红沿河核电站3、4号机组RGL电源柜的设计与调试

摘要：红沿河3、4号机组RGL电源柜的设计，参考了秦山二期和大亚湾核电站棒控系统电源柜的设计特点，采用“一带四”方案，即一组电源机箱控制四台CRDM的运行。文章对RGL系统进行了描述，还介绍了RGL电源柜的功能、工作原理和硬件设计，并采用NI虚拟仪器采集信号和进行系统调试。实验结果表明，设计的电源柜功能正常、电流波形稳定，达到了设计要求。
关键词：反应堆；控制棒；模拟负载；驱动控制；LabVIEW

0 引言
控制棒控制与棒位系统(RGL)作为主要的反应堆控制系统之一，对核电站的安全运行和提高电站负荷因子起着重要的作用，并且它还与电站的效益密切相关。而电源柜(PWE)作为RGL中的关键设备，用于提升、下降和保持控制棒束，使反应堆稳定运行在某一功率水平下，实现反应堆的起堆、运行和停堆。
在秦山二期棒控系统中，电源柜设计采用“一带一”方案，一组电源机箱(三个电源机箱)只控制一台控制棒驱动机构(CRDM)的运行。在大亚湾棒控系统中，电源柜设计采用“一带四”方案，一组电源机箱(四个电源机箱)控制四台CRDM的运行。红沿河3、4号机组RGL电源柜参考了秦山二期和大亚湾的设计特点，采用“一带四”方案，一组电源机箱(三个电源机箱)控制四台CRDM的运行，这大大降低了成本、减小了设备的重量和占地空间。

1 系统描述
RGL棒位控制采用上位机、下位机结构，上位机控制柜(UP)包括平均温度调节和停堆棒束控制子系统(UPAT)、功率控制子系统(UPP)和功率控制监视单元(USP)。下位机电源柜包括控制逻辑(LCS)和可控硅及其控制回路(即CRDM线圈供电回路)。UPAT／UPP接受来自主控制室、过程仪表系统(SIP)、汽机调节系统(GRE)以及中断电路的命令和状态信号，产生相应的棒位移动方向和移动速度命令，并传送到下位机PWE。PWE接受来自UP总线上的子组升／降指令，按特定时序向CRDM各线圈供电，激发保持线圈、传递线圈和提升线圈，实现控制棒的提升或下降。
在红沿河3、4号机组中，每个机组有61束控制棒束(RCCA)，对应61台CRDM，因此一个机组需要16个PWE。在这16个PWE中，除了一个PWE控制一束棒运行外，其余每个PWE控制一个子组四束棒的运行。

2 系统设计
2．1 电源柜主要功能和工作原理
每个PWE接受来自UP总线上的棒位移动命令，结合来自供电回路和某些就地信号后，完成以下这些功能：1)循环功能：产生各线圈电流定值；产生电流定值序列。2)监视功能：检查UP命令的有效性；监视供电回路的工作状态；接收线圈电流反馈信号，监视电流动态特性。

电源柜结构工作原理图如图1所示。260V三相交流电压来自CRDM龟源系统(RAM)，经过三相半波整流电路变换成带谐波分量的支流向线圈供电。220V交流正常电源和配电系统(LMA)经过变压器板一部分到电源和相位参考模块，一部分到直流电源，一部分到电源风扇。220V不间断直流电源系统(LNE)为辅助电源。电源和相位参考模块给电源模块提供电源，直流电源将220Vac电源转成24Vdc电源，给PLC提供电源。PLC接受来自控制逻辑柜的棒位移动命令，产生相应的移动时序信号，控制电源模块输出电流的定值、波形和变化时序，进而控制CRDM钩爪的动作序列，实现控制棒的移动。
2．2 电源柜硬件描述
一个电源柜主要由以下部分组成：1)3个电源机箱(BCP)：分别是SG电源机箱、MG电源机箱和LC电源机箱。一个BCP由1个电源和相位参考模块、4个电源模块组成。其中控制一束棒的电源柜BCP是由一个电源和相位参考模块和一个电源模块组成。电源和相位参考模块给电源模块提供电源，电源模块用来产生和控制CRDM线圈的电流。2)2个变压器板：滤波整流220Vac电源，提供24Vdc电源。3)2个直流电源：将220Vac电源转为24Vdc电源。4)循环仪可编程控制器：完成循环功能和监视功能。5)人机接口面板(HMI)：能够使操作员控制局部的控制棒的运动，完成测试训练和检查设备的可用性和状态。6)机柜风扇：抽出机柜里的热量，保证循环仪和电源模块在正确的温度范围内操作。7)PLC风扇：给PLC提供冷却。
2．3 CRDM运行程序
线圈通电时序由电源柜PLC产生，并向每个电源机箱发出电流指令，电流指令对应三种电流定值，分别为“零电流”、“小电流”、“大电流”三种。各线圈通断次序和电流脉冲波形如图2所示。

三种线圈小电流、大电流定值分别为：保持勾爪线圈大电流为8 0．3A；小电流为4．7 0．2A；传递勾爪线圈大电流为8 0．3A；小电流为4．7 0．2A；提升线圈大电流为40 1．6A；小电流为16 0．6A。通过PLC发出正确的电流指令，即可实