核岛通风就地控制柜设计问题研究

刘智寅，李 恒，肖 洲

（深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518045）

0 引言

核电厂核岛通风就地控制柜主要用于核岛温湿度控制，根据不同被控对象和控制逻辑需求，分为A～G 7种典型控制模式[1]，每种控制模式采用标准化的设计。

核岛通风就地控制柜的7种控制模式机柜在设计中，出现过以下问题：

1）控制柜电路设计理念的差异。设计院采用隔离开关+保险设计思路，控制柜厂家采用断路器设计思路，两者存在一定的技术差异。结合技术发展，需确定电路设计的方法和原则。

2）机柜主断路器故障指示灯逻辑设计理念差异。机柜主断路器故障指示灯逻辑与物理实现方式矛盾，导致断路器故障时指示灯灭，正常时指示灯亮，需进一步规范电路设计。

3）部分主断路器选型有误，其分断能力无法起到过流保护作用。

4）控制柜和电加热器的格兰与电缆尺寸不匹配，导致格兰无法锁紧电缆或电缆无法穿过格兰。

1 原因分析

1.1 控制柜电路设计理念差异（隔离开关+保险PK断路器）

设计院在系统设计过程中，由于设计理念差异和技术发展滞后的原因，致使主回路电源开关仍然采用隔离开关+保险设计思路。图1为岭澳II期DVC，DVE，SLT，DWL，DVG，DVN等系统逻辑图中的输入信号模块表达方式，采用保险丝的故障作为主回路电源的故障判断模式。

图1 输入信号模块Fig.1 Input signal module

但随着电器工业的发展，断路器产品的功能越来越完善和强大[2]，控制柜厂家在机柜设计过程中，未完全参照设计院逻辑图中的隔离开关+保险设计，而是采用断路器设计方案进行了标准化设计，造成厂家与设计院图纸出现不一致。

1.2 机柜主断路器故障指示灯逻辑设计理念差异

设计院设计思路：对于断路器通断联锁的指示灯，定义为“***RS ELECTRIC FAULT”，即电气故障导致断路器跳开时指示灯应该点亮，而正常运行过程中断路器闭合时指示灯熄灭。

控制柜厂家设计思路：设计一个电源指示灯，当电源故障包括上游电源丧失，指示灯灭。

设计指示灯状态恰与故障状态相反如图2所示。

图2 就地控制逻辑图示Fig.2 Local control logic diagram

设计院设计思路和控制柜厂家设计理念不同，物理状态与信号功能定义相矛盾，不能合理地反映设备的运行状态并给运行人员清晰准确的提示。

1.3 主断路器选型问题

控制柜厂家对于柜内主断路器的选型未能给出设计原则，断路器额定电流与控制柜动力回路设计电流不匹配，有可能导致短路和过载保护不能正常动作，丧失对负载本身或上级断路器的正常保护功能。

1.4 控制柜和电加热器的格兰与电缆尺寸不匹配问题

造成控制柜和电加热器的格兰与电缆尺寸不匹配的原因如下：

1）电加热器厂家图纸变化，未进行升版标记，导致实际到货格兰尺寸与最初提供给设计专业审核的文件信息不一致。

2）电缆选取的计算方法存在差异，导致对同一个电加热器设计专业和设备厂家所选电缆规格不同。

3）信息交换流程存在问题。设计院未通过正式渠道给设备厂家提供电缆选型信息，设计过程中的变更也未及时与采购部门和厂家沟通。

2 解决措施和方案

2.1 控制柜电路设计理念差异（隔离开关+保险PK断路器）

对于低压配电系统，保护电器主要有两种：一是断路器，二是熔断器（见表1）。断路器又分为非选择性断路器（见表2）和选择性断路器（见表3）。随着电器工业的发展，断路器产品的功能越来越强大，覆盖面越来越广，为配电线路提供了更完善的保护功能[3]。但是，熔断器也并未因此退出市场，在某些特殊领域和特定功能需求中仍在应用，比如中高压领域和电梯工业[4]。

表1 熔断器Table 1 Fuse

表2 非选择型断路器Table 2 Non-selective circuit breaker

表3 选择型断路器Table 3 Selective circuit breaker

核岛通风系统就地控制柜的下游负载为电加热器，等效为纯阻性负载，电器回路设计应具备短路和过载保护功能。目前选用的非选择性断路器，对应的曲线类型如图3所示、设备相关参数如图4所示。

图3 C65N-C型脱扣曲线[5]Fig.3 The tripping curve of C65N-C[5]

图4 非选择性断路器参数Fig.4 The parameters of the circuit breaker

经核实，目前控制柜厂家选型的断路器可满足设计要求。设计院取消逻辑图中的隔离开关+熔断器（JS+FUSE）的表述方式，统一修改为断路器（JA），确保设计文件与到货设备实体保持一致，并规范逻辑图中该输入模块的信息。

2.2 机柜主断路器故障指示灯逻辑设计理念差异

断路器通断联锁指示灯的设计，应使指示灯物理状态与信号功能定义保持一致，即控制柜供电正常时，断路器闭合，指示灯点亮；失去电源时，断路器跳开，指示灯熄灭。从而合理地反映设备运行状态，并给操作人员清晰准确的提示。

修改逻辑图中断路器状态信号，由OFF指令修改为ON指令，同时修改系统手册指示灯功能定义，将“***RS ELECTR. FAULT ”指示修改为“***AR POWER INDICATOR”，保持指示灯颜色不变，删除灯试要求。

报警手册中信息做相应修改，取消隔离开关001 JS的位置不符合及熔断丝断开此类的描述，修改为：***AR断路器001JA断开。

2.3 主断路器选型问题

建立断路器选型设计原则，供厂家元器件选型设计时参考。

1）控制柜负载分为加热器负载与柜内其他设备元件负载。其中，电加热器负载（主要负载）为纯阻性，启动电流约为额定电流的1.1倍，柜内其他设备元件负载额定电流约为1A。

2）主断路器应按整定电流（电加热器额定电流+1A）×（1.1～1.5）选型。

2.4 控制柜和电加热器的格兰与电缆尺寸不匹配问题

经设计院与设备厂家沟通，通过如下方式处理：明确电缆选取的计算方法，对存在格兰和电缆尺寸不一致的设备，重新进行电缆选型和文件变更。

设计院与厂家建立正式设备接口，双方通过正式渠道提供设备信息和电缆信息，并在达成一致意见后固化接口，保证设备格兰和电缆尺寸选型正确且匹配。

3 结论

1）核电厂就地控制柜设计应在成熟参考电站设计的基础上，结合技术发展，合理地进行优化和完善。同时，对于设计文件中的差错和不一致要即时纠察、积极处理，形成良好的经验反馈机制，将改进方案落实在后续设计和其他在建项目中。

2）与供货商建立完善的设备信息交换接口，确保双方信息均是通过正式渠道传递和确认的，并在双方达成一致意见后固化接口。

3）在控制柜采购技术规格书中，细化设计对设备的功能要求。对于具体方案实现和元器件选型等，需给出明确的法规标准或依据原则，必要时可进行指定设计或给供货商进行设计交底，确保供货商能充分理解设计需求，减少设备设计制造变更。

通风就地控制柜这几类问题的提前预防与处理，可以形成标准化要求，在就地控制柜设计阶段就提出来，使这些改进措施更容易实施，对采购以及供应商也是很好的实践，容易在各个项目上进行复制推广。