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          庫頓研究 | 核電站中核級繼電器控制電路的設計探討

          庫頓研究 | 核電站中核級繼電器控制電路的設計探討

          發布時間:
          2021/01/11
          瀏覽量

           根據核電站儀控總體方案的半數字化技術特點,庫頓電子科技(上海)有限公司對繼電器機柜的儀控分級進行探討, 建立一套儀控信號分級的方法,對核級繼電器電路的電氣隔離設計進行剖析,以安全注入系統低壓安注泵的邏輯控制設計應用為例,提出了核級繼電器控制電路的設計方法,取得了良好的效果。 

           

          目前部分核電機組的儀控總體方案采用了模擬技術與數字技術相結合的方案,即安全級儀控系統采用模擬系統,非安全級儀控系統采用DCS系統。 繼電器機柜由若干繼電器回路構成,繼電器回路的目的是實現對安全級執行機構的安全有關的手動、自動控制邏輯,同時將執行器的狀態反饋送到控制室,告知操作員。為了提高核電站繼電器設計的可靠性,在系統設計過程中,應對系統的控制信號進行分級,保持核級繼電器電路的獨立性,采用隔離設計防止故障在系統內的A/B 列間進行擴展,或者故障從非核級向核級系統進行擴展。本文對繼電器機柜的儀控分級進行探討,建立一套儀控信號分 的方法,對核級繼電器電路的電氣隔離設計進行剖析,并以安全注入系統( RSI) 在工程中的應用為例,詳細分析了核級繼電器控制電路的設計方法。 

           

          核電廠的儀控設備安全分級與其所執行的安全功能是密切相關的,HAD 102 /03 中對安全功能的重要性進行了分級,并對 9 個主要功能進行了細化分解成了 20 個安全功能條目。因此,應對每個系統所執行的安全功能進行確定,在基準設計工況的基礎上,分析出每個儀控設備所執行的安全功能,最終按照安全分級的原則,對儀控設備進行分級。“電氣儀控設備 和部件的安全分級是一種功能性分級”。因此儀控設備的安全分級是基于功能分級要求而面向具體儀控設計的分級結果,體現的是儀控設備對功能實現的重要程度,直接用于指導具體系統的儀控設計。較前期項目的安全分級,部分項目除了原有的 1E 級和 NC 級的分類,增加了 NC* 級,用于控制對安全重要、滿足 K3 鑒定的系統和部件,例如: 多樣化保護系統;火災探測、消防、通風部分設備; 為滿足 “特殊運行工況 ”以及“極不可能發生的工況”而使 用的部件等。

           

          在設計的過程中,根據原來所述原則可以確定儀控設備的安全分級,但是由于這種分級方法無法識別出實際并不執行安全功能的信號,而僅是為了儀控系統設計簡化而定義了安全級的設備,這為系統控制信號的優化和改進帶來困擾。為此需要對系統的各邏輯信號進行儀控分級,確保在核電廠安全運行的前提下進行控制信號的拆分,節約了采購和運營的投資。 儀控信號的分級流程可以簡單概括為:(1)按照原則確定儀控設備的安全分級;(2)識別出儀控設備在不同工況下所執行的安全功能,以及相應的邏輯控制信號;(3)對于系統穩態運行分析過程中的儀控分級,首先確定系統在正常運行時的狀態,包括各個設備的狀態( 如閥門的開/關與泵的啟/停) ; 然后根據事故中需要投入的系統安全功能,確定在事故處理過程中需要參與的設備及其動作過程,包括觸發設備動作的信號或是供操作員操作的信息; 最后確定全部相關儀控信號,并標注其執行的系統功能級別;(4)根據控制信號所執行的功能,按照前文所述方法確定其儀控信號分級。 

           

          繼電器控制電路的隔離用于防止安全級繼電器內部系統之間或與其他NC DCS系統之間的不利相互影響的措施。因此應在如下控制回路使用安全隔離裝置: (1)安全級繼電器與非安全級DCS電路的相互連接處; (2)不同冗余序列的安全級邏輯電路的相互連接處; (3)安全級繼電器與其他安全級電路的相互連接處。 信號的接口形式中繼電器機柜的外部輸入信號的接口形式主要包括以下: (1)非安全級 DCS 側輸出信號為有源信號,DCS 供電48VDC;(2)反應堆保護系統 RRP 側輸出信號為無源信號,單向,繼電器供電 48VDC; (3)安全級模擬控制系統 IPG 側輸出信號為無源信號,單向,繼電器供電48VDC; (4)BUP/ECP 側輸出信號為有源信號,BUP/ECP 供電 48VDC??紤]到 RRP、IPG 系統在執行安全功能時的安全級別 為最高,因此所需電源由核級繼電器機柜供電,容量為 1A,保證了安全功能執行時電源容量的可靠性和獨立性。電氣隔離對于上述信號間的數據交換,電氣隔離由隔離裝置和解耦回路實現。(1)隔離裝置是為了隔離兩個需交換邏輯或模擬信號的電路。應考慮隔離裝置中邏輯或模擬信號的流向,下 (上) 游回路的潛在事件不應引起上( 下) 游電路的破壞或故障,如短路、過電壓等。去耦電路用來保持相互交換信息的 A/B 列設備之間的電氣隔離,特別是安全列之間。當安全級 A/B 列 之間的去耦電路,采用在信號接收端增加去耦電源回路實 現; 當安全級 A( B) 列與非安全級 B( A) 列間,采用安全級 A/B 列間的去耦電路,然后信號從安全級 A( B) 列至非安 全級 A( B) 列的隔離電路實現。

          安全分級是核電站儀控設計的基本任務,儀控信號的功能分級取決于所執行的安全功能和重要性,本文結合庫頓電子在實際核電工程中的半數字化儀控方案,提出了一 個適用于核電站的儀控分級方法,并成功應用到了核級繼電器機柜的電路設計中,取得了良好的效果。 

           

                                                 

           

          ★庫頓產品簡介:KMB系列的電機正反轉控制模塊固態繼電器是專門為三相電機控制而開發的。體積小,便于安裝??刂苹芈钒壿嫽ユi、延時電路,正反轉之間切換時間大于40ms,避免可控硅沒有徹底斷開和可能的信號誤觸發而導致的損壞。模塊負載電流為10A,20A,負載電壓為48-440VAC,并內置RC吸收電路和MOV保護。廣泛應用于一些惡劣的使用場合,如電動執行器控制,包括蒸汽閥、流量控制、截流閥的執行機構中。 

           

          ★產品特性:

          小體積安裝

          額定負載電流:10A, 20A 

          12VDC、24VDC控制輸入 

          內置RCMOV保護

          三相兩控,內置延時電路、互鎖電路 

          引出端導線連接

           

          ★聯系方式:

          庫頓具有豐富的產品線和解決方案

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