè)熔斷區(qū)域；

c) 圖7是備件樣品進(jìn)行門限試驗(yàn)時(shí)在1450A電流時(shí)熔斷燒毀形態(tài)，有多個(gè)熔斷區(qū)域；

圖6和圖7對(duì)比可知，熔斷電流大，熔斷器熔斷區(qū)域多；

如圖4和圖5所示，B相和C相熔斷器內(nèi)部6段串聯(lián)的熔斷體全部熔融斷裂，其熔斷形態(tài)與圖7相似，說明熔斷體過流熔斷。

從上述熔斷器熔斷時(shí)間及X射線檢查結(jié)果分析，熔斷器瞬間燒毀的直接原因是電路中產(chǎn)生了超過額定電流數(shù)倍的異常大電流。

2 大電流產(chǎn)生原因分析

2.1 RGL系統(tǒng)電流控制原理

RGL系統(tǒng)共有16個(gè)棒控電源柜(簡(jiǎn)稱EEC機(jī)柜)，控制棒的提插由EEC機(jī)柜執(zhí)行，其包含有LCS(邏輯控制機(jī)架)、SG(靜態(tài)鉤爪電流控制機(jī)架)、MG(移動(dòng)鉤爪電流控制機(jī)架)、LC(提升線圈電流控制機(jī)架)。LCS主要向SG/MG/LC機(jī)架發(fā)出零電流、半電流、全電流的控制指令提插控制棒，同時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)電流值。

RGL系統(tǒng)LC線圈主回路簡(jiǎn)圖如圖8所示，LC線圈上游控制電路LC1機(jī)架內(nèi)熔斷器F1～F3額定電流為100A，下游LC2機(jī)架內(nèi)4個(gè)熔斷器F4～F7額定電流為32A，EMA為電磁線圈。

圖8 LC線圈主回路簡(jiǎn)圖Fig.8 main circuit diagram of LC coil

260V三相交流電壓來自控制棒驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)，經(jīng)過三相半波整流電路轉(zhuǎn)換成直流向線圈供電。在反饋電路上，串接四個(gè)測(cè)量電阻，電阻上的壓降作為線圈電流的反饋信號(hào)送回到可控硅調(diào)節(jié)回路參與調(diào)節(jié)。

在整流電路中，在可控硅元件兩端并接RC串聯(lián)支路，來限制可控硅兩端的電壓上升率，從而達(dá)到抑制換相過電壓的目的。

可控硅的導(dǎo)通和關(guān)斷由移相卡控制，產(chǎn)生可控硅觸發(fā)脈沖，這些脈沖經(jīng)過脈沖變壓器輸出到可控硅控制柵極，控制可控硅的導(dǎo)通。

失效熔斷器是上游LC1機(jī)架中相鄰兩相的100A熔斷器燒毀，且電流超過820A，若通過下游負(fù)載，則每個(gè)負(fù)載平均電流超過200A，但下游LC2機(jī)架中的4個(gè)32A熔斷器都沒有故障，表明下游負(fù)載沒有出現(xiàn)過流情況。

根據(jù)以上電路分析，過電流出現(xiàn)在上游LC1機(jī)架內(nèi)相鄰兩相間，產(chǎn)生大電流的唯一可能就是相間短路，即相間短路導(dǎo)致熔斷器燒毀。

2.2 相間短路原因分析

要分析相間短路的原因，需進(jìn)一步分析三相半波可控整流電路和可控硅的特性。

2.2.1 三相半波可控整流電路

由圖8可知，可控硅實(shí)現(xiàn)三相半波整流，且其下游是感性電磁線圈負(fù)載。

當(dāng)可控硅下游負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，其電路簡(jiǎn)圖和波形如圖9所示。

圖9 三相半波可控整流電路大電感負(fù)載α=60°時(shí)的波形Fig.9 three phase half wave controlled rectifier circuit inductive load waveform α=60°(a) 電路； (b) 輸出電壓； (c) 觸發(fā)脈沖； (d) 輸出電流； (e) 可控硅上的電壓

大電感負(fù)載的三相半波可控整流電路在α≤30°時(shí)，ud波形與電阻性負(fù)載波形相同。

當(dāng)α>30°時(shí),(如上圖為α=60°的波形)V1導(dǎo)通，當(dāng)陽極電壓UA已過零開始變負(fù)，但由于電感L感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用，使V1繼續(xù)導(dǎo)通，直到ωt2時(shí)刻，觸發(fā)V2導(dǎo)通，V1才承受反向電壓而關(guān)斷，盡管α>30°仍然使各相可控硅導(dǎo)通120°，保證了電流連續(xù)。

通過分析可知，當(dāng)控制角α>30°時(shí)感性負(fù)載延長了可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，每相可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后持續(xù)導(dǎo)通，直至相鄰的下一相可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，待可控硅陽極和陰極間反向電壓建立后才截止導(dǎo)通。

2.2.2 可控硅特性

可控硅具有以下特性：

承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下可控硅才能開通；當(dāng)門極電流IG=0時(shí)，可控硅陽極和陰極間施加正向電壓，可控硅處于正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過，但當(dāng)正向電壓超過臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，可控硅正向?qū)ǎ?/p>

承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，可控硅都不會(huì)導(dǎo)通，可控硅處于反向阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流流過；但當(dāng)可控硅陽極和陰極間施加反向電壓超過臨界極限，可控硅反向漏電流急劇增大，出現(xiàn)雪崩擊穿，可控硅反向?qū)ǎ?/p>

可控硅一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用；

要使可控硅關(guān)斷，只能使可控硅的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。

可控硅的開通與關(guān)斷過程如圖10所示。

圖10 可控硅的導(dǎo)通和關(guān)斷過程Fig.10 the process of thyristor on and off

導(dǎo)通時(shí)間tgt包括延遲時(shí)間td與上升時(shí)間tr，即tgt=td+tr。

延遲時(shí)間td指從門極電流階躍時(shí)刻開始，到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時(shí)間；

上升時(shí)間tr指從陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間；

關(guān)斷時(shí)間tq包括反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr與正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr，即tq=trr+tgr。

反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr指從正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時(shí)間；

正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr指從可控硅要恢復(fù)其對(duì)正向電壓的阻斷能力還需要一段時(shí)間。在正向阻斷恢復(fù)時(shí)間內(nèi)如果重新對(duì)可控硅施加正向電壓，可控硅會(huì)重新正向?qū)ā?/p>

可控硅在關(guān)斷過程中，電流從額定值降到零后，才具備承受反向電壓的能力。由于可控硅PN結(jié)電容的存在，需要一定的反向恢復(fù)電荷，使得電流過零后反向流動(dòng)，這一過程被稱為反向恢復(fù)期。在這一期間，可控硅內(nèi)存在稱為恢復(fù)電荷的載流子，其強(qiáng)度如式(1)：

(1)

式中：iq——恢復(fù)電流；

Cj——結(jié)電容；

從式1中可以看到，恢復(fù)電流的強(qiáng)度iq和可控硅自身的結(jié)電容Cj以及加在可控硅兩端的電壓變化率du/dt有關(guān)。過高的du/dt和Cj會(huì)導(dǎo)致iq瞬時(shí)迅猛增加，若可控硅的PN結(jié)來不及疏散這些載流子，有可能導(dǎo)致可控硅的再度自動(dòng)開通而損壞或造成局部過熱而損壞。

通過上述三相半波可控整流電路和可控硅特性分析，造成相間短路的可能原因是可控硅反向?qū)?，而可控硅反向?qū)ㄓ袃煞N可能，分別為反向擊穿和反向漏電流過大(導(dǎo)致反向阻斷恢復(fù)時(shí)間過長)。

2.3 測(cè)試數(shù)據(jù)分析

為進(jìn)一步確認(rèn)可控硅反向?qū)ǖ目赡苄?，進(jìn)行了以下測(cè)試和數(shù)據(jù)分析。

2.3.1 反向電壓測(cè)試和分析

根據(jù)TK1120型可控硅產(chǎn)品信息，其正反向耐壓均應(yīng)大于1200VDC。

大修中測(cè)量可控硅反向電壓，驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際電壓能否將可控硅反向擊穿。

記錄波形顯示在連續(xù)提插棒過程中，A、B、C三相可控硅無論是正向電壓還是反向電壓均在400V以內(nèi)。同時(shí)對(duì)另一電廠1RGL系統(tǒng)8束棒組的可控硅峰值電壓進(jìn)行錄波，峰值電壓最大是412V。

兩核電廠RGL系統(tǒng)可控硅兩端電壓實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，可控硅兩端電壓不可能將可控硅反向擊穿。

2.3.2 可控硅性能測(cè)試及分析

使用專用測(cè)試設(shè)備對(duì)兩次出現(xiàn)熔斷器燒毀的LC1機(jī)架中的可控硅進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。

表2 故障LC1機(jī)架中可控硅測(cè)試數(shù)據(jù)

從表2測(cè)試數(shù)據(jù)可知，可控硅的正反向擊穿電壓都高于1300V，滿足產(chǎn)品規(guī)范要求，而現(xiàn)場(chǎng)電壓低于500V，表明可控硅不會(huì)擊穿導(dǎo)通。

兩次故障LC1機(jī)架中引起相鄰兩相熔斷器燒毀的可控硅反向漏電流大(表中灰色部分)，接近300μA，是正常測(cè)量值的幾十倍，如2012年10月23日1號(hào)機(jī)PT1RGL002試驗(yàn)期間LC1機(jī)架B/C相熔斷器燒毀時(shí)，B相可控硅反向漏電流大；2013年5月22日2號(hào)機(jī)RGL系統(tǒng)LC1機(jī)架C/A相熔斷器燒毀時(shí)C相可控硅反向漏電流大，且燒毀的相序連續(xù)。

可控硅反向漏電流指在可控硅陽極和陰極間加反向電壓下陽極與陰極間的電流。當(dāng)可控硅陽極與陰極間施加反向電壓時(shí)，可控硅內(nèi)部分PN結(jié)反偏。PN結(jié)反偏時(shí)其結(jié)電容Cj主要是勢(shì)壘電容CT(耗盡層電容)，其結(jié)構(gòu)等效為一個(gè)極板距離隨外加電壓變化的平行板電容，大小如式(2)：

(2)

式中：A——PN結(jié)面積；

xd——PN結(jié)耗盡層厚度；

εs——相對(duì)介電常數(shù)。

由上式可知，勢(shì)壘電容CT的大小與PN結(jié)的面積成正比，與耗盡層的厚度成反比。

當(dāng)PN結(jié)反偏時(shí)，其漏電流由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)形成，其大小為單位時(shí)間內(nèi)穿越耗盡層的少數(shù)載流子數(shù)量。當(dāng)PN結(jié)溫度一定時(shí)，少數(shù)載流子的漂移速度相對(duì)穩(wěn)定， PN結(jié)耗盡層厚度xd越小，單位時(shí)間內(nèi)穿越的少數(shù)載流子數(shù)量越多，漏電流越大；耗盡層厚度xd越大，單位時(shí)間內(nèi)穿越的少數(shù)載流子數(shù)量越少，漏電流越小，即漏電流的大小與PN結(jié)耗盡層厚度xd成反比。

由上所述，在溫度一定的條件下，漏電流大表明PN結(jié)耗盡層厚度小，PN結(jié)勢(shì)壘電容CT與PN結(jié)耗盡層厚度xd也成反比，勢(shì)壘電容CT大。因此，可控硅反向漏電流大表明可控硅結(jié)電容大。根據(jù)可控硅的關(guān)斷特性，在反向恢復(fù)期內(nèi)反向電流大小與可控硅自身的結(jié)電容Cj以及加在可控硅兩端的電壓變化率du/dt有關(guān)。由于反向漏電流大表明可控硅結(jié)電容大，在相同電壓變化率的情況下，其反向恢復(fù)電流大，反向恢復(fù)時(shí)間長。當(dāng)可控硅換相時(shí)，在相鄰下一相可控硅開通后，原來導(dǎo)通的可控硅未能及時(shí)關(guān)閉，而是反向?qū)?，造成兩個(gè)可控硅同時(shí)導(dǎo)通，使得兩相電源之間短路，這就是兩相間產(chǎn)生大電流導(dǎo)致兩相熔斷器同時(shí)熔斷的主要原因。

3 第一次動(dòng)棒時(shí)刻熔斷器燒毀原因分析

根據(jù)幾次兩相熔斷器同時(shí)燒毀事件的分析，其共同特點(diǎn)是每次熔斷器燒毀都發(fā)生在第1次動(dòng)棒時(shí)刻，插棒時(shí)的故障時(shí)刻是150ms，提棒時(shí)的故障時(shí)刻是357ms。

由圖11可知，LC機(jī)架在提升控制棒時(shí)，從234ms開始由零電流上升到全電流，而故障時(shí)刻是357ms，即故障時(shí)刻發(fā)生在由零電流變化后的123ms；LC機(jī)架在下插控制棒時(shí)，從27ms開始由零電流上升到全電流，而故障時(shí)刻是150ms，即故障時(shí)刻發(fā)生在由零電流變化后的123ms；從以上分析可知無論是提棒還是插棒，故障時(shí)刻都發(fā)生在由零電流變化后的123ms。

圖11 RGL系統(tǒng)LC機(jī)架線圈電流循環(huán)圖Fig.11 RGL system LC rack coil current cycle diagram

詳細(xì)的電流變化過程如圖12所示(以提棒為例)。

圖12 RGL系統(tǒng)LC機(jī)架線圈提棒電流時(shí)序圖Fig.12 RGL system LC rack coil current timing diagram of withdrawal

由圖12可知，LC機(jī)架在提升控制棒時(shí)，線圈電流從234ms開始由零電流上升，經(jīng)過120ms到達(dá)全電流，維持全電流至435ms，再經(jīng)過39ms由全電流降至半電流，維持半電流至573ms，再經(jīng)過45ms由半電流降至零電流。

由以上時(shí)序可知，故障發(fā)生在全電流剛建立的3ms(123ms～120ms)內(nèi)。

在LC電流的形成過程中，可控硅的控制角是變化的。控制角從120°(234ms前零電流段)→0°(零電流至全電流段)→30°(維持全電流段)→180°(全電流至半電流段)→60°(維持半電流段)→180°(半電流至零電流段)→120°(零電流)。

RGL系統(tǒng)第1次動(dòng)棒時(shí)刻熔斷器燒毀原因分析如下：

1) 相鄰兩相熔斷器同時(shí)燒毀時(shí)刻發(fā)生在零電流向全電流變化的123ms內(nèi)；

2) 由于全電流建立需要120ms，因此故障時(shí)刻發(fā)生在全電流建立初期(3ms)；

3) 在全電流維持期間，可控硅控制角為30°，在全電流剛建立初期，其控制角在30°上下波動(dòng)；

4) 當(dāng)控制角超過30°時(shí)，由于感性負(fù)載效應(yīng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使可控硅持續(xù)導(dǎo)通，換相時(shí)必須由相鄰的下一相電壓來關(guān)斷可控硅；

5) 可控硅換相時(shí)，可控硅兩端電壓由導(dǎo)通壓降突變到反向線電壓而關(guān)斷；

6) 可控硅在關(guān)斷過程中存在恢復(fù)電荷，其強(qiáng)度與可控硅結(jié)電容和可控硅兩端電壓變化率有關(guān)；

7) 由于可控硅結(jié)電容大，導(dǎo)致可控硅恢復(fù)電荷強(qiáng)度大，恢復(fù)時(shí)間長，導(dǎo)致可控硅相鄰兩相電壓短路，相間短路造成兩相熔斷器瞬間燒毀。

因此，在第1次提插棒時(shí)，當(dāng)可控硅控制角為30°的全電流初期，可控硅換相時(shí)，可控硅兩端電壓變化率較大，此時(shí)可控硅性能異常，發(fā)生兩相導(dǎo)通短路，從而導(dǎo)致兩相熔斷器瞬間燒毀。

4 備件檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

可控硅的性能異常與備件質(zhì)量相關(guān)，更換備件時(shí)需對(duì)庫存?zhèn)浼M(jìn)行檢測(cè)分析，避免有問題備件用到現(xiàn)場(chǎng)。

對(duì)可控硅倉庫備件進(jìn)行檢測(cè)篩選時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分可控硅性能異常，如表3所示。

表3 可控硅備件檢測(cè)異常數(shù)據(jù)示例

共檢測(cè)75個(gè)可控硅庫存?zhèn)浼?，發(fā)現(xiàn)31個(gè)性能參數(shù)異常。表中灰色部分為異常數(shù)據(jù)，主要異常有：觸發(fā)電流和觸發(fā)電壓高、正向漏電流大、反向漏電流大、擊穿電壓低、擎住電流低等。

這些性能異常的可控硅若用于現(xiàn)場(chǎng)會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行帶來隱患，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此可控硅在使用前需進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格備件使用到現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)正在使用的可控硅也需進(jìn)行定期檢測(cè)，對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)估。

5 結(jié)論

對(duì)某核電廠RGL系統(tǒng)動(dòng)力機(jī)架兩相熔斷器燒毀故障分析小結(jié)如下：

1) 根據(jù)RGL系統(tǒng)原理及試驗(yàn)驗(yàn)證，某核電廠RGL系統(tǒng)LC1機(jī)架相鄰兩相熔斷器同時(shí)燒毀是由于相鄰兩相電壓相間短路引起；

2) 兩次故障LC1機(jī)架中引起相鄰兩相熔斷器燒毀電路中的可控硅反向漏電流超過正常值的幾十倍，可控硅反向漏電流大表明可控硅結(jié)電容大，結(jié)電容大導(dǎo)致反向恢復(fù)電流大，反向恢復(fù)時(shí)間長。當(dāng)可控硅換相時(shí)，在相鄰下一相可控硅開通后，原來導(dǎo)通的可控硅未能及時(shí)關(guān)閉，而是反向?qū)ǎ斐蓛蓚€(gè)可控硅同時(shí)導(dǎo)通，使得兩相電源之間短路，產(chǎn)生大電流，兩相熔斷器同時(shí)熔斷；

3) 在第1次提插棒時(shí)，當(dāng)可控硅控制角為30°的全電流初期，可控硅換相時(shí)，可控硅兩端電壓變化率較大，若可控硅性能異常，將發(fā)生兩相導(dǎo)通短路，因此大多數(shù)相鄰兩相熔斷器同時(shí)燒毀發(fā)生在第1次提插棒期間；

4) 檢測(cè)可控硅庫存?zhèn)浼?5個(gè)，發(fā)現(xiàn)31個(gè)性能異常。若異?？煽毓栌糜诂F(xiàn)場(chǎng)可能導(dǎo)致兩相熔斷器同時(shí)燒毀。

綜上所述，某核電廠RGL系統(tǒng)動(dòng)力機(jī)架相鄰兩相熔斷器同時(shí)燒毀的根本原因是可控硅性能異常導(dǎo)致相鄰兩相電壓短路，相間短路造成兩相熔斷器瞬間燒毀。

6 維修策略建議

1) 開發(fā)可控硅性能檢測(cè)裝置并建立現(xiàn)場(chǎng)使用的各種型號(hào)可控硅性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

2) 制定核電廠現(xiàn)場(chǎng)可控硅檢測(cè)計(jì)劃，完成現(xiàn)場(chǎng)異?？煽毓韪鼡Q；

3) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)可控硅故障及檢測(cè)數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗(yàn)制定可控硅定期檢測(cè)和更換策略；

4) 建立可控硅備件入庫檢測(cè)、使用前篩選的管理流程。

[1] 全國低壓電器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB 13539.1—2008低壓熔斷器 第1部分:基本要求[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009.

[2] 全國半導(dǎo)體器件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 15291—1994半導(dǎo)體器件 第6部分 晶閘管[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2004.

Cause Analysis of Power Fuse Burned in Pressurized Water Reactor Control Rod System and Improvement of Maintenance Strategy

DING Jun-chao，LI Yong，PU Li

(China Nuclear Power Operations Co.,ltd., Shenzhen of Guangdong Prov. 518124,China)

For a nuclear power plant reactor control rod system power fuse burned event root cause analysis. Through the analysis of system principle for the reactor control rod system and the power cabinet circuit, combined with fuses fusing characteristics and thyristor turn on and off characteristics, the actual measurement data shows that the root cause of fuse burned is the thyristor performance abnormal, abnormal performance of thyristor cause a short circuit between two adjacent phase voltage, resulting in fuses instantly burned. And gives the maintenance strategy recommendations for improvement the reactor control rod system.

Reactor control rod system；Fuse；Thyristor；Short circuit between two phase power supply；Root cause

2016-11-05

丁俊超(1976—)，男，河南人，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)主要從事核電儀表控制系統(tǒng)研究

TL48

A

0258-0918(2017)02-0189-10