X研究堆应急交流供电系统升级改造

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摘要：本文就X研究堆运行的应急交流供电系统升级改造实施过程中遇到的技术难点进行了全面分析研究，综合考虑方案的可行性、经济性，选取最优解决方案并实施，解决了应急交流供电系统升级改造中重要负荷持续稳定供电的问题、实际负荷超出其UPS额定承载能力的问题、一回路冷却泵变更后的传动控制问题和蓄电池组比重达不到标称比重的问题。

关键词：X研究堆应急交流供电系统升级改造

1项目概况

海外X研究堆及附属设施已经运行三十多年，其电气系统设备、电缆全面老化面临淘汰。为了有效利用现有反应堆及其设施，使该反应堆能够继续安全有效地运行，满足未来对放射性同位素和放射性药物生产的需求，决定对反应堆进行全面的升级改造。项目改造升级的主要内容涉及电气系统的全面升级改造，仪表、控制、辐射防护系统的数字化改造以及部分工艺系统、设备和部件的检修更换。其中电气系统的升级改造几乎是进行全面的更新，是合同内容的重要组成部分和改造工程量最大的系统，应急交流供电系统由于涉及反应堆运行安全，成为整个电气系统中的重点难点工作。

2应急交流供电系统现状

原有应急交流供电系统已经投用三十多年，其设备及电缆老化严重，稳定性和可靠性严重降低，很难保障反应堆长期稳定可靠运行。此次改造升级决定对该项目应急交流供电系统内原有设备、设施全部进行升级改造，且均升级为1E级，升级改造后的应急交流供电系统示意图见图1。

3应急交流供电系统升级改造的特点、难点及解决措施

3.1应急交流供电系统升级改造的特点

（1）改造过程中反应堆是带燃料停堆，改造过程中要保障重要负荷的安全持续稳定供电，是项目实施过程中首要解决的问题。（2）反应堆及附属设施已建成运行三十多年，厂房设备设施因时代变迁所带来的设备迭代更新，致使本项目新、旧设备合理匹配成为制约改造能否顺利进行的关键问题。（3）海外改造项目，设计考察和设计服务均存在很大的制约，导致设计文件、设计服务与现场难以做到及时、准确、高效地衔接。所以，项目施工过程中需要不断勘误、变更、修改，这也是本项目区别其他改造项目的重要特点。

3.2应急交流供电系统升级改造的难点及解决措施

3.2.1保障重要负荷持续稳定供电及解决措施保证X研究堆安全运行的设备均由应急交流供电系统供电，在应急交流供电系统升级改造期间如何保障这部分设备的持续稳定供电，是升级改造实施的前提。鉴于全厂供电系统均需要升级改造，现场研究后确定用旧有设备建立一套新的临时供电系统，既可满足重要负荷的供电需求，又可兼顾项目在升级改造期间的施工用电、一般设备运行供电和业主方办公供电的需求。

3.2.2实际负荷变化的影响与解决措施由于应急交流供电系统的负荷在实施过程中发生了较大变化，其主要设备的性能能否满足实际负荷安全可靠的供电需求，成为该系统能否确保反应堆长期安全可靠运行的一个关键影响因素。对应急交流供电系统的UPS-A、B、C和蓄电池组A、B、C在实际工况下能够承载的最大负荷功率和应急交流供电系统Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段实际负荷功率进行分析与计算。根据计算的结果，在不更换设备的前提下，对各段负荷进行优化调整，满足各段负荷的计算功率在其配套的UPS及蓄电池组的额定承载能力范围内。

3.2.3一回路冷却泵变更的影响与解决措施一回路冷却泵是反应堆一回路的主泵。改造实施过程中更换的一回路冷却泵D1的电机因各方面的原因在制造过程中发生了变更，因此需要充分分析其变更对应急交流供电系统产生的影响，研究和制定相应的应对方案及解决措施，确保其实现原有的功能。（1）一回路冷却泵D1与旧一回路冷却泵相关参数对比分析一回路冷却泵D1的电机由原来的单绕组双速电机改为双绕组双速电机，电机的功率因数、额定电流、接线方式等参数发生了变化。一回路冷却泵D1与旧一回路冷却泵电机主要参数对比见表1。通过对一回路冷却泵电机的变更参数分析，发现其对应急交流供电系统的影响，一是导致应急交流供电系统Ⅱ段负荷功率发生了变化，二是导致一回路冷却泵传动控制柜不能满足一回路冷却泵的高速运行。（2）一回路冷却泵的变更对控制柜的影响分析及解决措施一回路冷却泵的电机由单绕组改为双绕组，现有的一回路冷却泵传动控制柜不能实现一回路冷却泵的高速运行。一回路冷却泵D1、D2共用一套传动控制柜，通过双电源切换开关来选择D1或D2泵的运行，因此在分析和制定一回路冷却泵D1传动控制的方案和措施时，必须综合考虑对一回路冷却泵D2及其他有关系统的影响。一回路冷却泵控制系统见图2。经过综合分析该问题得出解决方案：拆除D1泵的接线端子D2、D3与1KM2之间的连接电缆，可以保证D1泵按照现有控制回路启动时，1KM2吸合D1泵的高速可以正常运行，不会影响D2泵的正常运行。其反馈给保护系统的信号也不需要修改。具体修改见图3。应急交流供电系统Ⅱ的负荷经调整后，满足变更后的一回路冷却泵D1在现有无功补偿装置的情况下低速运行的需要，综合考虑项目进度的需要以及节约成本的考虑，选取上述方案作为解决一回路冷却泵D1的控制问题。按照方案完成现场修改后，分别对一回路冷却泵D1、D2的高速、低速进行试运行，一回路冷却泵D1、D2运转正常，控制逻辑和控制信号反馈准确。

4应急交流供电系统性能试验

在反应堆停堆状态下模拟全厂停电试验是综合检验应急交流供电系统设置的正确性和功能可靠性的重要试验。其性能验证主要包括以下内容。

4.1供电可靠性验证

4.1.1UPS的性能验证在反应堆停堆状态下的全场停电试验实施过程中，当两路外电源同时断电后，UPS能够及时自动切换至蓄电池组供电的方式运行，所有应急负荷均在断电瞬间至断电1h后仍运行正常，验证了UPS的性能能够满足所带负荷的供电需求。

4.1.2蓄电池的容量验证在两路外电源同时断电后，一回路冷却泵A1、D1从3000r/min运行自动切换至1500r/min运行，启动和运行正常且在停电1h后蓄电池放电电压未达到切换旁路运行限值，仍有带载能力，验证了蓄电池容量满足瞬态冲击负荷和稳态负荷的要求。各组蓄电池断电前后至断电1h时参数见表2。

4.2一回路冷却泵D1的传动控制验证

两路外电源同时断电后，在高速运行的三台一回路冷却泵（A1、B1、D1）中A1、D1两台冷却泵自动切换至低速运行，A1泵切换时间为1.6s，D1泵切换时间为2.6s。一回路冷却泵低速运行在UPS由蓄电池供电的逆变输出模式下，且在断电1h后仍然运行正常，验证了应急交流供电系统的一回路冷却泵传动控制柜控制逻辑和整定参数的正确性。断电后一回路冷却泵自动切换见图4。

5结语

升级改造后的应急交流供电系统通过了全厂停电试验的验证和反应堆满功率72h运行的考验，使得应急交流供电系统的升级改造达到了预期的目标，为后续类似工程的实施积累了宝贵的经验。

作者：汤致敏 房文平 高超 马燃 雷波 孟坚 单位：中国中原对外工程有限公司