AP1000核电厂安全级仪控系统施工要点及对策

摘要：AP1000核电厂采用了全数字化仪控系统，其中保护和安全监测系统（PMS）属于安全级，该系统现场安装的全过程需要高度关注。PMS系统安装的实体工作可分解成三大类：处理机柜、电缆与光缆、中子探测器。通过首堆工程中PMS系统安装实践积累下的经验与教训，必将对后续AP1000机组的安全级仪控系统提供了宝贵的参考价值。

关键词：AP1000核电厂；安全级仪控系统；施工安装；处理机柜；电缆与光缆；中子探测器 文献标识码：A

中图分类号：TM623 文章编号：1009-2374（2017）10-0198-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.100

1 概述

AP1000核电厂采用了全数字化仪控系统，其中保护和安全监测系统（PMS）属于安全级，其余均为非核安全级。PMS系统为电厂提供反应堆停堆、专设安全设施、核级数据处理三大主要功能。PMS系统直接关系到核电站的安全运行，是AP1000机组中最为重要的仪控系统，因此该系统现场安装的全过程需要高度关注。

2 PMS安装工程分类及施工要点

PMS系统安装的实体工作可分解成三大类：处理机柜、电缆与光缆、中子探测器。

2.1 处理机柜

PMS总共包含39个DCS（集散控制系统）标准机柜，尺寸约为700*750*2300（宽*深*高），按照功能分为NIC（核仪表子系统柜）、BCC（双稳态逻辑处理器柜）、ILC（符合逻辑处理器柜）、MTP（检修试验柜）、QDP（核级数据处理子系统柜）、SVC（爆破阀控制子系统）、SOE（顺序事件记录柜）。PMS机柜按照不同的安全序列分别布置在辅助厂房内的6个房间内，成排布置。

PMS属于精密电子设备，对安装环境的要求高，温度必须控制在10℃～25℃、相对湿度控制在20%～75%、空气中无粉尘和腐蚀性气體。AP1000首堆工程中，现场参照ASME NQA-1的标准，在PMS房间建立了增强的Ⅲ级清洁区，不仅对进入人员、进入材料、区域内的焊接、切割、打磨等动火作业加以控制，还专门设置了临时空调、除湿机、吸尘器等设施改善安装环境。

PMS机柜的安装过程大体包括五个步骤：（1）卸车。按照核电厂物项分类原则，有抗震要求的PMS机柜属于B类物项，卸车时应十分注意机柜顶部吊耳的受力均衡性，以防止机柜结构变形。为此，首堆工程中采用了一种方形平衡梁，并与其他辅助吊具一起进行了150%静载试验；（2）引入房间。PMS机柜要求竖直搬运，但受限于厂房内门洞高度，通过时需要倾斜。此时应注意倾斜时必须确保柜门在两侧而不至于受压变形。首堆工程中专门设计了一种翻转运输小车，为提高厂房内搬运效率；（3）调平。PMS机柜在房间内的调整主要依靠滚杠，由于房间顶部的电缆桥架较为密集，借助葫芦等吊具的辅助是十分有限的。调整期间必须始终保持柜门关闭，以防止异物进入损伤内部电子元件。成排机柜调平后应及时锁紧柜间螺栓，之后进行机柜与地面的连接；（4）就位与接地。PMS机柜可采用螺栓固定或者焊接固定两种方式，在就位过程中若遇到预埋件不平整问题，可根据间隙选择采用垫块或者垫片加以调整。首堆工程中采用的是焊接方式，即在机柜基座的正面与背面以长度不小于3英寸、焊角高度不小于1/4英寸的要求进行焊接。为了防止机柜内电子元件损伤，焊接前必须确保接地可靠；（5）柜内部件装配。除了柜间的连接电缆外，PMS机柜安装期间几乎不需要对内部元件进行装配，而柜间电缆主要分为预制插头和预制端子两种，安装时应当避免遮挡控制器散热通道。

2.2 电缆与光缆

PMS系统总共包括368根光纤、1279根外部电缆（包含NIS子系统电缆）。

光纤均为2芯62.5/120μm多模光纤，设备接口使用ST冷接头。光纤共5种类型，分别是1E级的A、B、C、D四个序列及非1E级序列，其外护套分别以“棕、绿、蓝、黄、黑”5种颜色加以区分。

外部电缆，指需根据现场实际敷设来裁剪长度的电缆，可分为两类：（1）与核测量子系统相关的。此类均为进口电缆，包括四同轴电缆、三同轴电缆、18AWG双绞线信号电缆等；（2）其他用途的。此类均为国产电缆，包括220V电源电缆（4mm2、2.5mm2）、220V双绞线或四绞线控制电缆（2.5mm2、1.5mm2）、多种规格的50V以下的信号电缆。

在这些电缆与光纤之中，有一些施工工艺要求比较高，比如：（1）ST光纤的冷接头制作。PMS系统大量采用光纤冷接技术。相比光纤熔解技术而言，冷接技术具有操作更方便，速度更快等特点，比较适合环境恶劣的现场施工。为了克服建安承包商在光纤工程领域的短板，AP1000首堆工程中通过多方协议，由光纤冷接头供应商指定的服务商来提供光纤冷接的现场服务，确保了光纤接头的施工质量；（2）NIS三同轴/四同轴电缆的插头与密封组件制作。核测量子系统的三同轴电缆用于安全壳外，四同轴电缆用于安全壳内。除了都具有的中心导体、内屏蔽、外屏蔽、外护套外，四同轴电缆比三同轴电缆多了一层铜铠屏蔽与相应的绝缘层。这些电缆的端接都需要现场制作航空插头。此外，四同轴电缆上还有一个适配接头，将该电缆的全封闭铜铠与密封组件套筒进行固定连接，利用了金属环挤压变形与高温热熔灌锡两种密封技术实现整个电缆系统的密封，可以确保在严重事故下这些电缆仍然可用。三同轴/四同轴电缆及密封组件的施工要求极为严格，首堆工程中专门安排供货方对工人现场培训和实际操作考核，合格后授权施工，最终有效控制了一次成功率。

2.3 NIS中子探测器

NIS是PMS的子系统，用于监测从完全停堆到满功率运行的反应堆功率。与其他压水堆核电机组类似，NIS也采用了3段量程的探测器进行监测，即源量程、中间量程、功率量程3类探测器，共计16个。但安装方式与传统压水堆核电机组截然不同，采用倒置的固定方式，每个探测器为分段设计，安装期间需要将探头段与相应的延伸段逐段顶升连接，完成最后的组装。此外，每个NIS探测器都附带有1根或者2根长度约15m的矿物电缆，末端与四同轴电缆航空插头对插。探测器安装时需要同步将自带电缆从事先预埋好的电缆导管中穿出，期间还要避免电缆表面包裹的玻璃纤维带破损引起单点接地故障。为此，在首堆工程中专门采用了尼龙水龙带套在自带电缆上，安排电缆牵引人员与仪表安装人员协同操作，最终确保各项指标满足要求。

3 结语

随着仪控技术的不断发展，后续AP1000机组的安全级仪控系统配置可能有所变化。但无论如何变化，系统安装仍然离不开机柜、电缆、探测器这几类。通过首堆工程中PMS系统安装实践所积累下的经验与教训，必将对后续AP1000机组的安全级仪控系统提供宝贵的参考

价值。

参考文献

[1] 核电厂物项的起重、吊装和运输的质量保证要求（ASME NQA-1-2004）[S].

作者简介：李熙（1981-），男，浙江嘉善人，三门核电有限公司核岛仪控安装主管，研究方向：全球首个AP1000核电工程的电气、仪控领域的安装管理。

（责任编辑：小 燕）