关于核电厂电气贯穿件在移交接产阶段的管理探索
郭元超
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郭元超,. 关于核电厂电气贯穿件在移交接产阶段的管理探索[J]. 核工业与技术,202410. DOI:10.12721/ccn.2024.16887.
摘要: 核电厂电气贯穿件相关工作在移交接产阶段的管理一直是核电项目建安调试期间的难点。本文以某核电项目移交接产阶段的管理实践为依据,通过分析电气贯穿件的结构特点,结合核电项目移交接产的阶段的特点,给出了一套相对完整的移交接产阶段电气贯穿件工作管理方案。同时,本文根据电气贯穿件上游配电盘的移交情况进行了场景推演,并对于一些特殊场景下贯穿件主隔离的设置和准备工作进行了说明。
关键词: 电气贯穿件;移交接产;管理;核电厂
DOI:10.12721/ccn.2024.16887
基金资助:

当前我国新建核电厂的移交接产工作通常采用施工向调试移交、调试再向生产移交的移交接产模式。一般来说,一个设备或系统将会经过EESR(安装完成竣工报告)签字、TOB(隔离移交)、TOM(维修移交)、TOTO(临时运行移交)等阶段;厂房通过BHO(厂房移交)等方式,以完成从施工、调试到运行的责任转移过程,从而避免各个区域之间相互的干扰,确保人员和设备的安全。

根据核电厂移交接产管理的趋势,越来越多的核电厂将采用业主(运行)管理TOB边界的管控模式,以达到深度参与电厂调试、锻炼生产队伍的目的。然而由此建安调试期间将存在运行、调试以及安装等部门及单位同时在现场开展工作,隔离管控难度大,工作安全风险高。如何确保各自的工作边界的完整、安全以及互不影响干扰,是隔离办工作的重心与难点。

其中,电气贯穿件相关工作因其的复杂性,是核电厂调试期间风险最高、管控难度最大的一个环节,其管控质量对于保障建安调试期间人员与设备的安全尤为重要。业主单位的隔离办作为确保隔离边界完整及作业安全的最终负责部门,建立一套安全可靠、严密细致的电气贯穿件工作安全管控体系势在必行。

1. 电气贯穿件的特点

电气贯穿件是安装在核电厂安全壳上,用于电缆穿越安全壳的专用电气设备。它作为安全壳的一部分,是反应堆第三道安全屏障组成之一。在反应堆正常运行和事故条件下(包括地震和失水事故),电气贯穿件维持安全壳压力边界的完整性和用电设备的电气连续性,防止放射性物质外泄【1】

根据电压等级不同,电气贯穿件主要分为:中压动力电气贯穿件、低压动力贯穿件、低压控制和仪表电气贯穿件、低压测量电气贯穿件(含同轴电气贯穿件)。其中动力贯穿件因电压等级较高,存在人身伤害风险,是电气贯穿件管控的核心。电气贯穿件设备外观见图1。

8.png图1 电气贯穿件设备外观图例

电气贯穿件主要有以下特点:

(1) 多源性:电气贯穿件是有多个电源的,在贯穿件内部工作时必须将所有电缆的上游电源全部隔离。

(2) 临近带电作业:附近可能存在带电体,有人员误碰风险。

(3) 两个作业现场: 在电气贯穿件检修时,由于安全壳的阻隔,安全壳内、外各有一个作业现场,为工作负责人控制现场带来了难度。

根据上述特点,将核电厂电气贯穿件在电气单线图中转为简化模型,如图2。

图片1.png9.png图2  核电厂电气贯穿件电气单线图简化模型

2. 电气贯穿件相关工作管控的风险

伴随着业主深入参与建安调试,电气贯穿件上端接等工作与电气盘调试、核岛用户调试以及设备安装存在交叉作业的可能,即贯穿件内部电缆的端接工作尚未全部完成,贯穿件内部就已有可能带电,这也造成了电气贯穿件内部工作成为事实上的高风险工作。鉴于多个核电项目在电气贯穿件场景下发生过多起触电未遂和触电事件,应给予电气贯穿件内部相关工作足够的重视。

另一方面由于业主对TOB边界进行管理,在上游配电盘TOB后,电气贯穿件内部形成了运行和安装单位交叉管理的带电间隔,上游开关释放的安全性无法由单方保证,因此需要制定一定的管理规则对其进行管理。

3. 电气贯穿件管理方案总体思路

为防止触电风险,同时配合电气贯穿件的端接及电气贯穿件内系统的调试工作,建安调试阶段电气贯穿件相关工作可采用以下管理手段,以保证电气贯穿件相关工作的安全:

(1) 实施主隔离:当电气贯穿件内有端接或其他工作时,通过主隔离断开上锁电气贯穿件所涉及的所有上游电气开关,此时即使打开电气贯穿件也无触电风险;

(2) 实施运行隔离:当电气贯穿件内无作业时,业主通过运行隔离锁住贯穿件端盖,此时即使上游受电,电气贯穿件内部也无触电风险;

(3) 统一管理方式:安装单位和业主部门需采用相同的管理方式,确保整套管理模式有效;

(4) 实施管理移交:由安装单位将电气贯穿件作为一个独立的系统对业主进行管理移交;贯穿件管理移交后,业主将实施贯穿件端盖的运行隔离。电气贯穿件的管理移交不是TOTO移交,此移交目的仅为确保电气贯穿件内的带电间隔处于运行的管控之下(通过管理端贯穿件端盖的开关);业主部门不对电气贯穿件本身的安装质量进行负责。

电气贯穿件的管理方案如图3所示:

9.png图3 核电厂电气贯穿件管理方案示意图

贯穿件上游首个配电盘TOB后,该配电盘进线开关和涉及贯穿件的下游开关同时开出占用指令之前进行管理移交。业主人员将会该配电盘进线开关和涉及贯穿件的下游开关同时开出占用指令时检查下游贯穿件的移交情况。进线开关和下游开关同时占用意味着电气贯穿件内部随时可能带电。

当一个电气贯穿件上游配电盘部分TOB时,TOB部分主隔离由运行执行,非TOB部分由安装单位执行,由业主部门和安装双方共同实施完整的主隔离;当该电气贯穿件上游配电盘全部TOB时,主隔离由业主负责实施。业主和安装单位应共同确保,电气贯穿件上游受电时,其端盖的运行隔离处于实施状态。

4. 电气贯穿件管理方案场景分析

根据电气贯穿件上下游移交关系,可分为以下几种情况:

(1) 场景1:上游所有配电盘未TOB,如图4;

10.png图4 场景1电气贯穿件管理示意图

此时不存在业主和安装单位交叉管理的情况,电气贯穿件由安装单位自行管理。

(2) 场景2:上游配电盘部分TOB,且电气贯穿件内部所有电缆均未端接,如图5;

8.png图5 场景2电气贯穿件管理示意图

此时正常情况下,不会对开关1进行带电释放,电气贯穿件尚未进行管理移交。此时不存在业主和安装单位交叉管理的情况,电气贯穿件由安装单位自行管理。

(3) 场景3:上游配电盘部分TOB,且TOB部分下游电缆已端接,如图6;

9.png图6 场景3电气贯穿件管理示意图

该场景下业主释放开关1时会使得电气贯穿件成为带电间隔,因此需要进行管控。根据前述规则,电气贯穿件在首次进行带电释放时已进行管理移交。当贯穿件内其他电缆端接时,运行实施开关1的主隔离,安装单位实施剩余未TOB的开关主隔离,由运行和安装单位共同实施完整的主隔离。主隔离完成后,安装单位与业主之间可通过签署隔离解除申请,解除端盖的运行隔离,并下发工作许可证许可安装单位进行端接。

(4) 场景4:上游配电盘部分TOB,且仅有安装单位管理开关下游电缆完成端接,如图7;

10.png图7 场景4电气贯穿件管理示意图

该场景下,因电缆1尚未端接,业主不会对开关1进行带电释放,电气贯穿件尚未进行管理移交。此时不存在业主和安装单位交叉管理的情况,电气贯穿件由安装单位管理。

(5) 场景5:上游配电盘全部TOB,且电气贯穿件内部所有电缆均未端接,如图8;

11.png图8场景5电气贯穿件管理示意图

此时因下游电缆均未端接,上游所有开关均不会带电释放,电气贯穿件尚未进管理移交。此时不存在业主和安装单位交叉管理的情况,电气贯穿件由安装单位管理。

(6) 场景6:上游配电盘全部TOB,电气贯穿件内部电缆部分端接,如图9;

12.png图9场景6电气贯穿件管理示意图

该场景下业主释放开关1时会使得电气贯穿件成为带电间隔,因此需要进行管控。根据前述规则,电气贯穿件在下游开关首次进行带电释放时已进行管理移交。当贯穿件内其他电缆端接时,业主实施完整的主隔离。主隔离实施完成后整后解除端盖运行隔离,并下发工作许可证许可安装单位进行端接。

(7) 场景7:上游配电盘全部TOB,电气贯穿件内部电缆已全部端接,如图10;

13.png图10场景7电气贯穿件管理示意图

此时电气贯穿件内部不再有端接工作,业主对贯穿件端盖实施运行隔离以确保安全。之后如若电气贯穿件内存在其他工作,则由业主对上游所有开关实施隔离。隔离实施完成后解除端盖的运行隔离,再发放工作许可证。

综上场景所述,业主单位通过主隔离加上运行隔离的方式可以有效的管控住电气贯穿件内部工作的安全问题。根据场景推演,按照贯穿件的移交节点与贯穿件内的端接情况,可以形成表1来展示移交接产阶段电气贯穿件的管理责任方与主隔离实施方。

表1:电气贯穿件管理责任方与主隔离实施方14.png

5. 一些特殊场景下贯穿件主隔离的实施

(1)控制棒动力电源贯穿件

控制棒的动力电源来自专用电源系统输出的260V交流电,经过停堆断路器后由专用卡件将其转化为最大40A的电流输出至电气贯穿件中。隔离卡件电源或隔离动力电源均可以起到隔离作用。但因为棒控系统的调试工作通常较早开展,调试周期也较长,为便于调试阶段棒控系统或停堆断路器系统工作的顺利开展,可先将主隔离设置至停堆断路器侧,当停堆断路器进行单体调试或整体调试时,再将主隔离修改至控制棒驱动机构电源系统。同时要求相关贯穿件的端接、校线等工作一次完成,这样的主隔离设置可以将贯穿件工作对调试工作的影响减至最小。

(2)稳压器电加热器

稳压器电加热器通常是由380V电源供至专用的配电柜,经多个次级配电开关后,供至贯穿件。与其他配电盘不同,稳压器电加热器配电柜及配电开关均随着工艺侧进行移交。配电柜由380V电源提供动力电源,并设有110V和48V的控制电,主隔离只需设置在380V动力电源开关即可确保贯穿件工作的安全。

(3)主泵停车密封供氮电磁阀

主泵停车密封供氮电磁阀的供电设计较为特别,由110V直流电源途径非安全级DCS仪控机柜后供至电气贯穿件。因供电路径的特殊性,易造成直流电源向仪控机柜供电的错误判断。因此在接产过程中,一方面要准确识别相关电源的供电对象,确保主隔离设置准确;另一方面合理安排工作,避免相关仪控机柜内存在工作时误触电源。

6. 移交接产阶段电气贯穿件管理的其他准备工作

(1)电气贯穿件电气单线图

业主与安装单位应在电气贯穿件正式开始安装前根据设计院相关端接文件制作电气贯穿件的电气单线图,在此过程中需针对设计院文件可能存在的错误及实的进行反馈并进行修改。该电气单线图将作为后续端接、校线等工作的隔离依据,因此业主与安装单位须共同确保其正确性。一般来说,应保证设计院端接图纸、设计院系统电气单线图及贯穿件电气单线图三者一致,即可保障图纸的正确性。

(2)生产系统中上游配电开关与电气贯穿件的双向关联

鉴于电气贯穿件相关工作的风险较高,在生产系统中建立贯穿件上游配电开关与电气贯穿件的双向关联尤为重要。将设备信息中新增一属性用于设置电气贯穿件信息:当相关配电开关占用时,系统将自动弹出对应电气贯穿件信息;当工作对象选定为某一电气贯穿件时,系统将自动弹出对应主隔离所包含的配电开关。如此在隔离经理进行源项释放或电气贯穿件内部开展工作时可进一步保障工作安全。

7. 结束语

电气贯穿件是核电关键设备之一,是为核电站安全壳内外的设备设施提供电力、通信、通路的重要电气设施,同时作为安全壳的一部分,构成了防止放射性物质外泄的安全屏障,其重要性不言而喻【1】。因电气贯穿件结构的特殊性,保障电气贯穿件在建安调试期间的工作安全及质量,是每个在建核电项目必须攻克的命题。本文根据在建核电项目的实际应用,阐述了一种较为完善的电气贯穿件工作管控方案,有效的管控了核电业主管理隔离移交边界时建安、调试在贯穿件场景中交叉工作的触电风险,为后续核电项目的批量化建设形成示范。

参考文献

[1]李建伟.核电站电气贯穿件调试技术应用[J].电工技术, 2022(001):000.

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