關於印發《福建寧德核電廠1號機組“因應急母線LHB失電導致手動停堆後撤”運作事件獨立調查報告》的函

福建寧德核電廠1號機組“因應急母線LHB失電導致手動停堆後撤”運作事件獨立調查報告

　　2019年7月5日，福建寧德核電有限公司（以下簡稱寧德核電）向國家核安全局口頭通告一起0級運作事件：福建寧德核電廠1號機組“因應急母線LHB失電導致手動停堆後撤”。此後，由於該事件與1號機組當晚出現的另一起異常：“應急母線LHA絕緣低報警”存在共因失效，寧德核電在7月8日提交的正式通告中，根據《國際核與輻射事件分級手冊》，將事件級別升高一級，界定為1級運作事件。

　　儘管本次事件並未造成實際核安全後果，但考慮到事件原因可能涉及多電廠共性問題,國家核安全局立即成立了工作組，組織專家于7月9-12日赴福建寧德核電廠對該事件開展了獨立調查。本次事件的根本原因分析報告將另行編寫，調查基本情況如下。

　　一、事件過程

　　本次事件大致可分為兩個事件和異常。一是7月5日淩晨出現的1號機組重要廠用水系統（SEC）4號泵電機（1SEC004MO）進線接線盒接地短路疊加電機開關熔斷器未能熔斷，導致應急交流母線（1LHB）跳閘失電的事件。二是7月5日晚間出現的1號機組SEC系統3號泵電機（1SEC003MO）進線接線盒接地故障（共因失效），以及在切泵後中壓配電系統出現諧振並進而導致電壓互感器損壞異常。

　　第一起事件發生前，1號機組處於功率運作狀態。

　　事件始發時間點為淩晨04:05:41，1SEC004MO接線盒C相出現接地故障，導致三相電壓不平衡；5秒後，接線盒A/C、B/C相間出現短路。

　　14毫秒後，1SEC004MO進線開關熔斷器A相和B相相繼熔斷，但熔斷器C相未能正常熔斷，隨後在熔斷器靠母線端發生三相短路，短路電流峰值為46kA。

　　269毫秒後，1LHB母線正常進線開關因過流保護動作跳閘。應急柴油發電機1LHQ啟動，但因母線短路故障，柴油機無法接入，1LHB母線失電。主控操縱員根據報警卡執行SOP事故規程。

　　04:06:08，SEC系統自動切換至1SEC003PO運作。

　　此後，機組根據SOP程式，向NS/RRA（雙相中間停堆工況RRA運作條件）模式後撤，並於05:09手動停堆，現場開展1LHB檢修工作。

　　18:39，1LHB檢修結束恢復送電。

　　第二起異常發生前，1號機組處於NS/SG（蒸發器冷卻正常停堆）模式。

　　異常始發時間點為當晚22:19:35，1SEC003MO接線盒C相出現接地故障，主控觸發單相接地和絕緣低報警。

　　22:43，主控啟動1SEC001PO、停運1SEC003PO，單相接地故障報警消失，但1LGA/1LGB/1LHA母線電壓均下降至約6.0kV，並開始出現小幅波動。

　　23:00，主控觸發進線或母線PT故障/配電盤故障報警，但 1LGA/1LGB/1LHA母線電壓恢復到6.4kV。現場檢查發現1LGA配電盤有焦糊味，主控啟動消防二級干預隊和消防隊。隨後對配電盤隔離檢修，發現電壓互感器損壞。

　　7月6日23:18，1LGA母線完成檢修送電。

　　7月7日00:36，主控確認機組狀態滿足SOP退出準則，退出SOP事故程式。

　　7月8日03:50，1號機組重新達臨界。

　　二、現場處理情況

　　事件發生後，寧德核電對兩台故障電機實施了更換或修復；對故障開關和母線電壓互感器進行了整體更換。

　　在初步分析認為故障電機絕緣子的絕緣能力低後，寧德核電及時開展經驗反饋，對電廠2、3、4號機組各抽一台SEC泵電機實施檢查，檢測絕緣子性能。

　　寧德核電排查了全廠SEC泵電機絕緣子材料情況，對採用老款材料的全部SEC泵電機絕緣子實施更換，並在更換前用絕緣防污複合塗料（PRTV）進行噴塗處理。

　　針對事件中SEC泵電機故障向應急母線擴展情況，寧德核電將電廠SEC泵電機的零序保護由報警改為跳閘，提高母線及開關安全裕度。

　　三、調查中的主要關注點

　　（一）現場環境條件與設備設計要求的符合情況

　　本事件中SEC泵的配套電機採購自佳木斯電機股份有限公司（以下簡稱佳木斯電機）。根據該電機的設備運作維修手冊，電機運作期間的環境條件為：泵房內溫度：-5℃～45℃；外部壓力：970.6mbar～1037.1mbar；最大相對濕度：100%；空氣品質：含鹽空氣；防水等級：噴淋；灰塵：大量。

　　SEC泵房為非密閉的廠房內部空間，上述設備運作環境條件中，主要需對溫度進行控制。福建寧德核電廠1號機組SEC泵房設置有DWS通風系統，可在泵房空氣溫度大於35℃時啟動換氣通風。機組運作中，主要根據DWS系統啟動和報警信號判斷泵房溫度。本次事件發生時，DWS系統未觸發報警，未出現異常環境狀況。調查組認為：泵房現場環境滿足SEC泵電機運作對環境的設計要求。

　　（二）SEC泵電機故障始發部件（絕緣子）相關情況

　　根據本事件相關報警、數據分析和設備解體檢修情況，SEC泵電機的絕緣子為故障始發部件，兩台電機的絕緣子均出現了不同程度的放電燒損情況（見附圖1），現場分析認為其原因是絕緣子的絕緣下降導致爬電。

　　上述絕緣子同樣由佳木斯電機提供，採用不飽和聚酯纖維增強塑膠4332（DMC）壓鑄成型。根據《不飽和聚酯玻璃纖維增強模塑膠行業標準》（JB/T 7770-1995），上述材料的性能並不滿足佳木斯電機于2009年10月1日發佈的《絕緣子技術條件（OEE. 058.001-2009）》企業標準要求—“4.4 絕緣子材料性能 吸水性（23±1℃）≤20mg，浸水24h後絕緣電阻≥1.0×10⁷MΩ”。

　　調查組查閱了上述電機的維修記錄，發現此前在預防性維修後的再鑒定中，該電機的絕緣、吸收比、極化指數多次出現不滿足驗收標準要求的情況。出現此情況時，電廠一般會使用壓縮空氣吹掃電機定子膛，並再次測量電機絕緣、吸收比和極化指數直至確定滿足要求。調查組認為，上述預防性維修記錄表明，在潮濕環境下，SEC泵電機絕緣子的絕緣性能出現了下降。

　　此外，根據調查中電廠提供的一份函件，陽江核電有限公司曾向佳木斯電機發函詢問該廠家生産的SEC泵電機絕緣子的凝露問題，佳木斯電機在回函中表示，“2012年，佳電對絕緣子材質改進優化進行了調研，為了進一步改善絕緣子的耐電壓性能，會同供應商對絕緣子進行改進。現核電電機絕緣子是採用電氣絕緣性能更優良的樹脂基活性複合物DX[1969]材質澆鑄而成。”

　　福建寧德核電廠3、4號機組的SEC泵電機同樣採購自佳木斯電機，但由於採購較晚，絕緣子已採用新型材料。根據調查中查閱的預防性維修記錄，3、4號機組SEC泵電機維修後的絕緣性能鑒定試驗情況優於1、2號機組。

　　綜上，調查組認為：佳木斯電機製造SEC泵電機所使用的老款絕緣子材料未能滿足相關設計要求，在SEC泵房的環境下易於出現絕緣性能下降，導致兩台SEC泵電機相繼共因失效。寧德核電在此前SEC泵電機預防性維修工作中，未能深入識別絕緣性能頻繁降級的深層次原因，是上述失效的促成因素。

　　（三）1SEC004PO泵電機的供電開關熔斷器C相未正常熔斷

　　福建寧德核電廠1號機組的設計中，即使SEC泵電機發生相間短路故障，電機開關1LHB802中的熔斷器以及綜保裝置的過流保護和過負荷保護均可隔離短路故障。

　　在本次事件中，熔斷器A相和B相正常熔斷，但熔斷器C相出現異常（熔斷器C相沿上表面有電弧放電痕跡，絕緣層破壞，形成導電通路，見附圖2）。熔斷器C相未能正常熔斷，且發生了電弧放電，是故障向應急母線擴展的主要原因。

　　調查組認為：電氣保護系統中，熔斷器的作用就是在故障發生時防止其蔓延，且通常被認為是高可靠性的保護設備，因此應確認其能夠實現設計功能。本事件中，熔斷器的故障模式較為少見，有必要進一步分析確認故障原因，並實施相應的排查和糾正行動。

　　（四）電機零序報警和過流保護的設置選擇

　　福建寧德核電廠SEC泵電機的零序保護存在兩種設置，一是動作于報警，二是動作于跳閘。電廠實際運作中，SEC泵電機綜合保護裝置通常將零序保護投報警位。除零序保護之外，綜保裝置還設置有過流保護和過負荷保護動作于跳閘，這兩個保護在電廠FSAR文件中有相應描述。

　　本次事件發生後，寧德核電實施糾正行動，對SEC泵電機的零序保護由投報警改為投跳閘，以提高母線及開關安全裕度。調查組通過調研分析，並與設計人員溝通，認為福建寧德核電廠1號機組的中壓應急配電系統為中性點不接地系統，在SEC泵電機發生單相接地故障時，設計中應允許SEC泵短時間帶故障運作，以保證系統的整體功能，並給操作人員留出故障排查時間。

　　調查組認為：鋻於電廠目前SEC泵電機絕緣子的絕緣性能和供電開關熔斷器狀況，將SEC泵電機零序保護由投報警改為投跳閘作為臨時糾正行動是可以接受的，但應在相關設備隱患消除後儘快將零序保護恢復投報警，保證系統的整體安全性。

　　（五）電壓互感器發生諧振的情況

　　在本次“應急母線LHA絕緣低報警”異常中，1號機組SEC系統3號泵電機發生C相單相接地，隨即帶故障兩相運作了約24分鐘，此後操縱員切除了該故障泵。但是，由於切換瞬間三相電壓突變，中壓配電系統對地電容與LGA母線電壓互感器（PT）高壓側接地點形成放電回路，從而導致PT快速飽和，此時PT電感下降引發與對地電容的諧振現象，並最終導致PT損壞。

　　調查組認為：事故分析表明，1號機組中壓配電系統中性點採用不接地方式，與PT諧振的發生存在一定的關係。相關單位應結合本次異常，進一步分析諧振産生機理，研究應對措施，必要時優化改進相關設計。

　　四、事件原因分析

　　調查組通過人員訪談、資料查閱和現場踏勘，認為發生本次事件的主要原因是SEC泵電機絕緣子材料在潮濕環境下絕緣性能下降，從而發生單相接地並引發相間短路故障；重要促成原因是SEC泵供電開關熔斷器C相未正常熔斷且發生電弧放電。上述兩個原因疊加，導致SEC泵開關小室內空氣絕緣下降，最終引發應急母線LHB三相短路並失電，使得SEC泵電機電氣故障擴展至上游母線。

　　在當晚發生的異常中，另一台在運的SEC泵發生共因故障被切換後，採用中性點不接地配置的中壓配電系統發生電壓互感器與對地電容之間的諧振，並導致電壓互感器損壞。

　　本次事件處理過程中，電廠操縱員根據LHB失電報警卡進入SOP事故規程，及時向NS/RRA模式後撤，並在機組功率降低至P10以下後實施了手動停堆。調查組核查了事故規程執行記錄，相關人員操作符合規程要求。

附圖1 SEC泵電機絕緣子放電燒損情況

附圖2 熔斷器C相表面絕緣層破壞和電弧放電情況

　　附件：

主送單位名單

　　生態環境部華北核與輻射安全監督站

　　生態環境部華東核與輻射安全監督站

　　生態環境部華南核與輻射安全監督站

　　生態環境部東北核與輻射安全監督站

　　生態環境部核與輻射安全中心

　　北京核安全審評中心

　　中機生産力促進中心

　　蘇州核安全中心

　　中國核工業集團有限公司

　　中國廣核集團有限公司

　　國家電力投資集團有限公司

　　中國華能集團有限公司

　　中國核能電力股份有限公司

　　中國廣核電力股份有限公司

　　中國核電運作管理有限公司

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　　江蘇核電有限公司

　　遼寧紅沿河核電有限公司

　　福建寧德核電有限公司

　　福建福清核電有限公司

　　陽江核電有限公司

　　臺山核電合營有限公司

　　廣西防城港核電有限公司

　　海南核電有限公司

　　三門核電有限公司

　　山東核電有限公司

　　華能山東石島灣核電有限公司

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　　上海核工程研究設計院

　　清華大學核研院

　　核動力運作研究所

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