核电厂VVP主蒸汽隔离阀继电器控制回路优化概述

刘立华

摘 要 基于对某电厂主蒸汽系统隔离阀VVP001/002/003VV继电器控制线路的深入解读，分析继电器回路自动停堆关键敏感设备（CCM1）失效模式，并提出优化方案，消除CCM1设备，提高主蒸汽隔离阀继电器控制回路可靠性。

关键词 主蒸汽系统（VVP）;电磁阀（EL）;错油阀（DR）;限位开关（SM）;继电器（UM）;主蒸汽隔离阀;自动停堆关键敏感设备（CCM1）

主蒸汽系统（VVP）隔离阀VVP001/002/003VV承担着重要安全功能，当反应堆保护系统（RPR）发出蒸汽隔离信号时，须在5 s内快速关闭。其控制设备主要包括：继电器回路、电磁阀、错油阀、远控操作开关和阀位开关等，分A、B两列，实现快关、慢关、部分关和开阀4种运行模式。

主蒸汽隔离阀（MSIV）的安全重要性、运行模式复杂性及高可靠性要求，导致其逻辑继电器回路设计复杂，每个MSIV涉及8个自动停堆关键敏感设备（CCM1），继电器7个，限位开关1个。本文以VVP001VV为例，对主蒸汽隔离阀继电器回路进行深入分析。

1控制逻辑简介

VVP001/002/003VV通过A、B两列液力系统实现阀门控制，以VVP001VV为例，其液力系统包括：1个快关电磁阀（A列：VVP251EL;B列：VVP271EL）和1个快关错油阀（A列：VVP251DR;B列：VVP271DR），用于阀门快速关闭控制;1个电磁阀（A列：VVP261EL;B列：VVP281EL）和1个试验错油阀（A列：VVP261DR;B列：VVP281DR），用于阀门慢速关闭控制和阀门试验控制。主蒸汽隔离阀液力系统构成见图1[1]。

1.1 MSIV快速关闭

快速关闭具体动作过程：①VVP251EL（VVP271EL）励磁，使VVP251DR（VVP271DR）错油阀打开泄油;②VVP261EL（VVP281EL）失磁，确保VVP261DR（VVP281DR）处于开启状态;③VVP211EL失磁，切断气动泵供气，停止液力回路供压。

两路泄压管线完全冗余，任何一路管线都能保证5 s内阀门快速关闭。

1.2 MSIV慢速关闭

慢速关闭动作过程：①VVP261EL（VVP281EL）励磁，使VVP261DR（VVP281DR）处于试验状态（控制缓慢泄油）;②VVP211EL失磁，切断气动泵供气，停止液力回路供压;③短暂延时后，VVP251EL（VVP271EL）励磁，使VVP251DR（VVP271DR）错油阀打开泄压。

1.3 MSIV开启

阀门开启动作过程：①VVP251EL（271EL）失磁，VVP251DR（271DR）错油阀保持关闭状态，泄压回路关闭;②VVP261EL（281EL）失磁，VVP261DR（281DR）保持在开启状态;③VVP211EL励磁，气动泵供气运转充压，液力回路逐步加压，MSIV阀门开启。

1.4 MSIV部分关闭试验

阀门部分关闭试验通过试验选择开关（A列：VVP001CC，B列：VVP002CC）触发，验证电磁阀、错油阀在关阀过程动作正常，验证阀门部分关闭后再开启过程动作正常。

2控制逻辑线路分析

分析各信号回路发现，以下几个环节存在单一故障误关MSIV的风险。

（1）147UM1送156UM4延时继电器回路

147UM1是阀门A列开启信号CH1通道自保持回路的其中一个继电器，功率运行期间，处于励磁状态。如147UM1常励磁继电器出现线圈异常或其送156UM4延时继电器的常闭触点异常，将导致156UM4延时继电器励磁，7 s延时后触发251EL励磁，VVP001VV将快速关闭。

（2）111UM4和112UM3继电器回路

反应堆保护系统主蒸汽隔离信号通过A列111UM4（B列：112UM3）传递关闭MSIV，功率运行期间处于励磁状态，该继电器的两副常开接点分别送CH1、CH2自保持回路。111UM4或112UM3任一继电器异常，将导致MSIV阀门异常关闭。

（3）SM5及106UM4继电器回路

SM5是MSIV阀门关闭位置开关，功率运行期间，如SM5误触发阀门关闭信号（如人员误碰），106UM4将励磁，复位CH1、CH2自保持线路，使251EL（271EL）励磁，251DR（271DR）打开泄压，VVP001VV关闭。

（4）522UM2送522UM4延时继电器回路

522UM2是阀门B列开启自保持回路CH1通道的其中一个继电器，功率运行期间，处于励磁状态。如522UM2出现线圈异常、A列105UM1继电器或对应触点异常、522UM2送522UM4延时继电器的常闭触点异常等单一故障，将导致522UM4励磁，7 s延时后触发271EL励磁，使271DR打开，VVP001VV将快速关闭。

（5）108UM1继电器回路

108UM1是操作员手动操作慢关阀门的传递继电器，通常处于失磁状态，其两副常闭接点分别送阀门开启自保持CH1、CH2回路。如108UM1送A列CH1通道的常闭接点接触不良，将导致A列CH1自保持回路复位，使A列CH1通道的3个继电器均失磁。A列CH1通道中的147UM1失磁，将触发156UM4延时7 s动作，导致A列251EL励磁，251DR打开。A列CH1通道中的105UM1失磁（A、B列傳递继电器），将导致B列CH1通道的2个继电器失磁，触发522UM4延时7 s动作，使B列271EL励磁，271DR打开。A、B列的251/271DR任何1个错油阀打开，都将导致MSIV关闭。

3控制逻辑线路优化

（1）147UM1送156UM4延时继电器回路优化方案

A列延时继电器受控于CH1通道的147UM1，可从CH2通道110UM2引一接点与147UM1接点串联连接（实现逻辑“与”）后控制156UM4延时继电器，实现CH1/CH2与门逻辑，避免单一故障导致156UM4延时继电器动作。

（2）111UM4和112UM3继电器回路优化方案

分析111UM4/112UM3线路逻辑，原设计107UM2和UM3的常闭接点并联连接控制111UM4，可更改为107UM2和UM3的常开接点串联连接控制111UM4，111UM4送下游信号的常开接点改为常闭接点，实现与原设计相同的逻辑功能。同理，原505UM2和UM3的常闭接点并联连接控制112UM3，更改为505UM2和UM3的常开接点串联连接控制112UM3，112UM3送下游信号的常开接点改为常闭接点。优化后，111UM4和112UM3在功率运行期间由常励磁改变为常失磁状态，可避免常励磁设备单一故障导致阀门关闭风险。

（3）SM5及106UM4继电器回路

可将106UM4继电器直接改为前延时继电器（延时值可设为5s），通过延时屏蔽误发信号。阀门由开至关时，SM5释放至压紧，逻辑信号0至1，前延时生效;阀门由关至开启时，SM5压紧至释放，逻辑信号1至0，无延时。因此，106UM4改为延时继电器，不会影响操作员手动正常开启VVP001VV阀门。

VVP001VV关闭后，SM5触发信号，通过106UM4延时5 s复位CH1/CH2开启自保持回路。功率运行期间，106UM4处于常失磁状态，并且由两副不同接点分别送CH1/CH2线路，不存在106UM4单一故障导致阀门关闭风险。

（4）522UM2送522UM4延时继电器回路

B列的522UM4延时继电器线路与A列的156UM4线路类似，从CH2通道522UM1引一接点与522UM2接点串联连接（实现逻辑“与”）后控制522UM4，实现双通道与门逻辑，避免单一故障导致522UM4延时继电器动作。

（5）108UM1继电器回路

根据分析，108UM1接点异常导致MSIV关闭是因为触发CH1通道的147UM1（B列位522UM2）失磁。通过（1）和（2）优化改进后，A列需147UM1和110UM2继电器同时失磁，方能触发156UM4延时动作，B列需522UM2和522UM1继电器同时失磁，方能触发522UM4延时动作，消除了108UM1单一故障导致MSIV关闭风险。

4安全影响分析

（1）156UM4和522UM4延时逻辑优化

根据优化方案，由CH1通道147UM1（B列：522UM2）信号改为147UM1和110UM2信号（B列：522UM2和522UM1）二取二送156UM4（B列：522UM4）7s延时，拒动概率有所提高。优化后，出现7s延时MSIV阀门快关拒动需同时满足4个条件：①A列147UM1或110UM2送156UM4信号异常;②A列261EL或261DR异常导致261DR无法置限流位置;③B列281EL或281DR异常导致281DR无法置限流位置;④B列522UM2或522UM1送522UM4信号异常。4个条件，任一条件不满足，MSIV阀门都将正常慢关或快关。因此，拒动概率极低，且MSIV慢关功能不属安全功能，优化影响有限。

（2）111UM4和112UM3继电器回路优化

111UM4和112UM3继电器线路优化实质是进行了“非”、“或”、“与”逻辑符合调整，逻辑功能没有改变。111UM4和112UM3继电器由常励磁变成常失磁状态，提高了111UM4和112UM3的可靠性。

（3）SM5及106UM4继电器逻辑优化

SM5逻辑回路设计目的：当手动触发快关信号或阀门液力回路机械故障导致MSIV关闭后，通过SM5阀门关闭状态信号复位开启自保持逻辑，以免手动快关信号或机械故障消失后阀门重新自动开启。

（4）MSIV阀门开启缓慢（约需1分钟），优化增加的复位延时，没有实质影响。

5结论

本文优化方案对于VVP001VV阀门，只需增加1个继电器、1个继电器更换为延时继电器及少量的接点和线路修改，方案实施简单。VVP002/003VV逻辑线路与VVP001VV完全相同，优化方案完全适用。

参考文献

[1] 大亚湾核电站VVP系统逻辑图：PGX17VVP016FI1045DD[Z].深圳：廣东核电合营公司，2008：1-6，152.

[2] 大亚湾核电站VVP系统接线图：PGXNI023039FI3043DD[Z].深圳：广东核电合营公司，2015：2-7，40-42.