秦山二期过程控制系统功能设计

刘琳娟　王禹轩

【摘 要】过程控制系统（KRG）是秦山第二核电厂重要信号处理单元，对反应堆控制和保护起重要作用。本文从系统功能设计角度出发，介绍了KRG系统保护机柜和控制机柜的功能实现、系统的电源配置、系统的回路搭建设计以及系统应急供电功能设计。

【关键词】过程控制系统；KRG；回路设计；电源配置

0 前言

秦山二期过程控制系统（KRG）是控制和保护的关键环节，它接收现场采集来的数据信号，通过KRG转换成统一的电压或电流信号参与反应堆控制与保护。KRG系统由保护组机柜和控制组机柜组成，控制组无核安全相关功能，保护组涉及核安全，主要表现在包含了PAMS组件，送往反应堆保护系统（RPR）和专设的开关信号，GCT-A控制组件（用于SGTR和一回路小破口时一回路的系统降压），送往ATWT的信号。

1 KRG系统设计准则

1.1 保护机柜设计准则

KRG保护柜将现场送来的各种信号（温度、压力、流量等）转变成如下信号：

（1）24V保护逻辑信号送往反应堆保护系统（RPR）。

24V逻辑信号由KRG的阈值继电器触点送出，而阈值继电器由30V电压单独供电。阈值继电器一般有两副触点分别送往RPR的A/B列逻辑柜。当执行保护通道定期试验（T1）时，阈值继电器的比较回路切至控制台。

（2）送往事故后监测系统的模拟信号，用于指示记录。

PAMS仪表分为PAMS1和PAMS2，分别对应A/B列，SIP1/3柜的信号送入PAMS1，SIP2/4柜的信号送入PAMS2。

（3）送往各个控制系统的模拟信号，信号通过隔离组件送往控制组。

从传感器送来的模拟信号为4-20mA的电流信号转换为0-10V的电压信号，再通过逆变电隔离整流转换送入控制组。

（4）48V逻辑信号送往ATWT系统。

该48V电压来自于LCC，LCC的电压由SIP4柜引入。

（5）24V专设安全设施系统逻辑信号送往相关的继电器机架以驱动继电器。

（6）送往蒸汽大气排放阀的信号。

鉴于大气排放阀GCT-A在事故处理时的重要性，送往它的信号比较特殊，不经过控制组直接经过隔离组件去控制GCT-A的阀门。

1.2 控制机柜设计准则

控制组有五个子组，每个子组与保护组在电气上和实体上完全隔离。

在每一机柜中，由非核级变送器、铂热电阻温度计、热电偶和经隔离组件由保护通道来的信号及从其它控制子组机柜来的信号经输入组件后进行处理，产生以下信号：

（1）4-20mA模拟控制信号控制执行机构

（2）无源逻辑信号送往继电器机架以驱动继电器

（3）4-20mA信号送到盘台和现场去指示，记录及送往KDO系统（包含SC信 号）

（4）48VDC有源触点信号送往KIT、KSA系统

（5）用于不同控制组之间隔离的0-10V信号

2 KRG系统电源配置设计

（1）四组保护机柜的供电分别来自LNA/B/C/D，其中LNA/C为A列，其逆变器都由LLA供电，旁路变压器都由LLC供电；LNB/D为B列，其逆变器都由LLB供电，旁路变压器都由LLD供电；LLA/C由LHA供电，LLB/D由LHB供电；LLA/B/C/D变压器6KV侧都为带挂钩型接触器。

（2）PAMS1的供电来自LNA（LNA001CR），PAMS2的供电来自LND（LND001CR）。

（3）四组保护机柜进线电源中有两路较特殊，一路是来自LNE，主要是给参与ATWT保护的仪表ARE051/52/53/54MD供电。另一路是来自LCC，主要作用是触发ATWT的逻辑信号。

（4）控制机柜（1C到4C）的供电来自LNE母线，LNE通过两个逆变器和静态开关来保证供电的可靠性。另外KRG控制组中使用的48DC电源由LCA001TB通过KRG143AR来统一供电。其中LNE360CR在全厂失电的情况下，向KRG的PAMS仪表、重要调节组件（例如GCT-A的调节阀）进行重新供电。控制组KRG125AR正常时由LNE360CR供电，当LNE360CR短时失电时，负荷本身由一个浮充电池组进行供电（URA），保证调节组件不失电，可维持30分钟。5C的供电来自9LNF，通过9KRG154AR供电。

3 KRG系统回路设计

3.1 保护通道回路

现场变送器送来的4-20mA信号，经TN试验组件送到输入组件，在正常工作时，TN卡中的继电器组将现场信号接至保护测量回路的输入卡，将保护测量回路报警卡的输出接至保护系统，从而完成保护回路的正常测量和报警连锁功能。当保护测量回路进入TI试验状态时，输入卡件的测量信号切至TI试验控制台的输出信号。测试时有专门的测试报警回路发出报警，T1试验退出时需延时120秒再接通至正常测量回路，以保证系统平稳过渡。

3.2 调节通道回路

从现场变送器来的4-20mA信号送到KRG保护机柜中的TN试验组件，正常运行时TN组件中的继电器触点置NORMAL位置，4-20mA信号经输入组件转换成0-10V电压信号，再由信号处理组件进行处理送至输出组件转换成4-20mA电流信号，电流信号有一路送到主控室的记录仪，另外一路送到KRG控制机柜中的输入组件。同样，输入组件将4-20mA电流信号转换成0-10V电压信号，电压信号有一路送至报警组件。在应急停堆盘上有选择开关，其输出连接到继电器逻辑组件的输入端，当选择开关打到KSC控制位置时，逻辑组件输入低电平（0V），触点处于常闭位置；当选择开关打到KPR控制位置时，逻辑组件输入高电平（15V），继电器触点翻转，系统处于应急控制。逻辑组件的公共端有一路与输出组件相连，输出组件将0-10V电压信号转换成4-20mA的电流信号送到气动阀的电气转换器控制阀门开度。当选择开关置于KSC控制，并且KSC中的手动/自动控制站置于自动位置，则此系统在自动状态下，通过调节组件来调节阀门的开度；当手动/自动控制站置于手动位置时，可手动调节手动/自动控制站上的手操拨杆来调节阀门的开度，此时调节器的输入跟踪调节器的输出，这样当手动/自动控制站置于自动位置时，实现无扰动切换。当选择开关置于KPR控制时，可通过KPR中的手动控制站来调节阀门的开度。

4 KRG系统应急供电设计

KRG系统应急供电由LNE360CR负责，由该配电盘正常供电的负荷有LNE031CR （T盘NSSS记录仪）、LNE032CR （T盘NSSS记录仪）、、1C到4C的部分控制组件（同时给URA进行浮充电）。由该配电盘应急供电（手动切换）的负荷有主控应急照明DSL006AR（正常时由正常照明供电）、LNE369CR（PAMS1正常时由LNA供电）、LNE368CR（PAMS2正常时由LND供电）、LNE364/365/366/367CR（正常时由LNA/B/C/D母线供电）。LNE360CR的进线：正常时由本机组的LNE供电，另外还有三路备用电源分别为另一机组的LNE360CR、LLJ、9LLS001AR。

LNE360CR的再供电操作：H3规程中电源重新供电的原则是若LLS小汽机成功启动则由9LLS001AR供电，未启动则由另一机组的LNE360CR供电，电源一旦再供电成功则不得改变。重新带电的操作如下进行：

打开控制箱LNE360CR，将凸型插头连接器从LNE插座（正常供电的LNE001P J）切换到LLS插座（LLS汽轮发电机供电的LNE002PJ）或另一机组的LNE插座003PJ。随后KSC的NSSS记录仪和KRG125AR应急URA装置由LNE360CR重新供电。给主控制室的应急照明重新供电，将DSL999CR上的双向开关转到应急位置，然后合上LNE360CR上相应的微型断路器。SIP保护组只有在切除蓄电池组的操作完成以后才通过LNE360CR重新带电。对于四个保护组，将其凸型插头从正常供电插座（LNA002CR，LNCOO1CR，LNBOO1CR，LND002CR）上断开，连接至应急供电插座（LNE364CR，366CR-LNE365CR，367CR）上。合上LNE360CR上相应的微型断路器。给PAMS1和PAMS2记录仪重新供电，将凸型插头从正常供电插座（LNA001CR和LND001CR）上断开，连接至应急供电插座（LNE369CR和LNE368CR）上，合上LNE360CR上相应的微型断路器。

5 结束语

过程控制系统对一回路所有系统及二回路一些重要控制系统起着控制和保护作用，将来自工艺过程系统的控制保护仪表的测量信号处理后，输出特定的控制、报警信号。其功能设计完全满足现场要求，为机组安全可靠运行提供了保障。

【参考文献】

[1]秦山第二核电厂系列培训教材—仪控培训之系统功能篇（上册）[S].核电秦山联营有限公司出版.

[2]刘炯，张帆，张瑞.秦山核电二期反应堆控制系统设计[J].核动力工程，2003（6）：231-234.

[3]康亚，朱攀.反应堆保护系统保护逻辑通道试验装置设计[J].核动力工程，2014（6）.

[责任编辑：汤静]