任 濤 趙 軍 韓雪華

（中廣核核電運營有限公司）

0 引言

本文結合某CPR1000核電廠的核島380V交流應急電源系統(tǒng)（LL*）配電盤中間繼電器的替代換型工作，對如何評價商品級中間繼電器滿足核級要求以及如何保證后繼再供應備件的質(zhì)量一致性進行分析與評估。具體對安全功能分析、關鍵特性分析、鑒定評估、商品化檢證等評估內(nèi)容如下。

1 安全功能分析

根據(jù)RCC-E中對電氣設備安全級1E級的設備鑒定要求，電儀類設備的鑒定等級可分為K1、K2、K3。

K1：質(zhì)量鑒定程序用于保證安裝在安全殼內(nèi)的設備在地震荷載和正常、事故和／或事故后環(huán)境條件下仍能執(zhí)行其規(guī)定的功能。

K2：質(zhì)量鑒定程序用于確保安裝在安全殼內(nèi)的設備在正常環(huán)境條件下和地震載荷下能執(zhí)行其規(guī)定的功能。

K3：質(zhì)量鑒定程序的目的是確保安裝安全殼外的設備在正常環(huán)境和地震載荷下以及某些項目規(guī)定的事故工況下能完成其指定的功能。

中間繼電器的原理圖見圖1，在線圈兩端施加工作電源，當電壓達到中間繼電器動作電壓時，線圈吸合動觸點，使得中間繼電器觸點狀態(tài)改變。

根據(jù)中間繼電器所在盤柜或箱體的鑒定等級，同時結合中間繼電器所用于控制的下游設備的鑒定等級，確認中間繼電器所用滿足的鑒定要求，即中間繼電器具體所執(zhí)行的安全功能。以CPR1000核電廠的核島電氣廠房為例，中間繼電器的安全功能為：在正常環(huán)境條件下和地震荷載下保證繼電器在動作（釋放）電壓范圍內(nèi)，繼電器觸點能夠可靠動作（接通或斷開）。中間繼電器工作原理如下圖所示。

圖 中間繼電器工作原理圖

2 關鍵特性分析

通過對以上中間繼電器的安全功能分析，確認中間繼電器為了執(zhí)行規(guī)定的安全功能所需要具備的關鍵特性。中間繼電器的常見關鍵特性如下，具體還需根據(jù)中間繼電器的使用環(huán)境等因素加以選擇。

1）中間繼電器插針與插座接觸電阻：中間繼電器通常與插座配套使用，一般為插接，兩者接觸是否良好直接影響中間繼電器功能。該接觸電阻須滿足現(xiàn)場實際控制回路的電源或負載要求。

2）線圈電阻：線圈電阻是直接評價線圈性能是否完好的重要性指標。各廠家因其設計不同，相同規(guī)格的中間繼電器也會存在線圈電阻偏差較大的情況，但各廠家的線圈電阻均有自己的設計范圍，超出該設計范圍可評價該中間繼電器不合格。同時中間繼電器的換型還須考慮線圈電阻變化對回路觸點和工作電源的影響。

3）觸點接觸電阻：觸點接觸電阻是直接評價觸點性能是否完好的重要性指標。目前市場上的中間繼電器觸點材料常見的有Ag、AgNi等，新生產(chǎn)的中間繼電器在出廠時，觸點接觸電阻一般均在100mA以下，但由于加工工藝、材料、使用環(huán)境等因素的差異，各廠家相同規(guī)格的產(chǎn)品質(zhì)量差異較大。

4）觸點容量：各廠家之間相同規(guī)格中間繼電器的觸點容量差異較大，觸點容量直接影響對控制設備的適用性，故該參數(shù)須滿足現(xiàn)場實際負載要求。

5）動作電壓：因現(xiàn)場實際可能因為工作電源偏差、中間繼電器線圈回路分壓等因素的影響，最終導致中間繼電器線圈兩側的實際工作電壓與額定電壓不一致，故須保證中間繼電器的動作電壓值要滿足回路實際使用條件。通常中間繼電器的動作電壓在80%的額定電壓以下。

6）釋放電壓：中間繼電器的設計一般均滿足大于5%或者10%的額定電壓的設計要求，如現(xiàn)場有特殊要求，該值須滿足現(xiàn)場釋放電壓動作值要求。

7）機械耐久性、電耐久性：中間繼電器的這兩個參數(shù)須滿足現(xiàn)場實際對中間繼電器的壽命要求，該壽命是指在中間繼電器更換周期內(nèi)，中間繼電器可能動作的最大值。

8）介質(zhì)耐電壓、絕緣電阻：這兩個參數(shù)是反映中間繼電器結構性能的基本參數(shù)，現(xiàn)場如無特殊要求，根據(jù)中間繼電器所符合的標準要求值進行評價即可。

9）耐極限條件性能：這些極限條件包含環(huán)境溫濕度、振動、電磁干擾等，具體需要根據(jù)現(xiàn)場實際使用環(huán)境進行選擇和評價。

10）熱老化性能：如中間繼電器有明確的使用壽命要求，可通過加速老化試驗或者分析進行說明。如無法確認是否有壽命要求，可根據(jù)標準GB／T 12727—2017的4.1節(jié)描述（對處于和緩環(huán)境且沒有顯著老化機理的設備不要求確定鑒定壽命）進行判斷。

11）耐輻照性能：如中間繼電器所處環(huán)境有輻射，須進行耐輻照性能分析。

12）抗震性能：核級中間繼電器均有抗震要求，但不同電站、不同使用位置的地震反應譜可能不同，抗震性能須結合實際使用位置的抗震要求進行評價。

3 鑒定評估

鑒定評估主要內(nèi)容見RCC-E，本次以K3鑒定等級為例，依據(jù)RCC-E和NB／T 20351—2015中對鑒定工作的要求，主要從如下4個方面考核設備性能。

1）基準性能；

2）耐極限條件性能；

3）老化性能；

4）抗震性能。

鑒定方法有分析法、試驗法和綜合法。結合第2節(jié)中中間繼電器的關鍵特性，對所選取的中間繼電器樣品開展鑒定評估。

中間繼電器的抗震性能一般通過試驗法加以驗證，試驗譜須包括現(xiàn)場使用位置，且在試驗過程中還須對中間繼電器的觸點狀態(tài)進行錄波，以便確認試驗過程中開關狀態(tài)變化的正確性。

4 商品化檢證

通過以上對中間繼電器的鑒定評估，可以確認中間繼電器樣品是否通過對應鑒定等級要求，但也僅能說明所選鑒定樣品的符合性。為保證后續(xù)所采購的中間繼電器也滿足對應鑒定要求，就需要確認其與中間繼電器樣品的產(chǎn)品一致性。

對于如何確保中間繼電器的一致性，需要從中間繼電器的設計、制造工藝、原材料采購、質(zhì)保等各環(huán)節(jié)加以確認。如再次采購的中間繼電器在以上各方面發(fā)生變更，就需要對變化內(nèi)容重新進行評估，如變更項不影響中間繼電器的關鍵特性，則認為變化后中間繼電器仍滿足變化前已滿足的鑒定要求，如變更項影響到了中間繼電器的關鍵特性，則應對所影響的關鍵特性重新進行鑒定評估，根據(jù)最新評估結論確認變更后中間繼電器是否滿足變更前已滿足的鑒定要求。

以下舉例說明部分關鍵特性的影響因素。

觸點接觸電阻：觸點接觸電阻與觸點的焊接工藝、動靜觸點的接觸方式、觸點材料、污染物、負載類型、彈簧力、電磁力等因素有關。其中觸點材料不同，抗氧化、抗硫化、抗電弧能力也不相同。如鍍金材料不適用有電感性負載，因觸點斷開時的電弧會損耗鍍金層，甚至導致鍍金層消失。這些影響因素的任一變化，都會影響觸點接觸電阻。

線圈電阻：線圈電阻與導線材質(zhì)、匝數(shù)、長度相關。中間繼電器的線圈導線為外購件，為確保線圈原材料漆包線的品質(zhì)，制造廠在外購件到貨時的獨立檢查手段會直接影響產(chǎn)品合格率，間接影響線圈電阻。另外，線圈繞制的自動化生產(chǎn)過程的自動檢測等工藝，也將影響產(chǎn)品質(zhì)量。

繼電器插針與插座接觸電阻：該接觸電阻與插針的材料、結構以及插槽的材料、結構、插拔力相關。

中間繼電器的每一項關鍵特性均需要分析其影響因素，并根據(jù)其影響因素的控制方法最終確定關鍵特性的控制措施。只有確認各項影響因素沒有發(fā)生變化，才可以保證后續(xù)采購的中間繼電器與鑒定評估樣品的質(zhì)量一致性。

5 結束語

商品級中間繼電器的核級轉化涉及的工作是一個系統(tǒng)性工作，本文僅對整個過程中的涉及內(nèi)容進行簡述，在使用該方法開展具體工作時，還需要結合設備類型、使用位置、制造廠產(chǎn)品設計、制造工藝等方面的具體情況開展相關工作。本文旨在解決各商運核電機組的核級備件保障問題，希望可為廣大同行提供借鑒。