核电机组热试期间失去外电源安全应对分析

贾京京，周建峰

（中国核电工程有限公司，北京 100048）

0 引言

华龙一号海外首堆K2/K3核电机组位于巴基斯坦卡拉奇市。该地区常年高温、湿度大。每年的4～8月，昼夜温差可达15℃，湿度可达到65%，湿度差可达到25%。在这种天气状态下，已建好的500 kV（主变）、132 kV（辅变）外线路由于未涂刷防污闪材料，夜间闪络严重，自投运至今已19次突然失电。

热态性能试验（HFT）是在模拟核电厂实际运行工况的条件下，验证系统的热态性能是否与设计规定要求一致。在此阶段，机组尚未完全建设完成，各个系统、设备仍处于验证阶段，自动连锁、逻辑控制尚未完全具备。若在此阶段失去外电源，处于高温、高压考验下的核主辅系统将受到巨大冲击。

鉴于以上情况，需要对HFT期间失去外电源的情况开展对策分析，以确保核主辅系统稳定，设备安全。在HFT期间可能出现以下3种失电情况：①失去132 kV辅助电源；②失去500 kV主电源；③同时失去500 kV+132 kV，柴油机正常启动。

1 失去132 kV辅助电源

HFT期间，6.6 kV母线（2ESA～ESF）主要由主变供电，由辅变供电的6.6 kV公用配电系统（9ESH、9ESI）可以通过快切改由2ESF供电，不影响除盐水制备以及压空运行。鉴于此，失去辅变，对核主辅系统、常规岛系统无影响，对机组安全稳定运行无影响。但是，失去辅变之后，机组外线路将仅有主变供电，机组安全性降低。此时应采取以下措施：①立即终止一切与HFT相关的活动；②稳定RCS压力，停止升温、升压；③组织讨论机组是否降温、降压至常温、常压状态。

2 失去500 kV主变电源

根据机组调试要求，在HFT开始前需开展主辅变切换试验。可以认为在失去主变后自动切换至辅变。若柴油机处于热备用状态，柴油机可以自动启动空载运行。

2.1 RCS处于2.7 MPa/60℃及以下压力/温度平台

RCS系统充水后机组即进入HFT阶段。RCS系统在2.7 MPa/60℃以下（不含）平台时，3台主泵点动，主回路温度处于常温至60℃之间，主泵未运行，蒸汽发生器二次侧无水或准备排水，柴油机处于检修状态。

以RCS处于2.7 MPa的最不利工况来考虑，此时若失去主变，6.5 s（主辅变切换试验结果）后自动切换至辅变（不考虑叠加故障）。在此期间，RCS系统将短时失去RCV上充流量和主泵轴封注入流量，而只有排出RCS系统之外的流量（RCV下泄流量+主泵轴封泄漏流量+其他可知/不可知泄漏量）。由此造成6.5 s内RCS系统产生瞬态压降。

在2.7 MPa压力平台下，降压速率约为0.8 MPa/min。在6.5 s时间内，RCS压降约为0.09 MPa。对一回路基本无影响。此时，若上冲泵未能重新启动，应立即隔离RCV过剩下泄管线，手动关闭RCV258VP，最大限度减少一回路降压速率。由于此时RCS系统为常温状态，因此不考虑失电对RCS温度控制的影响。

在RCS处于2.7 MPa/60℃平台前突然失去主变，应采取以下措施：①立即终止一切与HFT相关的活动；②稳定RCS压力，降压至0.3 MPa；③组织力量对500 kV进行维修复役。

2.2 RCS处于2.7 MPa/60℃至15.4 MPa/291.7℃（未非核冲转）

RCS系统在2.7 MPa/60℃至15.4 MPa/291.7℃（含）平台时，3台主泵正常运行，主泵未运行，蒸汽发生器二次侧正常水位，柴油机处于热备状态。

失去主变后，将会导致一回路压力波动过大，主泵短时丧失轴封水，主泵顶轴油泵无法投运。整体来说，可能出现以下两种情况：

（1）主回路骤冷收缩，造成稳压器水位快速下降，一回路压力快速下降。若在降至P11（13.9 MPa）时未闭锁，将导致安注信号触发。由于3台主泵停运，一回路温度不断下降，有可能会偏离技术规范，超出P/T图范围。需采取以下措施：①失去主变后，立刻确认主蒸汽隔离阀及旁路阀关闭。关闭蒸汽发生器排污，防止主系统温度降低。同时启动一台辅助给水泵，以维持蒸汽发生器水位；②热试开始前，确认安注信号已闭锁，不会导致安注误触发；③若一回路温度降低过快，使用辅变应急启动一台主泵，控制一回路降温速率；④若余热排出系统与主系统未连接，需及时调整TSA设定值，保证TSA阀门不能开启，通过TSA稳定TRII在当前值。若已连接，调节余热排出系统热交换器流量，稳定TRII在当前值；⑤关注泵房循泵、重要厂用水泵轴封水源压力在0.4 MPa.g，关注冷源运行参数。

（2）稳压器水位上升导致一回路压力上升，导致稳压器安全阀动作。若液位上升过高可能导致安全阀带水排放，无法回座，从而形成一回路小破口。采取上述措施的同时，仍需采取以下措施：①密切监视一回路压力、温度，控制稳压器水位稳定；②适当通过电加热器、稳压器来控制稳压器水位；③控制辅助给水流量，调整温度。

失去主变后，对主泵应采取以下措施：①若主泵转速<1400 r/min顶轴油泵未启动，则手动启动顶轴油泵，监视主泵惰转过程中的各项参数；②主泵完全停运后，则手动停运顶轴油泵；③投入停车密封，将主泵置于安全位置。

在切换至辅变运行期间，核岛厂房内客梯、货梯不可用，0 m/8 m气闸门不可操作，吊车/行车不可用，正常及应急照明短时失去。同时造成装卸料系统停电，影响燃料传输及运转。需采取以下措施：①电源切换后第一时间安排检查客梯、货梯，避免人员困住。现场工作期间，人员需携带手电，避免失电期间人员慌乱、误操作；②热试期间避免安排吊车/环吊、装卸料系统以及气闸门相关工作。若必须执行，需编制专门的风险预案，确保主变失去后能安全恢复。

在2.7 MPa/60℃至15.4 MPa/291.7℃（含）平台期间，失去主变时应采取以下措施：①立即终止一切与HFT相关的活动；②稳定RCS压力、温度，降压、降温至常温、常压。降温降压过程中关注技术规范，避免超出P/T图。若有必要，使用辅变启动一台主泵维持一回路温度；③为防止堆坑水泥受热变形，电源切换完成后要立即恢复WNC/WEC冷冻机，恢复CPV/RRV系统的运行；④组织力量对500 kV进行维修复役；⑤确认主泵再循环阀（RCS906/912/936/942/966/972VP）均断电且主泵停运后不会打开，确保主泵正常停运；⑥热试开始前闭锁安注信号、防误稀释信号；⑦广播告知全场失去主变，组织人员对客货梯内人员进行救援。

若失去主变区间，凝汽器处于真空状态，则额外采取以下措施：①将TGO/TTL系统设备切至EEP供电。电源切换后立即恢复二回路冷源WCI/WCW/CFI系统的运行，确保TTL系统的油温＜45℃；②采取措施避免TTL润滑油进水。

2.3 机组非核冲转期间

非核冲转期间，RCS系统在失电状态下与2.2节描述一致。常规岛方面，正在运行的循环水泵/凝结水泵/低加疏水泵停运，启动给水泵由于失去冷却水失电后不再启动，蒸汽发生器供水由辅助给水泵供给。

以最不利工况（转速从450 r/min升至1500 r/min）考虑。此时若失去主变，就地将对汽轮机手动打闸（约1 s），关闭主汽门，蒸汽不再进入汽轮机。此时由于RCS系统持续供热，蒸汽发生器二次侧将憋压直至主蒸汽安全阀起跳，蒸汽排入大气。6.5 s后，辅助给水泵启动，蒸汽发生器水源得到保障，U形传热管不会裸露出水面，一回路压力边界完好。此时需隔离主蒸汽管线，打开蒸汽管线疏水阀，利用TSA稳定一回路温度，保证TSA阀门不能开启，避免RCS温降过快。

汽轮机方面，失去主变后，油/定子冷却水系统停运。汽机疏水继续，凝结水抽取不可用，蒸汽排放至凝汽器不可用。此时汽轮机的主要工作是稳定停运。应确保在非核冲转前以下工作已完成：①TTL系统柴油机带载启动逻辑已验证，设备能正常投入运行；②TGO系统柴油机带载启动逻辑已验证，设备能正常投入运行。

失去主变后，应立即采取以下措施，确保汽轮机稳定停转：①汽机打闸，关闭主汽门；②确认TTL盘车启动；③确认TGO密封油系统启动。

3 同时失去500 kV主变和132 kV辅变电源

若现场主变、辅变均失去，且应急柴油机在热备用状态下，柴油机将自动启动并对部分系统供电（热试前已完成柴油机满负荷带载试验，可自动启动并带载）。此时，现场状态除具备第1、2节的所有特征外，启动应急柴油机最主要的目的是导出余热，保证WES/WCC/RCV/RBM/WSC等必要的辅助系统运行，保障汽轮发电机组安全，使机组能够从热态顺利恢复至冷态。考虑到此时机组仍处于建设阶段，SBO（应急柴油机失效）工况下EES启动为RSI011PO供电并提供主泵轴封的功能尚未验证，故SBO工况不纳入讨论范围。

与失去主变相比，同时失去辅变的主要影响在于全场辅助系统不可用，对机组影响最大的在于失去主压空和除盐水电源。考虑到应急压空带载试验已在柴油机带载试验中予以验证，失去主、辅变时，除盐水泵停运，除盐水箱中贮存的除盐水无法提供到下游系统中。故热试期间，锅炉房水箱、除氧器、内置换料水箱、安注箱、非能动水箱等除盐（除氧）水储罐需保持在高液位运行，以保证停电情况下机组能稳定的降温降压。

4 结束语

核电机组调试期间，水、电、气、汽源是正常开展调试工作的必要前提条件。在热态性能试验期间，维持电源的稳定运行，对系统、设备的安全运行至关重要，是确保项目建设工期的前提条件。通过以上分析，热试期间若失去外部电源，应采取以下措施进行应急处理：①立即终止一切与HFT相关的活动；②稳定RCS压力、温度，降压降温至常温常压。降温降压过程中关注技术规范，避免超出P/T图；③组织力量对失电电源进行维修复役；④关注主泵状态，确保主泵能正常停运，并维持在稳定位置。确保TTL系统的油温＜45℃，避免TTL润滑油进水，汽轮机能稳定停运；⑤电源切换完成后要立即恢复WNC/WEC冷冻机，恢复CPV/RRV系统的运行；⑥热试开始前闭锁安注信号、防误稀释信号；⑦失电后及时广播通知，安抚现场各类人员，避免混乱。

主变、辅变若能保持定期停役清扫，可大幅度降低突然失电的风险。但是受制于当地经济局势及其他原因，巴基斯坦国家电网不允许主变/辅变停役清扫，仅在突然失电后方可进行短期的清洁工作。为保证电厂内设备安全，可采取以下两种措施：①对外电网进行定期带电清洁；②涂刷放污闪油漆。

上述措施中，前者需要专业设备及工人，目前调研当地不具备实施条件，需从中国进口。后者需要主变停役35 d方可实施，需要当地电网同意方可执行。不论选择何种方案，均需K2/K3核电机组业主及当局下定决心予以实施。