剖析核电厂安全系统电气设备质量鉴定

剖析核电厂安全系统电气设备质量鉴定

(中核工程咨询有限公司北京市100000)

摘要:随着社会经济的发展,我国的核电厂建设进程不断加快,在目前国内大力发展自主第三代核电技术的环境下,越来越多的安全或安全相关的电气设备由国产化产品替代。而国产化的电气设备能否满足核电厂安全相关要求,则需要通过相关质量鉴定来证明。本文通过对现行的质量鉴定标准进行对比和分析,针对核电厂安全级或安全相关电气设备的型式试验质量鉴定的一般过程、试验程序和试验方法进行剖析。

关键词:安全级;电气设备;质量鉴定;标准;老化;试验

引言

核电设备贯穿于整个核电项目周期,包括设计、采购、制造、施工和调试。同时,核电设备也是核电项目成功落地的关键要素。华龙一号核电机组不仅增加了严重事故要求、提高了抗震标准、具有双层安全壳的特点,而且华龙一号核电机组要执行走出去的国家战略方针。因此,为了确保华龙一号核电机组项目的成功落地,必须妥善解决设备设计和设备供货问题。

1设备鉴定概述

验证并显示核电厂安全重要设备在其预期的鉴定合格寿期内,不存在因设计、制造缺陷,或因储存、运输、安装、调试或使用不当,而造成的可能导致设备因故障的缺陷或失效机理,从而为“单一故障准则”、“多重度”、“独立性准则”等安全准则在核电厂安全重要系统中的有效实施,提供一个高可信度的保障。设备鉴定是一个基于确定论并以一系列假想设计基准事件为目标事件,而展开的针对鉴定对象能力的考核过程。这些设计基准事件包括一些预想的偶发事件(如失电、地震等),以及一些实际不可能,但理论上却可能发生的事件,如严重的失水事故(LOCA)。为获得对鉴定对象全寿期内安全功能完整性的考核和验证,上述事件总是保守地在预想的最不利时机施加。在此过程中,由于具有一定覆盖性的典型鉴定样品的选取,以及保守环境条件和运行工况的使用和充分的安全裕度的引入,最终的合格鉴定结果意味着一个高可信度的设备可靠性保障。

2安全系统电气设备鉴定标准体系

在核级设备鉴定方面,国际上存在两大标准体系,分别是美国体系和欧洲体系。在欧洲标准体系中,法国及德国各自建立了自己的一套鉴定标准体系,尤其是法国的RCC-E及其配套规范,在国内压水堆电站系统的设备鉴定中得到了广泛应用。本文主要综合RCC-E、IEC标准及对应的国家标准,同时参考IEEE标准进行设备质量鉴定剖析。开展电气设备质量鉴定试验,需要从3个层次的标准体系出发:主体标准、指导标准、执行标准。主体标准规定设备鉴定的一般过程、程序和方法,并没有对具体鉴定试验有很详细的说明。如RCC-EB卷、IEC60780(GB/T12727)、IEEE323,这些标准对电气设备的质量鉴定提供总原则、总要求。

3安全系统电气设备质量鉴定

3.1基准试验

有关核电厂安全级电气设备鉴定标准总体要求类标准,如NB/T20026-2014《核电厂安全重要仪表和控制系统总体要求》,GB/T12727—2002《核电厂安全级电气设备鉴定》其中GB/T12727—2002规定了核电厂安全级电气设备及其接口部件鉴定的一般要求,包括鉴定原则、鉴定方法、鉴定程序和鉴定文档的要求;GB/T13625—1992规定了核电厂安全重要电气设备抗震鉴定的基本方法,这些标准适用于所有核电厂安全级电气设备,具有通用性。

3.2极限使用条件下的试验

对于极限使用条件下的试验,在主体标准中,RCC-E-2005中B3300、GB/T12727-2002中5.4.2.1节的c)以及IEEE323-2003中6.3.1.7节的c)进行了规定。这个阶段主要检验设备在影响量的额定范围内和限制上的功能特性。在指导标准中,EJ/T1197-2007中5.3章节根据主体标准提出了影响量包括运行条件的规定范围,以及相对于每个设备特定的影响量、电源特性有关的影响量等。综上,极限使用条件下的试验,应从设备种类有关影响量和设备安装条件及运行有关影响量出发,即主要在电源电压和频率的极限值、电磁兼容性方面的影响量方面开展鉴定。

3.3环境条件

IEEE323按照和缓环境和严酷环境进行了区分,而IEC60780未进行环境条件的区分。仪控设备多安装于和缓环境,所以应按照IEEE323在仪控设备鉴定中进行和缓环境和严酷环境的区分。

3.4评价设备性能随时间变化的试验

对于评价设备性能随时间变化的试验,在主体标准中,RCC-E-2005中B3400、GB/T12727-2002中5.4.2.3节的a)以及IEEE323-2003中6.3.1.7节的d)和e)进行了规定。这些试验的目的是为了检验设备的耐久性,使其置于模拟预期安装寿期内环境条件的环境中,即模拟环境老化试验。RCC-E中仅提及应在环境温度等于标定上限值的状态下进行试验,在反应堆厂房内的设备,应包含辐照老化试验。而GB/T12727和IEEE323中都指出温度、辐照、磨损和振动都是可能的老化机理,在GB/T12727中还包括有腐蚀。两大主体标准中都明确了不需要进行老化的情况,IEEE323中明确位于和缓环境中的设备,如果没有显著老化机理,则不需要鉴定寿命。当使用抗震试验来鉴定位于和缓环境中的设备时,只有在存在显著老化机理的情况下,才需要在抗震试验前进行预处理。GB/T12727中也明确,并不是所有的安全系统设备都应进行加速老化试验,尤其是不会受到事故影响的安全系统设备不必在抗震试验之前预老化。因此,可以通过设备的安装环境,是否存在显著老化机理,是否易于检测、维护和更换等,来判断是否需要进行老化试验。在指导标准中,EJ/T1197-2007中5.4及7.2章节根据主体标准提出了对温度、辐照、磨损和振动等可能的老化机理提供了相应的试验方法。针对温度老化机理的热老化试验,在5.4.2中提到了3种试验方法。可根据设备性质及安装运行环境条件综合考虑选择相应方法。对于辐照老化机理的辐照老化试验,在EJ/T1197-2007中7.2章节有明确的剂量率和累积剂量要求。对于试验条件,GB/T12727-2002中5.4.3.5.5节指出,如果没有特殊要求试验应在室温条件下进行。试验期间,根据需要决定设备通电与否。而在EJ/T1197-2007中7.2章节指出,设备不通电,试验温度要求在70℃条件下进行,但同时也指出,只要提供合理证明,试验可以在不同的条件下进行。

结语

综上所述,自核电厂开始大规模建造以来,中国对于电气设备质量鉴定都是参考国外相应标准体系,涉及到相关标准错综复杂,且各个体系又有一些差异性,导致核级设备鉴定试验不统一。尤其对想进入核电行业的设备供应商,更摸不透相关鉴定标准体系。本文通过对欧美标准体系的分析比较,并结合国内现有标准,分别从4个阶段剖析电气设备质量鉴定应依据的不同层次的标准,为各类电气设备质量鉴定提供参考。

参考文献

[1]孟广国,邹华明,郭银辉,等.我国核电站安全级数字化仪控系统设备鉴定适用标准研究[J].自动化博览,2015(6):66-68.

[2]中国核工业集团公司.核电厂安全级电气设备质量鉴定试验方法与环境条件:EJ/T1197-2007[S].2007.

[3]朱子龙.加强电气自动化控制设备可靠性的策略探究[J].企业技术开发,2012(10):30,38.

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