宋振

（中廣核核電運(yùn)營有限公司，廣東 深圳518124）

1 引言

某核電廠機(jī)組正常運(yùn)行期間，封閉母線壓力戶外部分處于偏低甚至在負(fù)壓狀態(tài)下，在發(fā)生臺風(fēng)、暴雨等惡劣天氣情況時，可導(dǎo)致環(huán)境中潮氣灰塵進(jìn)入腔室，造成封閉母線絕緣下降，嚴(yán)重者會觸發(fā)絕緣監(jiān)測報警。同時，絕緣低的情況進(jìn)一步惡化時存有一次主回路對地放電風(fēng)險。某核電廠1 號機(jī)組第2次大修（F102）維護(hù)階段發(fā)現(xiàn)并驗證，離相封閉母線壓力運(yùn)行監(jiān)測值低于維修手冊的標(biāo)準(zhǔn)要求，存在壓力偏低情況，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來隱患，本文針對該情況探究其根本原因，找到解決方案。

2 同步并網(wǎng)系統(tǒng)功能簡介

同步并網(wǎng)系統(tǒng)（GSY）的主要功能是將發(fā)電機(jī)和主變壓器連接起來并向電網(wǎng)輸送電能，為發(fā)電機(jī)、變壓器調(diào)節(jié)及保護(hù)用電壓/電流互感器提供一次信號，具體功能包括：①將發(fā)電機(jī)電能輸出；②實現(xiàn)機(jī)組與電網(wǎng)的并網(wǎng)、解列和故障保護(hù)功能；③冷卻發(fā)電機(jī)出線端子并防止端部氫氣聚集。

GSY 系統(tǒng)離相封閉母線是用于連接發(fā)電機(jī)和主變壓器用，主要由鋁導(dǎo)體鑄體，鋁外殼和絕緣體組成。正常運(yùn)行期間，強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)啟動用于封閉母線冷卻，微正壓裝置用于封閉母線壓力測量、補(bǔ)氣調(diào)節(jié)和報警監(jiān)測。

某核電廠1、2 號機(jī)組自投運(yùn)以來，封閉母線壓力一直處于偏低狀態(tài)，運(yùn)行監(jiān)測值在2～3mbar 之間（1bar=1×105Pa），遠(yuǎn)低于維修手冊標(biāo)準(zhǔn)要求（8～15mbar）。另外，封閉母線供氣壓力為7～10bar，經(jīng)過三級減壓并且閥門全開后補(bǔ)氣壓力已經(jīng)達(dá)到上限60mbar，如母線出現(xiàn)大型破口或氣密存在惡化情況，微正壓補(bǔ)氣裝置不具有進(jìn)一步調(diào)節(jié)提升的能力，封閉母線運(yùn)行監(jiān)測值將持續(xù)走低。

3 原因分析

3.1 設(shè)備狀態(tài)分析

封閉母線系統(tǒng)為北京電力設(shè)備廠供貨，通風(fēng)流量為42000m3/h，風(fēng)壓為1721Pa，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1480r/min。

因封閉母線附屬設(shè)備微正壓補(bǔ)氣裝置進(jìn)行封閉母線的補(bǔ)氣、測量和報警功能，運(yùn)行壓力監(jiān)測點安裝在封閉母線B 相風(fēng)機(jī)進(jìn)口位置，當(dāng)強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)裝置停運(yùn)時，測量的是封閉母線的三相平均壓力，當(dāng)強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)裝置啟動時，測量的是封閉母線B 相的回風(fēng)壓力，而在風(fēng)機(jī)的回風(fēng)口，壓力接近整個風(fēng)機(jī)揚(yáng)程的最低點，所以壓力最低。封閉母線微正壓補(bǔ)氣裝置通過外部的氣源向封閉母線補(bǔ)氣，以抬升整個封閉母線的壓力，在風(fēng)機(jī)停運(yùn)階段是對三相封閉母線壓力的整體抬升，在風(fēng)機(jī)啟動階段，是對強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)壓力曲線的抬升，重點在于消除負(fù)壓區(qū)域，保證封閉母線大部分為正壓。根據(jù)已知核電廠封閉母線負(fù)壓問題處理的經(jīng)驗來看，微正壓裝置補(bǔ)氣流量的大小對壓力的抬升有直接影響。

表1 封閉母線氣密試驗數(shù)據(jù)

3.2 封閉母線氣密性影響

為了有效驗證封閉母線氣密性對于壓力監(jiān)測偏低的影響，在F102 大修期間，對封閉母線進(jìn)行氣密查漏工作，后續(xù)對發(fā)現(xiàn)的漏點進(jìn)行密封堵漏工作，堵漏前進(jìn)行氣密試驗，經(jīng)比對氣密試驗標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果為5.5%，堵漏后再次進(jìn)行氣密試驗，結(jié)果為2.7%，堵漏效果顯著，試驗結(jié)果優(yōu)秀（標(biāo)準(zhǔn)為＜5%）。但封閉母線運(yùn)行監(jiān)測值為4mbar，依然不滿足維修手冊標(biāo)準(zhǔn)要求。

由此分析封閉母線氣密效果優(yōu)劣對于運(yùn)行監(jiān)測值偏低的貢獻(xiàn)率較低，并不是其根本原因，見表1。

3.3 補(bǔ)氣管線節(jié)流

封閉母線B 相補(bǔ)氣及測量回氣壓力，補(bǔ)氣和回氣管外徑均為20mm，現(xiàn)場管線與安裝圖紙保持一致；相較于同類機(jī)組所采用的金屬管線不同，某核電廠封閉母線微正壓補(bǔ)氣管線采用的為鋁塑管線，存在管線老化氣密性不足的缺陷，并且在補(bǔ)氣管線彎管接頭外徑實測為15.44mm，為尺寸最小位置。另外，在微正壓裝置與補(bǔ)氣管線的直通管接頭處，為變徑連接，此處內(nèi)徑實測為12mm，對于微正壓裝置管線的補(bǔ)氣節(jié)流影響較大。

為了驗證微正壓裝置補(bǔ)氣管線節(jié)流效應(yīng)對于封閉母線壓力的影響，在F102 大修期間，使用外徑25mm 的臨時管線替代微正壓裝置補(bǔ)氣鋁塑管線，對封閉母線進(jìn)行沖壓試驗，待穩(wěn)定后封閉母線靜態(tài)壓力穩(wěn)定在8mbar。相較于原始管線靜態(tài)壓力在2～3mbar，加裝臨時管線提升了封閉母線整體運(yùn)行壓力，效果明顯，側(cè)面驗證了提升補(bǔ)氣通流量，降低補(bǔ)氣管線的節(jié)流可有效提高封閉母線壓力，為后續(xù)的改造方案實施提供了強(qiáng)有力的佐證。

4 處理方案及效果評估

4.1 處理措施

4.1.1 更換補(bǔ)氣管線

原始安裝的補(bǔ)氣和測量管線為鋁塑材質(zhì)，外徑20mm，內(nèi)徑16mm。改造選用的管線為不銹鋼管，外徑25mm，內(nèi)徑22mm。在提升補(bǔ)氣通流量的同時有效提升了抗震動和抗老化性能。

4.1.2 更換彎管轉(zhuǎn)接頭

原始安裝的彎管轉(zhuǎn)接頭為銅材質(zhì)，外徑20mm，通過更換改造的方式，現(xiàn)場選用的轉(zhuǎn)接頭為不銹鋼轉(zhuǎn)接頭，外徑25mm，并且接頭為外包圍管線設(shè)計。

4.1.3 更換直通轉(zhuǎn)接頭

原始安裝的直通轉(zhuǎn)接頭為三段式變徑銅接頭，外徑最小位置為12mm，現(xiàn)場選用的直通轉(zhuǎn)接頭為一段式不銹鋼接頭，外徑25mm；通流尺寸有較大提升，節(jié)流效果有較大改善。

4.2 改進(jìn)效果

采用上述方案對封閉母線微正壓裝置實施改造后，進(jìn)行氣密性試驗，待動態(tài)平衡穩(wěn)定后封閉母線壓力監(jiān)測值為21mbar，較改造前壓力監(jiān)測值（2～3mbar），效果顯著。

同時鑒于目前封閉母線改造情況和密封狀況，并且結(jié)合微正壓裝置的表計要求（運(yùn)行期間封閉母線運(yùn)行監(jiān)測壓力設(shè)計要求在8～15mbar），項目組模擬運(yùn)行工況進(jìn)行了相關(guān)試驗。

啟動強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，通過觀察微正壓補(bǔ)氣的出口壓力表，控制補(bǔ)氣流量在25mbar，微正壓裝置壓力監(jiān)測表計GSY001LP 顯示在10mbar。另外，鑒于流量上限為60mbar，較改造前有較大的調(diào)節(jié)空間。隨著后續(xù)春夏等環(huán)境變化，運(yùn)行功率狀態(tài)不同，并網(wǎng)與否等均可能造成壓力上下稍顯浮動，可通過調(diào)節(jié)柜內(nèi)的閥門開度來實現(xiàn)封閉母線壓力的相對恒定。

5 結(jié)語

通過對某核電廠1 號機(jī)組GSY 系統(tǒng)封閉母線微正壓裝置管線，彎管/直通轉(zhuǎn)接頭的改造更換，有效降低了微正壓裝置補(bǔ)氣管線回路的節(jié)流效應(yīng)，解決了封閉母線運(yùn)行監(jiān)測壓力偏低的問題。對整個系統(tǒng)而言，提高了GSY 系統(tǒng)封閉母線的運(yùn)行可靠性。該方案簡單實用，對電廠其他機(jī)組微正壓裝置的改進(jìn)具有一定借鑒意義。