中国实验快堆380V应急交流 电力系统的可靠性分析
杨丽芳，杨红义，胡文军
（中国源子科学硬究院，北京102413）
播要：针对中国实验快堆380V应急交流电力系统的系统设计及功能，运用经奥故障树分析方法对其选 行可靠性评价，定性分析得到了导致系统失效的支配性最小割集，定量计算得到系统的不可用度为6.65E一12，以及最小割集重要度和灵敏度，从面对该系统的维修和试验提供参考.
关键调：应急紫油发电机：故障树：最小割集：灵敏度及重要度
中国分类号：TL43 文献标志码：A
文章编号：0258-0918（2010)04-0314-07
Reliabilityanalysisof the380VemergencyACpower supply system ofthe China experimental fastreactor
YANG Li-fang YANG Hong-yi HU Wen-jun
(China Institute of Atomic Energy. Beijing 102413 China)
supply system of the China Experimental Fast Reactor (CEFR) whose reliability Abstraet: According to the design and function of the 380 V emergency AC poweranalysis was pleted through fault tree method. The minimal cut sets were obtainedthrough the qualitative analysis. Unavailability which was also figured out throughquantitative calculation is 6. 65E - 12 and the importance and sensitivity were worked out. The results will provide reference to the maintenance and test of the system.
Key words; emergency diesel generator; fault tree; minimal cut set; sensitivityand importance
中国试验快堆在正常运行工况、预计运行事件 中国实验快堆应急电力系统的功能是保证（包括厂外电源全部丧失）和事故工况期间及事故工况后，向安全系统和其他安全导则规定的安全重要物项供应电力，使它们能够足够可靠
地执行其安全功能.
因此，应急电力系统的可靠性是保证其执行既定功能的重要特性，本文旨在应用故障树方法对CEFR的380V应急交流电力系统进行可靠性分析.在定性和定量分析的基础
建议. 出对该系统进行改进的方向和对安全运行的
在正常运行工况下10kV母线经过变压器给应急交流电力系统的盘柜供电，在应急工况下通过柴油发电机组G1S、G2S给应急交流电力系统的盘柜供电.在电源从10kV母线经过独立的变压器转换到柴油发电机组时，使 一部分负载卸载和重新加载.
1系统描述[12]
应急电力系统包含有产生和变换电力，以要物项所必需的系统和设备. 及将电力分配到需要电力的安全系统和安全重
在应急电源380V母线W1A、W2A上检测欠电压时，触发柴油发电机组启动，柴油发电机组启动并处于准备好状态：频率和电压达 到额定值，系统从优先电源到备用电源的切换开始正常运行，当柴油发电机组启动故障，或者没有处于准备好状态，欠电压时间小于7s优先电源供电的进线柜断路器保持闭合状态： 一旦恢复了优先电源，就马上中断柴油发电机组的启动，
380V应急交流电力系统设计分为互为瓦余的2个通道，2条母线（W1A、W2A）分别从不同的高压（10kV）每线经相互独立的变压器 T1A、T2A取得电力，事故工况下又有各自独立的备用电源（柴油发电机组），2个通道之间没有任何电气连接，实现了功能隔离，应急交流电力系统的主要负荷都分别接在2段母线上 也保证了它们供电的可靠性.
本系统设计的每一通道均有一套柴油发电机组，柴油发电机组用于在应急电力系统失去优先电源后，向安全系统的负载以及其他指定的非安全物项提供电源，保证安全级或安全相 关的设备执行其功能，因此应急柴涵发电机组及其辅助系统的可靠性对于快堆的正常运行和安全停雄有着至关重要的作用，
优先电源供电进线柜的断路器和柴油发电机组进线柜断路器之间的转换，既可以用位于 配电柜上的控制开关，也可以用位于主控室控制屏上的控制开关手动触发启动.
3系统逻辑模型[6]
变压器、1套柴油发电机组和1组配电柜.本 本系统的2个通道中，每个通通包含1台系统的配电装置设备主要是GCS低压抽出式配电柜，并按其系统设计成H11-I和H11-配电装置，每列配电装置由多台配电柜组成，每 台配电柜组成坚固的整体.H11-I列配电装置由03子项的10kV中压配电系统的H02A段的107AH号配电柜经过1250kVA三相干式变压器T1A供电：H11-Ⅱ列配电装置由03 子项的10kV中压配电系统的H02B段的208AH号配电柜经过1250kVA三相干式变压器T2A供电.
3.1系统边界
380V应急交流电力系统母线W1A、W2A上游边界：外电网（第一优先电源良乡变电站、第二优先电源中国原子能科学研究院西变电站）、应急柴油发电机组：系统下游边界： 10kV中压配电系统的H02A段的107AH号配电柜和H02B段的208AH号配电柜、计算机监控系统、主控室的报警信号以及用电设备.
3.2系统基本准则与假设
380V应急交流电力系统作为支持系统，每一条母线向各自通道的负荷供电，任务时间为24h.以下的说明及假设专门针对380V应急交流电力系统故障树模型的建立.
本系统用电设备（包括电源进线）均通量仪表实现配电间控制、保护、测量的功能. 过安装在配电柜上的一次控制和保护设备及测W1A、W2A两段母线进线断路器除能在配电道、托架等）等部件的失效.功能外，在主控室和远程计算机上也能对其进本身的失效. 行监测和报警.
系统分析中不考虑电缆系统（包括电缆通
柜上实现保护、测量、状态显示、操作和报警的系统分析不考虑电压互感器、电流互感器
假设负荷及负荷开关失效，对整个系统的
设备，按照其参与的不同功能分为不同的模块.
运行没有影响，只对该负荷支路有影响，因此负
荷及负荷开关的失效放在负荷所属系统中进行分析.
油罐供油系统是最复杂的部分，涉及的电子设备和阀门最多，2台抽油泵100%备用，本次分析不考虑泵之间的切换时间，围绕燃油抽 油泵失效（分为启动失效和运转失效）、抽油泵进出口阀无流量以及油罐阀门失效，分别按照各自不同机械回路和电气控制回路分别建模.
路负荷由正常电源供电，分析中偏保守不考虑 假设系统的初始状态为正常运行工况，各运行人员手动投人备用电源和恢复正常电源.
3.3分析简介
掌握的基础上，运用经典的故障树分析方法 在对CEFR380V应急交流电力系统深人对其进行可靠性评价.本次分析将故障树分为两大部分W1A母线失效和W2A母线失效，建树的模型相同（图1）：其中子故障树柴油发电机失效是难点，分为6组：启动系统（厂房的控 制盘、主控制室控制盘、辅助控制点）、排风系统、排烟系统、冷却系统、燃油系统和油罐供油系统（出现在柴油发电机带载超过8h）.其中燃油系统、冷却系统及油罐供油系统较复杂，除 机械部件外，还涉及电气设备，是本次建立故障树模型的难点.
以后故障树的修改和维护. 对于不同模块分别予以建模，这样有利于
4 380V应急交流电力系统故障 树分析
4.1系统顶事件
由于W1A母线和W2A母线是互为余的2个通道，因此分别予以建模，即故障树顶事件为W1A母线失效和W2A母线失效.
4.2系统故障树
应用RiskSpectrum软件建立故障树模型对系统进行分析.限于篇幅，仅给出W1A母线失效的主故障树（图1）.整个故障树包括61 个基本事件，39个门事件，23个失效及维修数据，
燃油系统分为过滤系统、油路系统和供油系统：分为3个子模块，分别予以建模.
水冷部分涉及补水电磁阀和排水电磁阀等电子 冷却系统分为水冷部分和气冷部分，其中
图1W1A母线失效的主故障树
Fig. 1 Main fault tree of W1A bus fsilure
4.3失效数据
效概率均为2.58E-06.柒油发电机带载超过小于8h的失效概率为1.04E-03，380V应急 8h的失效概率为1.24E-03；柴油发电机带载交流电力系统的失效概率为6.65E一12.
自己相关数据库，因此，本次分析380V应急交 由于中国实验快堆尚未投人运行，并未建起流电力系统可靠性，采用文献[8]所提供的相关失效数据.中国实验快堆的应急交流电力系统与一般电力系统类似，所以采用文献[8]的通用数据可以有效评估该系统的可靠性.
表1是顶事件失效的支配性最小割集以及其不可用度所占系统总失效的份额，
表2是W1A母线失效，主要支配性失效部件的重要度和灵敏度分析、
4.4故障树结果分析
通过分析可得到：W1A和W2A母线的失
Table 1 The minimal cut sets for W1A bes
表1WIA母线最小割集
序号 不可用度 份额/% 最小割集事件 事件接述2.40E06 93.16 EPA01-GRW1A-FF W1A本身母线失效2 9 94E09 0.39 EDG01-DVSCL-FF G15排水电破属启动控制团路失效EPA01-CBH1A-FF WIA母线高压断路器失效3 9 94E-09 0.39 EDG01-AVSCL-FF; EPA01-CBH1A-FF GIS补水电耐阀启动控别回路失效 WIA母续高压断路器失效7. 97E09 0.31 EDG01-FAG1S-FF EPA01-CBH1A-FF W1A母线高压断路器失效 G1S风扇失效EDG01-DSSIL-FF GIS排细消音器失效4.84E-09 0.19 EPA01-CBH1A-FF W1A母线商压新路器失效EDG01-PVG1S-FO G1S管路网门来开4. 80E09 0.19 EPA01-CBH1A-FF W1A母线高压新路器失效4. 42E09 0.17 EDG01-DVSCL-FF G15排水电磁阀府动控制回路失效7 EPA01-CBL1A-FF W1A母线低压斯路器失效8 4. 42E-09 0. 17 EDG01-AVSCL-FF G1S补水电庵阀启动控制间路失效EPA01-CBL1A-FF W1A母线低压断路器失效0 4 36E-09 0.17 EDG01-AVSCL-FF: EPA01-TRTIA-FF GIS补水电磁阀启动控制回路失效 应急1段变压器T1A失效EDG01-DVSCL-FF 10 4. 36E09 0.17 EPA01-TRTIA-FF G1S排水电磁润自动控回路失效 应急1段变压器TIA失效
表2W1A母线基本事件重要度及灵敏度
Table 2 The importance and sensitivity of basic events of W1A bus
序号 事件编码 事件描述 重委度 灵敏度 高阶灵敏度 抵阶灵敏度1 EPA01-GRW1A-FF W:A本身母线失致 9. 32E01 5. 81E01 2. 42E05 4. 16E072 EPA01-CBH1A-FF WIA母线高压新路器失效 3.63E-02 1. 37E00 3. 42E05 2. 49E06
续表
序号 事件编码 事件描述 重要度 灵敏度 高阶灵敏度 低阶灵敏度3 EPAI1-CBL1A-FF W1A母线低压断路器失效 1. 61E-02 1. 16E00 2 9SE06 2.54E064 EPA01-TRTIA-FF 应急I段变压器TIA失效 1. 59E02 1. 16E00 2. 9SE06 2.54E-06EDG01-DVSCL-FF GIS排水电磁阀自动控制 7.26E-03 1.07E00 2.74E-06 2.56E06路失效EDG01-AVSCL-FF G1S补水电磁属启动控制 路失效 7.26E03 1. 07E00 2. 74E-06 2. 56E06EDG01-FAG1S-FF G15风扇失效 5.82E-03 1. 06E00 2. 71E06 2.56E-067 EDG01-DSSIL-FF G1S排烟消音器失效 3.53E-03 1. 04E00 2. 66E-06 2.57E-068 9 EDG01-PVG1S-FQ G1S管路阀门未开 3.51E03 1. 04E00 2. 66E06 2.57E06G1S振水电磁阀10 EDG01-DVFCA-FF 接触答失效 3.01E03 1. 93E00 2. 65E-06 2. 57E-06
此存在一定的不确定性，为了更加科学地描述 由于基本事件的数据由统计处理得到，因计算结果，需要对系统不可用度进行不确定性分析.本次分析所用的软件提供5种可靠性参数的不确定性分布模型，根据分析中采用的基
数正态分布模型进行不确定性分析[，图2 本事件可靠性数据的形式，本次分析将采用对和图3是W1A母线失效的故障树模型不确定度：得到90%置信度的置信区间为[8.36E一07 5.95E-06]，中值为1.09E-06.
图2W1A母线CDF曲线Fig. 2 Cumulative density function of W1A bus
图3W1A母线PDF曲线Fig. 3 Probability density funetion of W1A bus
急柴油发电机的检查维修，首要保证进排水系统畅通，其次是抽油泵启动及运转功能完好，最后检查冷却系统和排烟系统.
5 结论与建议
通过以上分析，可以得到以下结论：
较高，可以很好地履行该系统的功能.如果发 380V应急交流电力系统（图4）的可靠性生故障，首先检查W1A母线本身，其次是高低压熔断器，最后检查柴油发电机组.每次对应
统更好地运行提供切实的维修方案：同时为中 本次分析，可以为380V应急交流电力系国实验快维安全调试及运行做参考依据，
