M310核电机组常规岛大量漏氢的应对措施探讨

M310核电机组常规岛大量漏氢的应对措施探讨

罗艺

中核核电运行管理有限公司  314300

摘要：M310核电机组所采用水氢氢发电机的特点，以某核电机组在大修结束后启动时，发电机密封油系统过滤器的堵塞导致发电机内的氢气大量泄漏至常规岛厂房中为例。本文阐述发电机出现氢气大量漏氢时，如何及时发现漏氢以及机组可以采取的措施来限制机组出现漏氢后的后果。重点给出了当班运行值在出现该种事故的情况下的应急措施，确保机组在出现大量漏氢时，通过运行的紧急有效的干预，避免已出现事故的恶化，尤其是氢爆。

关键字：发电机；氢气；漏氢；应急措施

1  概述

某核电厂M310核电机组的发电机是上海发电机有限责任公司引进美国西屋公司世界级技术基础上，对已成熟投产的600MW产品进行优化后设计制造的国产核能汽轮发电机，发电机的型号为QFSN-660-2型（QF—代表汽轮发电机；S—代表定子水内冷；N—氢内冷；660—额定容量为660MW；2—代表两极），这种型号的发电机为三相交流两极同步式发电机，其发电机采用了水氢氢的冷却方式（发电机的定子绕组为水内冷却，转子绕组为氢气内冷，定子铁心及其结构部件为氢气冷却）。

2 事件背景

常规岛可能出现氢气大量泄漏易发生在发电机密封油系统故障或者发电机氢气供应系统的管道或阀门出现大量泄漏。

2.1 某核电厂M310机组大修后冲转时漏氢

2013年3月，某核电厂M310机组汽机打闸以后惰走到623转/分时，其主控室触发了氢油压差低和空/氢侧直流油泵启动的报警，查看电厂计算机系统中氢油压差最低到9.4kpa，按照厂家给出的试验结果（发电机的密封油压力必须至少要高于发电机内的氢气压力20KPa才能确保密封发电机内的氢气），而此时出现的报警表明，此时的压差下发电机密封油已经不能密封住发电机里450KPa的氢气。而主控室的运行人员又发现了发电机密封油系统空侧油箱的另一台排烟风机已经自动启动，两台排烟风机同时投入运行，但是排烟风机的入口没有办法建立起负压，这种现象表明发电机里的氢气已经通过发电机轴承的腔室大量往外溢出。在现场工作的现场人员向主控汇报9瓦处有气带油雾往外喷出，且有烟雾。主控操纵员在电厂计算机系统中查看趋势，发电机里的氢气压力正在下降。主控立即要求现场人员用专用仪表测量排烟风机出口母管的氢气含量浓度已经高达量程的100%。为了确保现场人员和机组的安全，立即按照规程开始执行发电机的紧急排氢工作；随后主控人员发现发电机的氢油压差报警（定值：35kpa）消除，现场人员接主控通知后停止了排氢；现场人员检查后发现空侧密封油泵出口母管的正常压力值为0.72-0.74MPa，而现在已经高达至0.9MPa，根据以上现象，判定为空侧密封油过滤器堵塞，现场人员迅速按照规程进行了过滤器的切换。发电机的氢油压差恢复到了正常值84kpa；发电机的空侧过滤器切换成功后，现场人员用专用仪表检测空侧排烟风机出口母管的氢气含量为0。至此发电机大量漏氢结束，整个时间持续了10分钟，大量氢气从发电机轴承泄漏至常规岛8.3m平台，幸好没有遇到明火，否则后果不可估量。

3 机组可采取措施及运行的响应

针对以上氢气泄漏的事故，机组上已经采取了部分措施要预防类似事故的发生，下边就机组在氢气泄漏后果限制的措施及运行在机组可能发生氢漏时的事故预想进行分析总结。

3.1 机组可采取的限制氢气泄漏后果的措施

1. 增加氢气探测器，报警送主控

在常规岛氢气隔离区安装灵敏的氢气探测器，报警信号直接送至主控报警光子牌。此项措施针对阀门或者管道存在的泄漏。

2. 将中间控制室的氢气汇流母管压力低报警移至主控

由于运行值在主控室人数的配置有限，以及氢气泄漏往往在机组的启动时的瞬态发生，此时机组存在的工作较多，中控室的报警可能不能起到第一时间起到提醒操纵员的作用。此措施可以防止发电机未进行补氢时氢气生产与分配系统供氢管路泄漏导致的漏氢事件以及正常运行时现场对发电机进行补氢操作的另外一个监视手段。

3. 在主控室配置厂区/房保安分布图

在主控室配置厂区/房保安分布图，在图上注明每个点的电话。在发生常规岛氢气泄漏时，可以第一时间采取厂房控制，禁止无关进入厂房。此措施也是漏氢紧急干预时的一个要点。

4. 常规岛氢气隔离区的设备防爆化处理

氢气爆炸需要的氢氧混合及点火点。以此对氢气隔离区的设备进行防爆化处理十分必要。否则照明、电话等会成为氢气爆炸事故的直接原因。现场发电机腹部的照明已经采取了防爆灯，但是和该灯仅仅1米的照明灯还是普通灯，需要进一步采取防爆措施。

5. 隔离区的电线电缆老化检测

隔离区电线电缆处于常规岛高温高湿的环境下，老化在一定程度上比正常速度快，应对其绝缘老化建立管理程序，防止由于绝缘老化引起放电的现象。

6. 隔离区内阀门放碰撞火花处理

由于截止阀操作比较困难，需要采用F扳手等辅助工作。在工具与阀柄接触时可能会有撞击火花。而F扳手为整个厂房区域使用，对其进行处理比较困难。以此采取在阀门手轮添加镀层或者套上防护套。

3.2 运行在机组可能发生氢漏时的事故预想

1、事前预防

充分利用工前会和风险分析的风险控制工具，常规岛氢气的大量泄漏经常发生在机组大修启动过程和机组寿期末，此时开展与氢气相关系统的工作开始前，更应注重工前会的作用，对可能的风险进行分析，识别风险所在，并做好事故预想。充分利用电厂计算机系统，在开工前组好相应的趋势曲线。

2、现场确认

主控的发电机氢气压力趋势异常或者出现氢气相关的报警，立即要求常规岛现操就地查看，并初步测量氢气浓度。现场在进行确认的时候要至少两人一起去，防止氢气浓度高引起窒息的人员伤害事故发生，并将身上可能引起爆炸的设备卸除。

3、报警并建立警戒区

在确认常规岛发生氢气泄漏后，立即联系厂房保安值班室的保安，进行厂房控制；利用主控广播和常规岛现操对厂房人员进行警报和疏散，减少不可控因素和风险点。

4、消除火种

主控在确认常规岛发生氢气泄漏时。停止所有用火作业和消除可能产生火花的活动。应尽可能避免常规岛的阀门操作，尤其是隔离区区内的，防止出现火花或者明火；避免拨打可能存在氢气区域的非防爆电话。现场要关闭手机，操作氢气隔离区的阀门时应小心，避免因碰撞而出现火花。

5、卸压排放

迅速组织人员对发电机进行紧急排氢操作，尽快降低发电机内的氢气压力，以减少在厂房内的氢气泄漏量，减缓氢气达到爆炸极限的速度，限制氢气泄漏的后果。

6、控制泄漏源

结合现操的汇报，主控要迅速判断出漏氢原因，尽快排除故障（恢复失去的密封油或排掉发电机内的氢气甚至用二氧化碳置换或者隔离氢气源），把机组控制在稳定安全状态。

7、稀释泄漏区的氢气

在确认厂房外边无动火作业和火点后，手动缓慢开启厂房门窗，进行换气，尽快降低厂房内的氢气浓度。将潜在危险迅速消除。

4 小结

现在大型机组多采用氢气冷却技术。但氢气同样具有良好的渗透性，易泄漏。本文全面分析针对常规岛发电机大量漏氢的日常防范措施及事故发生后的应急干预措施，并可拓展至核电厂运行技能的全面提升，总结了机组对氢气泄漏采取的措施，尤其是发生泄漏时运行应采取的行动，为机组安全稳定运行提供了相应的事故预想。

作者简介：罗艺（1989年6月出生），男，重庆市巴南区人，中核核电运行管理有限公司从事核电运行工作，工程师。

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