核电厂稳压器电加热器典型故障与改进措施

核电厂稳压器电加热器典型故障与改进措施

李政佳

福清核电有限公司  福建 福州  350300

摘要：保持核电厂稳压器电加热器的正常工作，与核电厂的安全、稳定运行息息相关。本文主要围绕核电厂稳压器电加热器典型故障及改进措施展开论述，首先概述了稳压器电加热器的具体内涵；其次分析了稳压器电加热器的典型故障，并提出了相应的整改措施；最后列举了一项典型故障案例。

关键词：核电厂，稳压器，电加热器

对于一个核电厂来说，核反应堆是它的“心脏”，而“心脏”的“起搏器”就是稳压器。稳压器作为压水堆核电站中的关键性设备，发挥着维护系统压力的重要作用，而且稳压器是处在汽水两相状态下的一项主设备，在上部存有一定的容积汽枪，依据存在的负荷差异，相应的水位会在20%-60%之间进行变动。主要通过底部电加热器以及顶部的喷淋设备来维持水汽平衡，如果功率波动相对比较正常，将主冷却剂系统控制在规范的压力变化范围内，从而更好保障反应堆一回路的压力稳定，防止出现紧急停堆。如果多根稳压器电加热器同时出现故障，就容易致使反应堆冷却系统的运行压力产生较大波动，进而导致非计划停堆，严重影响着机组的经济性与安全性。

1、稳压器电加热器的相关概述

就国内M310型号的水堆机组稳压器而言，其底部的电加热元件有63根，总共分为6组，每一根电加热元件的功率是24KW，其中3根作为备用，在稳压器下封头处将稳压器插入其中，从而与稳压器内部的水源实施直接的热量传导。在这6组中，4组属于固定式类型，也就是恒功率输出，剩余2组属于比例式类型，也就是根据压力输入电力信号，再按照一定比例进行输出，整体的功率是1440KW，实际的功率分配为：A、B组是固定式，总功率是432KW；C、D组是比例式，总功率同样是432KW；E、F组是固定式，总功率是572KW。固定式电加热器具体应用于启动或瞬态过程，比例式电加热器实际用在对小范围的稳压器出现的偏差进行补偿。在反应堆稳态功率的运行过程中，通过比例式电加热器能够在补偿热量损失的同时，对连续喷淋造成的蒸汽冷凝加以补偿。而且稳压器电加热器的输出功率，应当和稳压器压力与压力整定值间的差值形成比例。

2、核电厂稳压器电加热器典型故障及改进措施

2.1稳压器波纹管保温盒与电加热器接线柱过近

通过分析实际的稳压器电加热器分布情况，可以发现在63根电加热器中，7根安装于内环，所以针对稳压器波纹管保温盒的安装与拆除，就很容易导致波纹管保温盒与加热器接线柱之间的距离过近，甚至出现相碰。而一旦二者间的距离出现过近的情况，出现热空气自然对流，提高了密封加热器接线柱材料的温度，由此引发破裂，如果潮气自破裂处入侵，将会大幅度降低加热器的绝缘性能；在机组功率运行中，波纹管保温盒外部会出现高温，以致于会灼烧加热器接线柱处的绝缘皮，引起加热器接地短路；对于波纹管保温盒的拆卸与回装，极有可能会割破加热器接线柱的绝缘皮。

要想真正消除由于加热器接线柱和波纹管保温盒的间距过近而产生的影响，可以在波纹管保温盒外部和加热器接线柱处分别开设一个小口，这样不仅能够有效提升波纹管的保温性能，而且还能够拉开保温管外壳和接线柱之间的距离，并且在＃３、＃４机组的多次验证下，证明这一方法的效果较为明显，并未再出现因为加热器接线柱与波纹管保温盒相碰而造成的密封材料破裂、上游电源开关跳闸等现象。

2.2稳压器电加热器散热器的加装

根据RCC-E标准，稳压器下部的温度应控制在50℃，以此来增强加热器接线柱端部的密封性。对此，可以就稳压器电加热器采取对应的辅助措施，从而促使加热器接线柱的局部温度在50℃以内。

为了使电加热器连接部位的热量得到有效散失，更好保障其接线柱端的密封功能，可以将散热器安装在加热器接线柱外部的套管上，进而使电加热器在实际运行环节的电气特性得到充分满足。具体可将散热器进行拆分，拆分成两瓣之后再将其设置在RCP稳压器电加热器的电缆管外部，同时根据既定的距离对散热器做紧固处理。因为稳压器底部的安装空间并不宽裕，所以在安装进程中要注意避免与电加热器接线柱的相互碰撞，从而防止距离出现变化而降低加热器的电气密封性。

2.3防火包裹中Ｂ列稳压器电加热器电缆高温烧毁

针对稳压器电加热器的调试阶段，B列电加热器的电缆在进行防火包裹时由于温度过热而被烧毁，造成了加热器电缆的短路，最终引发上游抽屉过流跳闸的现象。

稳压器电加热器是一种功率较大的电气设备，每一根加热器的电流均超过60A。所以务必要做好对B列加热器电缆的防火处理。如果有13根电加热器，那么集中于一列防火包裹中的线芯会有26个，通电运转之后必然会释放出大量的热量，以致于电缆温度过高被烧毁。通过讨论，可以使B列加热器电缆共用电缆桥架，并刷上一层防火漆，改变了以往使用防火包裹实施防火处理的方式。而且在多次检修与验证下，这种方法的确能够增强防火性能，并且后续没有再出现此类问题。

过程中需要注意的是，应当涂刷两种型号的防火漆，比如优先刷一层RS90A型的防火漆，次数为6次，每次要间隔24小时。通过验收之后，再刷一层RS90DF型的防火漆，次数为5次，每次需间隔12小时。

3、核电厂稳压器电加热器典型故障案例分析

3.1稳压器电加热元件故障问题

某核电厂在正常运行过程中，其2号机组在对稳压器电加热器进行调试时发现，部分型号的电加热元件出现了失效不可用的情况。随后，改核电厂组织工程公司、相关设备制造单位、电加热器供货商、设备安装方等成立了联合调查组共同到现场展开查看，在初步了解了有关情况与事件过程后，得出如下结论：

（1）出现故障的电加热器并没有安装翅状散热器。

（2）保温层外部包裹存在缺陷，可以明显看到缝隙，和既定的保温安装标准并不相符，以致于在电加热元件表面受到热辐射作用时，其温度会急速升高。

（3）一些加热元件使用的保温层过厚，甚至包裹住了加热元件的散热部位，对其散热效果造成了不利影响。

（4）现场既有的通风设计不规范，导致无法呈现出良好的散热效果。而且电加 热元件电缆的绑扎比较随意，在很大很程度上抑制了热量的散失。

热态试验过程中，通过观察热成像仪发现稳压器底部个别部位的表面温度高达近300℃，远高于稳压器电加热器所需要的具体温度值。

3.2针对此次故障的解决措施

（1）安装翅状散热器

因为根据RCC-E标准，稳压器连接头的温度要小于50℃，而通过验证供货商提供的翅状散热器性能，安装散热器之后可以使稳压器连接头的表面温度有效降低到40℃。

（2）对防火包裹层进行调整

对稳压器底部的保温层做出重新缠绕封扎处理，应使保温层与焊接法兰面并齐，并且不能留有缝隙。

（3）重新固定排列所有电加热元件自带的电缆，以此来增加散热面。

（4）对通风管口与通风口的位置进行调整，从而增大稳压器底部的通风量。

结语：综上所述，稳压器电加热元件在核电厂的整体运行中发挥着十分重要的作用。文章以核电厂稳压器电加热器典型故障与改进措施为中心，通过对稳压器电加热器的具体内涵进行概述，能够使相关人员形成对稳压器电加热器的全面了解；通过对稳压器电加热器的典型故障及改进措施进行分析，能够使相关人员充分认识到实际的故障问题；通过列举具体的稳压器电加热元件的故障案例，能够为核电厂之后针对稳压器电加热元件的优化提供有效参考，进一步提升核电厂的安全性能，更好保障核电机组的经济、稳定、安全运行。

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