核电厂柴油储罐火灾报警系统介绍及控制回路缺陷处理分析

李国

摘要：核电厂应急柴油发电机作为全厂应急安全电源与核安全直接相关，目的是为了在核电厂的工作电源及辅助电源都发生故障时，确保机组安全停堆和防止关键设备损坏。因此其在保证核安全方面起到至关重要的作用，柴油储罐储存的柴油燃料为柴油发电机组稳定运行提供支撑，而燃油属于危险品三类，因此对柴油储罐区域的火灾探测及自动灭火控制尤为重要。本文主要对某核电厂柴油储罐区域火灾自动报警及灭火系统进行介绍，并详述现场遇到的控制回路缺陷导致试验过程中无法实现自动灭火功能问题的处理过程。

关键词：火灾自动报警及灭火系统; 应急; 核安全; 控制回路

1   柴油储罐火灾自动报警及灭火系统介绍

1.1  现场设备介绍

现场一、二号机组两个柴油储罐区及其它子项共用一台壁挂型区域火灾报警控制器。每台机组配置一台备用柴油机组，每台柴油发电机组配置两个柴油储罐，每个柴油储罐配备的火灾探测及报警设备为两台火焰探测器、一套线性差定温型感温电缆及区域围墙外两个手动报警按钮。两个柴油储罐共用一套轻水泡沫灭火系统，通过对火灾报警控制器控制阀组上的电磁阀动作，选择性的向探测出现火情的储罐内注入泡沫，已达到将燃油与空气隔离，最终灭火的目的。火灾探测设备布置如下右图，控制原理图如下图1所示。

1.2  联动逻辑介绍

火灾探测设备满足如下任一条件，即触发火警控制器驱动电磁阀打开，向柴油罐中注入灭火剂。

①任一火焰探测器与任一感温电缆同时报火警;

②任一火焰探測器与任一手动报警按钮同时报火警;

③任一感温电缆与任一手动报警按钮同时报火警。

1.3  火灾报警控制器电源分配介绍

该区域外部设备所用DC24V电源均由控制器底板上的可复位式24V提供，已达到控制器复位过程中可使就地设备自动再次上电，消除自身故障报警目的，另外控制模块及电磁阀也使用该可复位24V驱动，电磁阀由输出模块直接驱动，电源分配如上图2所示。

2   现象及直接原因

初始该火警控制器仅接入一号机相关子项火警设备，在试验中轻水泡沫系统雨淋阀组上的电磁阀动作也正常;但后期随着工程安装，在接入二号机组相关子项火警系统后，进行测试二号机轻水泡沫储罐站雨淋阀联动时，泡沫灭火系统电磁阀无法动作，且消防控制中心CRT中出现该火灾报警控制器断网报警，同时出现该主机所带使用24V电源工作的所有设备触发故障报警。

直接原因：在火警控制器联动电磁阀时，致使控制器输出的24V电压瞬间降为4V，电磁阀无法动作导致泡沫灭火系统雨淋阀组无法打开，同时交换机及需要24V供电的探测设备失电，引起火灾报警控制器与消控中心CRT断网、相关探测器出现故障报警。

3   问题分析及各种处理方案分析

3.1  判断电缆绝缘性差或接地问题

对该系统各电源接线拆除后、用绝缘电阻表依次测量阻值，均未发现异常，对就地各设备接线分别拆下重新端接，再次测试，仍出现原问题[1]。

3.2  判断控制器部件损坏

考虑到直流稳压电源容量为10A，厂家计算给出该控制器所带设备正常工作状态下负载为2.12A，即使4只电磁阀同时启动，稳压电源容量仍完全满足现场需求，因此怀疑直流稳压电源损坏，更换控制器底板及稳压电源后再次进行联动测试，电磁阀仍无法动作。

3.3  判断控制器负载过大

设计院判断二号机侧设备距离控制器较远，为线损过大导致，且厂家给出说明按现场1.5平方毫米电缆来算，每100米压降为2V，另出变更在二号机轻水泡沫储罐站内增加一台20A直流稳压电源及继电器专为4个电磁阀供电。原电磁阀驱动如图3，单独增加直流稳压电源后的电磁阀驱动方式如图4设计后由输出模块触点电源为直流稳压电源供电（输入输出模块及继电器触点容量24V/1A，单个电磁阀动作时电流为0.5A）。

            该方案实施后，二号机轻水泡沫储罐站内电磁阀可正常动作，但启动一号机轻水泡沫储罐站内电磁阀时仍出现原现象，设备无法动作。

3.4  判断控制器底板输出带载能力不足

在为验证线路损耗对此现象的影响，用同型号电磁阀，供电取自控制器输出端24V时，电磁阀动作正常，交换机工作正常。但将该电磁阀接至终端轻水泡沫站24V电源侧，电磁阀无法动作，且交换机立刻停机，此时检测底板输出24V降为4V，但稳压电源输出24V正常，因此判断为控制器底板上进行了过流保护。

确定问题后，对控制器底板上元器件及线路分析，发现24V输出端上游串接进入自恢复式保险，正常情况下为低阻状态，当电路发生短路或串入异常大电流时，自恢复保险丝在短时间内变成高阻状态，从而对电路起到保护作用[2]。

自恢复保险型号为：WH60-135 ，25℃环境下最大工作电流为1.35A，启动保护的最小电流为：2.70A。联动轻水泡沫雨淋阀组启动时，瞬间启动两只电磁阀，同时启动两只电磁阀，启动瞬间电流增加1A，线路总电流超过启动保护的最小电流，自恢复保险起到保护作用。控制器底板上可复位24V输出模型如图5。

对控制器内部供电模式进行更改，以自恢复式保险输出电源仅驱动单一继电器（24V）线圈，通过继电器触点（8A）将控制器内24V直流稳压电源直接向负载供电，模型如下图6。

供电方式更改后，多次测试单独手动启动4个电磁阀、自动状态下连锁启动，设备动作均正常，控制器联网正常。

4   结语

如上述对故障原因的排查过程体现火灾自动报警系统线路故障排查的一般方法。主要是由于火灾自动报警系统中的回路线、24V电源线、可复位24V电源线在连接设备及电源分配过程中，经过较多的接线端子箱端接，这无疑增加了接线端子上接线虚接、线头脱落接地的风险，可以通过选择优质端子排、线鼻子等材料，配合较高水平的安装工艺将发生此类现象的可能性降至最低[3]。

部分火警控制器产品质量欠保证，尤其是粗糙的装配工艺，设计没有固化，控制器箱体内配件采用东拼西凑，简单接线的方式，极大地增加了火警控制器的故障率，此类问题可通过固化控制器内配件，配件间连接摒弃杂乱的线缆，采用接插件的方式连接各电路板及功能模块，以减少控制器的故障。

在设计火灾报警系统初期，应充分考虑所应用类型火警控制器的带载能力，控制器各输出端子特性，统筹设备利用率，已达到最佳的经济效益及安全防护效果。

参考文献：

[1]   王  璐，杨亚伟.电厂火灾报警系统线型感温探测器设备选型研究[J].电线电缆，2019，（04）：1-7.

[2]   赵贵普.火灾自动报警系统的组成及应用探讨[J].科技创新导报，2019，（08）：65-66.

[3]   张智斌.火灾自动报警系统新老规范在地铁设计中的差异化研究[J].科技风，2018，（35）：126.