VVER型核电机组反应堆控制保护系统加速预保护信号执行回路逻辑研究与设计优化

李袁鹏

（江苏核电有限公司 仪控一室，江苏 连云港 222000）

0 引言

VVER型核电机组反应堆控制保护系统[1]主要用于实现紧急停堆、快速降功率、控制棒在堆芯内高度的控制及位置监视等功能，同时控制棒位置信号将直接参与堆芯功率计算。

紧急情况下，反应堆控制保护系统接收到预保护信号触发时，将通过切断APP棒组控制棒交流供电模件内可控硅导通角的允许信号，实现APP棒组驱动机构的失电，使得APP棒组掉入堆芯底部，反应堆功率下降至40%。APP信号触发时，同时通过反应堆控制保护系统向正常运行仪控系统（TXP系统）发送汽轮机主调门关信号，汽轮机降功率至550WM，从而实现机组快速降功率的目的。

1 预保护信号执行逻辑分析[2]

反应堆控制保护系统预保护机柜（1/2SHRSM）负责接收和处理APP信号（见图1），机组正常运行期间1/2SHRSM机柜的1/2APP信号回路为24V高电平，当APP信号触发后，1/2APP信号回路失电，1/2BFK4继电器失电，1/2TIMER时间继电器动作并将信号保持4s，同时切断控制棒驱动机构交流供电模件内可控硅的允许信号，使得APP棒组失电，掉入堆芯底部。

当1/2APP信号回路失电后，1BSS2失电，10BS2模件接收到失电信号后，通过内部继电器向TXP系统发送24V汽轮机主调门关信号，使得汽轮机快速降功率至550MW。

图1 APP信号动作执行过程Fig.1 App signal action execution process

图2 APP信号执行回路电路逻辑图（单机柜）Fig.2 APP signal execution loop circuit logic diagram (single cabinet)

2 预保护信号执行逻辑研究

根据图1可知，1SHRSM和2SHRSM机柜APP信号触发逻辑为“或”，只要有一个SHRSM机柜信号处于触发状态，系统就处于触发状态。因此，后续将按照单个机柜进行深入分析；APP信号执行回路电路逻辑图[3]见图3。

由图2可知，当APP信号触发时，1/2APP信号回路将处于失电触发状态，1/2BFK4模件内部继电器失电，a14端子（1301/1302信号线）失电。

1/2TIMER模件内部K2/K3继电器得电，3号端子（1502信号线）同时失电，将触发APP棒组失电信号。

当APP信号触发时，1/2APP信号回路将处于失电触发状态，1/2BFK4模件内部继电器失电，a20端子（1601/1602信号线）失电；1BSS2模件内部继电器失电，a10端子（1603信号线）失电；10BS2模件内部e2-c2继电器失电，a14端子得电，将向TXP系统发送汽轮机主调门关信号。

根据分析发现：

1）当1/2BFK4模件同时失电故障时，同时触发APP棒组失电和汽轮机主调门关信号。

2）当1/2TIMER模件同时失电故障时，触发APP棒组失电信号。

3）当1BSS模件失电故障或直接拔出更换时，1603信号线失电，10BS2模件内部e2-c2继电器失电，触发汽轮机主调门关信号。

4）10BS2模件故障内部e2-c2继电器失电或a14-a16端子故障闭合时，触发汽轮机主调门关信号。

综上所述，在汽轮机主调门动作执行回路中，存在1BSS2和10BS2单一设备故障导致机组降功率。因此，有必要对汽轮机主调门动作执行回路进行优化，提高反应堆控制保护系统的可靠性，避免单一设备故障导致机组降功率事件发生。

3 加速预保护信号执行逻辑优化设计方案

3.1 优化设计方案思路

图3 APP信号优化设计方案图Fig.3 APP signal optimization design diagram

图4 APP信号优化设计电路图Fig.4 APP signal optimization design circuit diagram

APP信号触发后，在APP棒组失电动作执行回路中，只有1/2TIMER时间继电器同时故障，才会导致信号误触发机组降功率。因此，汽轮机主调门动作执行回路逻辑可以参考APP棒组失电动作执行逻辑进行修改，避免单一设备故障导致机组降功率。

鉴于反应堆控制保护系统属于安全重要系统，优化设计方案应遵循以下原则：

1）保证反应堆控制保护系统保护功能不受影响。

2）优化设计方案易于实施，不作重大改造，不新增部件。

3.2 加速预保护信号执行逻辑优化设计方案

汽轮机主调门关信号同APP失电信号执行回路逻辑一致（见图3），将1/2 TIMER时间继电器的1/2 APP信号回路输出信号作为输入信号，分别经过6BS2和10BS2模件内部继电器进行电压翻转后输出。

由于每个BS2模件中有8个独立的通道，6BS2模件为1/2SHRSM机柜在使用的模件，并有未使用的通道。

该优化方案改动较小，仅需新增和更改信号线，无需新增设备。

3.3 优化设计方案可行性分析

优化后，当APP信号触发后，1/2 APP信号回路失电，1/2 BFK4继电器失电，1/2 TIMER继电器失电，6BS2和10BS2失电，75号供电端子将24V供电通过10BS2模件a12端子（1714信号线）输入，c12端子（1717信号线）输出到6BS2模件a28端子（1717信号线），从6BS2模件c28端子（1713信号线）输出发送到TXP系统触发汽轮机主调门关信号。

正常运行期间，当6BS2模件失电故障，10BS2模件正常运行时，10BS2模件内部继电器得电，a12-c12端子为断开状态，24V供电信号无法发送到TXP系统，不会触发汽轮机主调门关信号。同理，当10BS2模件故障，6BS2模件正常运行时，也不会触发汽轮机主调门关信号。

结论：

1）该优化设计方案对反应堆控制保护系统的保护功能没有影响。

2）当6BS2和10BS2模件单一故障或直接更换时，不会导致汽轮机主调门关信号误动作。

3.4 优化设计方案实施

加速预保护信号执行逻辑优化设计方案仅需新增和更改信号线，无需新增设备，改造范围小，易于实施，能够有效避免单一设备故障导致机组降功率。

4 结束语

本优化方案针对反应堆控制保护系统单一设备故障将导致机组降功率潜在隐患问题，优化改进了APP信号执行回路逻辑，在不影响系统安全功能的基础上，避免了单一设备故障误触发汽轮机主调门动作，提高了系统的运行可靠性，保障了机组的安全稳定运行，该优化方案对VVER型核电机组的改进具有重要的参考价值和推广应用前景。