赵东剑
中核核电运行管理有限公司，浙江 嘉兴 314300
摘要：本文主要从运行角度讨论了秦山350MW核电机组安全注射与失电保护系统的功能、用途及逻辑程序带载方式。包括核电厂发生失水、失电或同时发生失水和失电事故时，在接到安全保护系统的信号后，保护装置如何自动、迅速、准确地按照给定的程序和给定的时间间隔发出信号，或当保护装置带载程序不可用时运行人员怎样手动执行保护动作以实现相关保护功能。
关键字：安注；失电；逻辑；带载程序
1.前言
核电厂与普通火发电厂的不同之处在于反应堆及各回路系统的固有特性。核电厂是用核反应堆作为热源，因此，核电厂运行中，首先，应确保反应堆和反应堆相关各回路系统的安全性，即无论发生任何事故，都应力求保护反应堆堆芯避免烧毁或防止发生对环境的放射性污染事件。
安注与失电保护的功能是用于接受来自反应堆保护系统的安注和失电信号，并按给定逻辑驱动专设安全系统的各电气设备，用以保护反应堆的安全，作为减轻严重事故后果的重要保护方式。当核电厂发生失水、失电事故或者同时发生失水和失电事故时，保护装置接到相应信号后，立即按照给定的“安注”或“失电”逻辑程序和时间间隔发出信号，并自动、准确、迅速地起动专设安全设施系统的有关的各电气设备，以确保及时排除反应堆和安全壳内的热量，以防止堆芯烧毁而造成的放射性物质向环境的释放。
2.安注逻辑分析
安全注射（简称安注）工况是一种当核电厂发生极限事故时的保护性的运行工况。一般来说，我厂350MW核电机组在以下两种事故情况下会触发安注工况：
第一种是反应堆堆芯失去冷却介质或失去热阱的事故，诸如发生反应堆冷却剂系统管道破裂（即LOCA事故）、主蒸汽管道破裂事故、主给水管道破裂事故等。
第二种是反应堆堆芯被不可控地过度冷却事故，如大量温度过低的给水进入了蒸汽发生器二次侧，使得反应堆平均温度Tavg迅速下降所造成向堆芯引入过大正反应性的事故。发生此类事故时，安注系统主要向堆芯提供足够的负反应性，使反应堆迅速处于次临界状态，并防止反应堆重返临界。
基于上述事故的考虑，我厂350MW核电机组逻辑上设置了以下四种安注保护动作的触发信号：1、稳压器压力低，整定值为12.5MPa；2、主蒸汽管道压力低，整定值3.92MPa；3、安全壳内高压，整定值为0.0294MPa；4、反应堆冷却剂低低平均温度（264℃）与P15、P11恢复、P10非与蒸汽流量大于120%实测值相符合。
前三种信号基本是在第一种事故触发后出现，第四种信号则在第二种事故产生后出现。
我厂安注系统由三个子系统组成：1、高压安全注射子系统2、中压安全注射子系统；3、低压安全注射子系统。
当安注信号出现时，立即触发自动停堆和启动应急柴油发电机，随后安注逻辑自动程序动作。包括安全壳的A阶段隔离，对安全相关设备的启动进行闭锁（安注信号发出后5分钟内人为无法干预，避免认为误操作而影响安全功能的实现），以及按给定的时间间隔先后启动必要的系统与设备。
综上，自动动作程序不仅有利于快速事故处理，也有利于减少人为操作失误的可能性。
3.失电逻辑分析
核电厂在设计基准内的所有工况下，特别是在丧失厂外（电网）电源期间，必须设置应急电源系统向核电厂提供必须的应急电源，使得在假使始发事件后能将电厂维持在安全状态。
当正常工作电源和备用电源同时失去时，应急柴油发电机作为独立的应急电源保证关键负载的供电，确保反应堆、工作人员及环境的安全，防止事故的进一步扩大。
我厂有两条完全独立的应急电源母线。正常运行时设置有两台相互独立的并能自动起动的柴油发电机组，应急母线和相应的受电设备都互为冗余，根据单一故障的设计原则，当发生失水和失电事故时，任意一组急柴油发电机组能够正常工作就可以完成核安全的需求。运行中，若有一条6kV安全母线失去正常电压，由母线失电信号触发启动与该母线相对应的急柴油发电机组，母线改为由应急电源供电。
失电信号取自6KV安全母线PT，在失电信号触发后，4秒内不能恢复供电的工况下，即快切动作失败时，为确保柴油发电机组迅速启动，失电4秒后由专设安全设施的电气控制逻辑装置发出专设扫负荷信号以及闭锁信号，自动地扫除6kV安全母线段上的负荷，使其馈电开关跳闸并闭锁，柴油发电机组在启动后12秒内达到额定电压和额定频率值，此时，由柴油发电机组的合闸逻辑电路发出合闸信号，自动向母线合闸并自动按照失电程序逻辑带上负荷。
4.安注及失电逻辑叠加与程序带载问题分析
本节通过专设安全设施电气控制逻辑对不同事故工况下的安注逻辑与失电逻辑的自动动作情况进行简要分析：
4.1当仅安注信号产生但无失电信号时
当仅安注信号产生但无失电信号时，仅仅启动应急柴油发电机组至额定电压和频率，使它们处于热备用工况，但并不并入安全母线。
4.2当仅失电信号产生但无安注信号时
当仅失电信号产生但无安注信号时，柴油发电机组在启动后达到额定电压和额定频率值，不自动合出口开关；若在失电信号触发后，4秒内不能恢复供电的工况下，4秒后由专设安全设施的电气控制逻辑装置发出专设扫负荷信号以及闭锁信号，柴油发电机组在启动后12秒内达到额定电压和额定频率值，自动向母线合闸，并自动按照失电程序逻辑带上负荷。
4.3安注信号与失电信号同时存在时
如果在安全注射的同时发生安全母线断电，则在柴油发电机投入运行之前还有扫负荷，应断开接在安全母线的大容量的负荷的开关,以确保柴油发电机能正常带负荷运行。
4.4安注信号先出现，随后失电信号出现时
在安注信号出现后，安注自动程序带载逻辑已开始运行中，而此时失电信号突然出现，则在柴油发电机启动至投入运行之前由专设安全设施电气控制逻辑装置进行扫负荷，再从新开始按安注带载逻辑进行负荷的带载启动。
4.5失电自动带载程序不可利用时
当发生全部厂外电源丧失造成6KV安全母线失电而柴油发电机自动带载程序不可利用的情况时，柴油发电机自启动后，应将对应的EDG安全母线专用同期装置同期闭锁开关打“旁路”解除同期闭锁才能合上柴油发电机出口开关。合闸前，应先断开对应6KV安全母线段进线开关601（602），并手动根据规程进行扫负荷。随后手动分批次（或根据需要）投入负载，同时注意调整EDG电压与频率。
4.6安注自动带载程序不可利用时
当安注信号发出后，如安注带载程序不可用，即不能自动进行程序带载，则应当在安注信号发出5分钟后系统允许人为干预后，由运行人员根据事故情况根据需要，对安注系统设备进行手动带载，以保护核电厂安全。
参考文献
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作者简介：赵东剑，高级操纵员，中核核电运行管理有限公司，浙江海盐，314300.