功率运行主蒸汽隔离阀关闭的影响及运行响应
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摘 要：国内外核电厂近年出现了功率运行期间一台主蒸汽隔离阀（MSIV）关闭导致机组停机停堆甚至安注启动的事件，对电厂的运行造成了很大的经济损失，也带来了一定的安全隐患。本文通过对几起事件进行讨论，分析了福清核电厂功率运行期间MSIV误关可能导致的后果，并制定了相应的措施，以最小程度减少电厂的损失。
关键词：主蒸汽隔离阀；核电；安注
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.193
1 前言
福清核电的主蒸汽隔离阀连接蒸汽发生器和汽轮机，用于在发生SGTR或MSLB等事故时，将一二回路的蒸汽回路隔离，避免事故扩大。但是实际运行中出现了阀门误关事件。通过对同行电厂几起事件分析，可以看到功率运行阀门关闭后，将对立式蒸汽发生器水位产生较大影响，进而导致停堆停机。在特定的运行工况或瞬态下，有导致安注动作的可能。本文主要分析功率运行一台MSIV关闭的后果及运行影响策略。
几起典型事件：
（1）国内某1089MW电厂核功率52.2%Pn，清洁人员误碰其关限位开关而导致阀门关闭触发1 号蒸汽发生器水位低叠加汽水失配反应堆自动停堆，1号蒸汽发生器安全阀起跳。
（2）国内某900MW电厂，满功率，清洁工清洁MSIV阀座上的灰尘，误碰2号阀门关限位开关，导致阀门关闭。2号蒸汽发生器低低水位，反应堆自动停堆，并引起2号蒸汽发生器出口4个安全阀起跳。
（3）法国Bugey 2，满功率，寿期末延伸运行期间，在实行反应堆保护监督试验时3号蒸汽发生器MSIV关闭，导致蒸汽压力低和大量蒸汽流向1、2号蒸汽发生器，因为瞬态导致反应堆紧急停堆，蒸汽管线压力低触发安注。
（4）国内某650MW电厂，满功率，2号MSIV意外关闭，1号蒸汽发生器管道压力低&蒸汽流量高，触发安注。
（5）模拟机验证满功率运行，1号MSIV意外关闭，触发停机停堆信号。
2 MSIV故障关闭导致安注动作的理论分析
2.1 满功率时MSIV故障关闭对所在环路的影响
同行某900MW核电厂满功率时一个MSIV误关，导致该环路4个VVP安全阀开启，机组因蒸发器水位低低停堆停机。在瞬态过程中，4个VVP安全阀开启和GCTA开启时，最大蒸汽流量为：486*4+450=2394t/h<2442t/h，即理论上，仍未触发该环路蒸汽流量高的信号。因此，在紧急停堆瞬间不会引起安注。通过国内两个高功率电厂一台阀门关闭后的响应，也可印证该现象。
但如果安全阀开启后无法回座，在紧急停堆后，安全阀持续排热，故障环路蒸汽压力持续下降，将很可能出现故障蒸发器所在环路蒸汽管线间压差高或蒸汽流量高和一回路平均温度低低触发安注信号触发将使安注启动。因此，如果安全阀无法回座，需立即采取措施使安全阀强制回座，并向一回路注硼并后撤，避免安注风险。
2.2 满功率时MSIV故障关闭对其他环路的影响
某同行650MW机组因一个MSIV意外关闭导致发生安注、机组非计划停堆。该650MW机组采用两个环路，即2个蒸汽发生器，在一个环路MSIV关闭的一瞬间，另一个环路蒸汽流量由50%变为100%，触发蒸汽流量高&蒸汽管线压力低信号符合，导致安注系统动作。因为其为两环路电厂，其保护回路设计与我厂不完全相同，我厂无此问题。
根据SG水位控制特点，一台MSIV关闭后，蒸发器水位会快速下降，在10秒左右达到停堆值。机组停机停堆后，用汽大幅下降，相邻环路的GCT-c会快速开启带走反应堆热量，可以将机组控制在安全可控范围内。因此，在满功率运行时，不触发相邻环路安注动作。但是，在停堆前的瞬间，汽机仍在满功率运行，一台MSIV关闭后，需要另外两个环路蒸汽流量大幅增加，带走反应堆的热量，很可能会触发蒸汽流量高信号，如果此时叠加一回路压力低或者温度低，有一定的安注觸发风险。
法国 Bugey 2却在一台MSIV误关闭时，导致了安注信号动作。原因为何？因为其属于寿期末延伸运行阶段。延伸运行阶段，一回路温度会降低，二回路的蒸汽压力、蒸汽温度也偏低，汽机效率下降，满功率运行所需蒸汽流量增加，一旦出现一台MSIV关闭的瞬态，另外两个环路蒸汽流量大幅增加，导致安注风险也成倍增加。国内电厂对延伸运行研究较少，但是此部分风险需要充分关注。
2.3 低功率MSIV故障关闭后的影响
如反应堆在17%以下功率，根据GCT-a排放量324/1936*100%=
16.7%，即在该功率水平下，一个GCT-a的开启理论上足以维持SG的压力，带走反应堆热量，不会导致VVP安全阀的开启，甚至可能不会导致停堆。
但此时，需要立即进行降功率操作，减少故障蒸发器GCT-A排热。同时调整GCT-a使3个环路SG压力尽可能一致。如果不干预，故障蒸汽发生器的GCT-A可能持续开大，导致蒸汽压力持续下降，如果其压力比另外两台蒸汽发生器低0.7MPa，可导致安注动作。
3 100%功率平台全范围模拟机试验
手动关闭MSIV002VV，蒸汽发生器压力快速上涨，最高到达8.31Mpa，从开始关阀到停堆中间间隔11秒，由于蒸汽发生器水位低低停堆。另外两台蒸汽发生器压力最低降至6.4MPa，未触发安注系统动作。由于两台蒸汽发生器用于带走反应堆热量，蒸汽流量快速增加，瞬间超过蒸汽流量高定值，但未触发安注动作。
4 结论
通过上述分析，可知，一个MSIV故障关闭的安注风险是非常大的。高功率一台MSIV关闭后，压水效应马上显现，很大概率会很快触发紧急停堆，机组状态自动稳定。但如果机组处于延伸运行，安全裕量不足，很可能出现安注的工况。如果机组在低功率水平，MSIV突然关闭后，GCT-A旁排阀会快速开大，将导致该环路蒸汽压力下降。如果不及时平衡三台蒸发器压力，很可能触发安注系统动作，此时需要手动干预GCT-A，稳定环路蒸汽压力，并尽快降功率。作为运行人员，清楚MSIV的动作原理，在故障初期快速干预，确保机组安全运行。
作者简介：常亚飞（1987-），男，河南濮阳人，本科，工程师，研究方向：核电厂运行。
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