核电站电力通信电源的配置与维护管理

杨建明，胡　钊，周　锋

(中核运行管理有限公司 维修三处，浙江 嘉兴 314000)

0　引　言

秦山核电基地是国内大陆核电的发源地，由4个厂站(秦山一期、二期、三期、方家山单元)9台核电机组组成，年发电量近500亿度，是华东地区最重要的发电基地之一。各厂站通过电力通信网实现了与浙江省网和华东电网的实时数据交互和调度通信，是电厂与调度部门的重要桥梁。通信电源系统是电力通信网的重要基础设施，为厂网间的通信设备及辅助设施提供不间断供电，保证了通信网络安全可靠运行。

秦山核电4个厂站分别建设了独立的电力通信电源系统，并按照行业规范经过设备的改造升级形成了标准的电源系统。根据核电站的生产流程和设备管理规范建立了通信电源系统管理与维护制度。通过对现有通信电源系统组成与配置的介绍，阐述通信电源系统的管理制度与维护策略，剖析存在的问题并提出改进建议。

1　通信电源的配置

1.1　系统组成及接线方式

秦山一期为中国大陆第一座核电站，限于当时电力通信技术水平采用了微波通信方式。微波站的通信电源系统由1套独立电源供电，包括1套高频开关整流电源屏、2组阀控式铅酸蓄电池、1套监控单元、直流配电屏、电池巡检装置等，接线方式如图1。

秦山二期、秦山三期、方家山机组作为华东电网直调500 kV厂站，通信电源系统的设计、建造均符合通信专用电源技术要求。电源系统采用了典型的2套独立通信电源配置，包括2套高频开关电源整流屏、2组阀控式铅酸蓄电池、2套监控单元、直流配电屏、电池巡检装置等，接线方式如图2。

图1　微波站通信电源接线图

图2　500kV厂站电力通信电源接线图

1.2　通信电源的双设备配置

通信电源设备作为重要的涉网设备，在基建和改造时均与调度部门进行了技术沟通，选用的设备也均为电力行业主流且可靠性高的产品。高频电源和蓄电池组的设备厂家及型号，详见表1。

表1　各厂站电力通信电源设备配置表

1.3　通信电源的双交流输入

每套高频开关电源屏均采用两路独立380 VAC三相四线的交流输入，两路电源分别来自两段独立厂用电母线，确保在机组大修期间厂用电切换或母线停役检修时互为备用。在高频电源屏内配置了交流输入自动切换开关或自动切换回路，既实现两路电源的自动切换功能，又确保两个回路的电气互锁，防止同时送电。

各厂站每年定期对两路交流电源进行切换试验，观察高频开关电源切换开关动作逻辑，验证自动切换功能的有效性。

1.4　电源系统容量及负载分析

各厂站通信高频开关电源采用多块-48 V整流模块并列运行的方式，按照要求配置的整流模块不少于3块，且符合N+1原则。承载继电保护、安控业务的通信站，其容量在模块数量为N的情况下大于配套蓄电池容量的20%与通信站内总负载容量之和。

各厂站通信电源系统的设计容量余度较大，实际运行的总负载不到设计容量的10%，处于轻载运行，详见表2。考虑到后期设备升级扩容或新增部分负载的需要，现有的电源容量完全能够满足后期增长的需求。

表2　各厂站的高频开关模块参数及实际负载统计表

1.5　电源设备机房环境

各厂站通信电源设备安装在通信机房内，机房布置在生产厂房内设有核电厂实物保护的门禁系统，需要取得相应的授权才能刷卡进入，降低人员误动误碰的风险。机房内部的环境温度采用电厂通风系统(冷热系统)的同时也安装了备用空调。通信机房的消防报警系统与核电厂整体消防系统相连，维护人员定期进行消防试验。机房内敷设了静电地板或静电地毯，减少灰尘的同时也防止静电对设备的影响。

通信电源设备监控系统作为通信动力环境监控系统的重要部分，秦二厂和方家山已实现了机房环境温湿度、通信高频开关电源系统电压、电流、故障告警等参数的单独监控，后续将完善整个基地通信机房的监控系统，组成以太网，实现所有厂站的集中监控。

2　核电站电力通信电源设备的管理与运行维护

2.1　设备管理制度

按照国家电网通信电源运行维护规程要求，结合核电厂设备管理维护规范，制定了通信电源设备管理制度，包括设备巡检制度、预防性维护及试验、迎峰度夏/度冬专项检查以及应急响应制度。

设备巡检制度采用运行值班巡检与专业巡检相结合，其中网控楼运行值班人员(三班制)每班对通信电源设备进行常规目视巡检，检查机房环境、设备告警、电流电压指示及开关状态。

通信维护人员每周2次对通信设备进行专业巡检，检查项目包括：

(1)机房环境：通风、照明、温湿度、防火、防盗等。

(2)通信电源屏：设备告警、均浮充电压、负载及电池电流、设备散热单元、防雷模块、设备接地及标识。

(3)蓄电池组：总体电压、单体电压、变形、漏液、腐蚀等外观检查等。

(4)通信电源监控：设备告警历史记录、采集点接线可靠、电源供电等。

按照设备维护大纲制定了预防性维护与试验项目，主要包括：

(1)通信电源屏及直流分配屏的年度预防性检查。

(2)通信机房及电源设备的年度接地电阻测量。

(3)蓄电池组的年度核对性放电试验。

由于电厂地处东部沿海，为了应对每年夏秋季的梅雨、台风、高温等恶劣天气以及冬季的低温冰冻天气，特制定了迎峰度夏/度冬专项安全检查，重点检查机房环境、户外的配电箱、电缆封堵、应急供电柴油发电车等。

按照核电厂应急响应需要，制定了应急响应制度，编制了《通信应急预案》，明确了厂内的应急组织机构、启动条件、响应对策、具体流程等，确保在事故情况下通信电源的可靠性。

2.2　维护大纲管理及维修规程标准化

按照核电厂的设备管理要求，通信电源设备的预防性项目及定期试验项目均纳入维护大纲管理。维护与试验项目在核电厂生产运行信息管理系统(EAM)中提前6个月触发工单，2个月前完成工单准备，1个月前提交电网检修计划，提前1周申请厂内工作计划安排和电网检修申请单。严格按照计划工期完成现场维护和试验工作，检查结果、试验数据等完工内容，填入EAM系统并关闭工单，形成闭环管理。

为了提高维护质量,每个维护与试验项目，针对性地编制了维修规程，规程中主要包括：

(1)开工准备：先决条件、注意事项、人员资质与数量、工器具、备件、耗材、工作许可、工作所需时间等。

(2)工作步骤：工前会、设备标识号的核实、每一步检修的具体操作、试验内容及记录、工作后的现场清理、工后会。

(3)检修记录：测量参数、检查结果、试验数据等。

2.3　设备升级改造及长周期更换

通信电源系统中的主要设备高频开关电源和蓄电池组均有一定的使用寿期。高频开关电源由于内部的电解电容等电子元件老化，一般寿命为8～12年；秦山二期和秦山三期分别于2015年11月完成了通信电源屏的升级改造工作，整体更换了已经投运10多年的电源屏，提高通信电源运行的安全性。

通信蓄电池组参照厂家说明书结合核对性充放电结果，一般寿命在6～8年。根据各组蓄电池的实际运行状态，有计划地完成了6组蓄电池的更换工作，后续将继续推进蓄电池组的长周期更换工作，避免在设备出现故障时“带病”运行，降低系统的可靠性。

2.4　备件管理与资料维护

通信电源系统完成升级改造后储备了常用备件，如熔丝、断路器、散热风扇、监控模块、防雷模块等。备件均按照电气备件储存要求，真空包装后存于恒温恒湿备件库中，并在EAM系统中做好备件清单登记，领用时根据现场需求经审批后办理领用手续。

同时，电厂与上级调度部门及维保单位建立了备件协调机制，紧急情况下通过先借用后采购的方式，缩短了故障处理周期。

通信电源相关的资料，整理成册，专人管理，包括机房布置图、通信电源图、上游电源图、设备技术手册、改造竣工资料、蓄电池组定期试验记录、通信应急预案等。在设备升级或新负载接入时均提前做好资料的同步升版，确保图纸与现场同步。

3　通信电源系统的改造升级

3.1　秦一厂通信电源升级改造

随着微波传输设备的老化，秦一厂涉网通信业务逐步割接到光通信设备上，需要对原通信电源系统进行升级改造。新增一套独立的通信电源屏，将原来的两组蓄电池分别接至两套独立的电源系统上，通信负荷电源分别取自两套独立通信电源系统，实现通信电源双设备，通信负荷双电源配置。

3.2　通信电源集中组网监控

目前各厂站的通信电源监控系统均各自独立，监控系统不统一，部分厂站的接入信号不完整，也未将监控引至24 h有人值守的值班站，对通信系统的运行状态无法做到实时监控。

后续将通过各生产单元之间的通信光纤网络，组成以太网，使用统一的监控平台，将秦山一期、二期、三期、方家山涉网通信机房环境、电源电压、电流、设备告警、开关状态、蓄电池参数等信号引入通信综合监控系统，实现实时监控、统一储存、标准化管理，提高运维的自动化水平。

3.3　强化应急演练，提升应急能力

贯彻“核电无小事，核安全第一”的理念，倡导凡事要有预案，确保紧急故障下有效应对。针对通信电源系统每年定期开展应急演练，模拟故障情景，例如：两路交流电源同时失去时，如何将应急柴油发电机组快速有效接入通信电源系统；重大设备故障的快速处理等。强化应急演练，有效提升实际应急能力，保障通信电源系统的可靠性。

3.4　人才储备与培养

通过公司内部资源整合，秦山基地已将9台机组的涉网通信设备维护运行统一到一个部门负责，安排专人管理通信电源系统，避免以往杂而不精的管理模式。在后续人才储备时考虑梯队建设，培养新入厂的大学生从事通信电源系统的维护运行；利用导师带徒弟，做好技术传承；定期开展通信电源系统的技术培训。