核电项目A1号机组L521电气贯穿件H通道问题处理

沈伟+曾德求

【摘 要】文章阐述了某核电项目A1号机组ETY系统调试阶段发现L521低压电气贯穿件H通道其中4对芯棒无法实现其信号传递功能。通过对其功能及材料进行问题排查和功能试验，最终确认为贯穿件组件芯棒材料问题。该电气贯穿件设备热电偶通道为机组严重事故下氢气浓度测量装置监测提供温度数据，参与氢气浓度监测装置内部公式计算后最终得出监测状态。本文分析了问题发生的原因，介绍了问题处理流程及后续试验验证过程，对后续类似事件的处理提供了参考。

【关键词】电气贯穿件；排查；热电偶；验证

1 设备概述

电气贯穿件设备是为压水堆核电厂提供的供各类导体贯穿安全壳的专用电气设备，是核电站中沟通安全壳内外的电气联系，是安全壳压力边界的组成部分，是防止放射线泄漏的最后一道屏障的重要设施，必须在核电厂的正常或事故条件下，都应能承担起设计要求的功能及技术参数，其在安装寿命期限内能保持核反应堆安全壳压力边界的密封性、电导线穿过的完整性和电气信号的不间断性。

电气贯穿件作为进入反应堆厂房的电缆通路，每个机组共计79个中低压贯穿件和6个人员闸门电气贯穿件，安全等级属于电气1E级、机械安全2级，质保等级QA1级，抗震等级抗震1类，鉴定等级K1类设备。按类型分为中压动力贯穿件、低压动力贯穿件、低压控制电气贯穿件、低压仪表电气贯穿件、低压同轴电气贯穿件。

2 问题描述

1号机组ETY系统调试阶段发现L521低压电气贯穿件H通道其中4对芯棒无法实现其信号传递功能。该热电偶通道为机组严重事故下氢气浓度测量装置监测提供温度数据，参与氢气浓度监测装置内部公式计算后最终得出监测状态。

3 问题处理

3.1 问题分析及讨论

ETY系统对安全壳内氢气浓度进行连续监测，福岛改进项中严重事故下氢气浓度测量装置通道安装在L521低压电气贯穿件H段。L521低压电气贯穿件有A、B、C、D、E、F、G、H、J、K10个通道（其中C、D、E、F、G通道备用，H通道属于设计变更增补，J、K通道为RIC系统提供信号），变更后的H通道有37根芯棒，设计12个镍铬合金材质（正极）、12个镍铝合金材质（负极）、每组正负芯棒中间有起屏蔽作用的铜导体，安装顺序如下：

（1）12个镍铬导体：1-4-7-10-13-16-19-22-25-28-31-34（+）

（2）12个镍铝合金：2-5-8-11-14-17-20-23-26-29-32-35（-）

（3）13个铜导体：3-6-9-12-15-18-21-24-27-30-33-36-37（屏蔽）

工程现场总共采用两种办法对L521低压电气贯穿件存在的问题进行检查及确认，第一种：利用热电偶工作原理特性将贯穿件H通道每组芯棒（核岛内侧）短接构成回路，以热电效应原理为基础将温度变化转化为热电势变化进行温度测量，测量每组通道是否正常联通；第二种：利用镍铬和镍铝合金所含镍百分比不同，镍铬材质含镍百分比较低不被吸铁石吸住，镍铝合金含镍百分比较高可以被吸铁石吸住。利用以上两种方法共同确定：1号机组L521贯穿件H通道共有16芯镍铬，8芯镍铝合金。

采用以上方式确认问题在于L521低压电气贯穿件H通道其中4对芯棒材料混用，将本身为镍铝合金材料的芯棒装成了镍铬材料。确认问题所在后，立即安排供应商服务人员排查了2号机组供货设备L521贯穿件H通道及相同类型组件备件情况，结果所查2号机组设备及1、2号就在备件没有出现同样问题。

3.2 方案的选择

（1）临时方案：J、K通道剩余4组芯棒可用于临时端接使用，现场已临时采用。

（2）最终方案：更换L521电气贯穿件H通道组件，更换后需要进行绝缘电阻、气体泄漏、保压试验，整个消缺工期预计需要15天。

3.3 试验验证和质量控制

3.3.1 质量控制

1）供应商制定详细施工方案及实施规程，审核批准后实施；

2）供应商制定现场施工质量计划，选取关键工序见证点，对消缺过程进行严格控制。

3.3.2 试验验证

1）工装、工具、更换组件、人员、质量计划、施工方案等准备；

2）消缺方案实施，打开压力表阀门缓慢释放压力至大气压，拆除有问题的导体组件；

3）清洗更换用的导体组件外表面和H孔道；

4）装配更换组件；

5）外表面检查及1.1倍（440KPa压力）最大运行压力充气试验，无异常变形和泄漏；

6）在400KPa压力下用吸枪法检验各密封处，泄漏率低于1*10-8Pa.m3/s为合格；

7）更换组件每一根导体与其余导体和接地之间施加DC500电压，绝缘电阻大于109欧姆为合格；

8）万用表调至蜂鸣档，更换组件每一根导体两极与万用表正负极可靠连通，蜂鸣器持续响为合格；

9）L521贯穿件设备属于局部更换组件，在充气压力试验和密封性能检验合格后将设备压力降至250KPa，按照压力-时间曲线规定，在规定时间周期（约317小时）泄漏值在曲线上方则为合格。最小的试验时间与现场使用的压力表的分辨率有关，根据泄漏率计算公式Q=△P·V/△t可推得：最小试验时间△t=△P·V/Q。将该式代入L521电气贯穿件现场安装压力表可识别的最小刻度△P（20KPa）及实际容积V=57L后，则整体密封试验检查最少要保压约317小时。

3.3.3 文件控制

完成上述贯穿件组件更换及验证工作后，供应商收集完成检查记录及报告提交审核后，将完整的组件更换记录更新至竣工文件备案。

4 原因分析

4.1 电气贯穿件导体组件车间组装人员质量保证观念松懈

供应商低压贯穿件设备所供所有核电项目从未出现此类情况，导致组件安装工人麻痹大意，在H通道组件组装阶段误将其中4芯镍铝合金装成镍铬合金。

4.2 组件加工完成后相应的检查针对性有疏漏

组件加工完成后只做相应每芯正极或负极导通试验，未对每芯正负极导通功能进行检验，单单证明每芯棒正负极都是导通的，不能证明其具备监测信号的功能。

4.3 L521电气贯穿件H通道属于设计变更项目

L521贯穿件设备H通道在采购技术文件《0426G9035 A CFC电气贯穿件详细目录清单》中属于备用通道，福岛改进项中增加了严重事故下氢气浓度测量装置提供监测信号，在完成验收两年后设计院发出设计变更通知增加H通道为其提供测量信号，面临紧急变更，供应商组件加工厂忙中有错。

5 针对以上出现的问题，总结经验如下

5.1 供应商环节

（1）供应商组件车间应开展经验反馈学习，增强供应商组件加工车间工人质保意识，加强质量见证过程监督和控制，从源头上避免同类事件再次发生；

（2）组件组装前对材料进行检查，完善组件车间用于热电偶功能贯穿件检查，增加热电偶材料验证工序；

5.2 采购及采购监督环节

（1）不仅供应商要做好经验反馈，采购及采购监管环节也要做好经验反馈，制定经验反馈行动项，避免后续机组设备出现类似问题，经验反馈信息通知到长期驻厂监造人员；

（2）对供应商经验反馈进行检查确认，必要情况下可现场实地检查供应商整改行动项执行落实情况；

（3）加强对设计变更部分设备及部件的验收。

5.3 设计环节

1号机组L521关键件设备在2011年4月底已完成验收，2013年7月因功能需要设计院将备用H通道更改为用于热电偶功能信息测量，而后，又经历了芯棒通道材料使用错误的不符合项，前后经历2次拆装和功能试验。电气贯穿件在实现电气、通讯、控制性能以外，最重要的还是整体密封性，对于同一设备多次结构拆装，对其本身的材料密封性肯定存在一定损伤。建议设计环节应严格控制设计变更。

6 结束语

电气贯穿件必须在核电厂正常或事故条件下，都应能承担起由设计规定的保持核反应堆安全壳压力边界的密封性、电导线穿过的完整性和电气信号的不间断性功能。我们应在设计、采购、施工过程中做好相应问题的经验反馈工作，在问题处理过程中认真分析问题发生的原因，积累有效可行的处理方案，避免人为因素造成设备安全性存在不可控的状况，甚至影响到核电厂安全运行。

【参考文献】

[1]岭澳核电工程实践与创新[M].北京原子能出版社，2002.

[2]GB13538-1992核电厂安全壳电气贯穿件[S].中国国家标准化管理委员会.

[责任编辑：汤静]