（武汉第二船舶设计研究所 湖北武汉 430064）
摘要：海上浮动堆作为我国海上民用核设施，国内暂无适合其安全级电气设备的相关鉴定标准。加之其与陆上核电站工作环境差异较大，这为其1E级电气设备鉴定提出了挑战。通过对我国现行陆上核电站1E级电气设备鉴定标准的分析研究，结合海上浮动堆的工作环境，对其1E级电气设备的鉴定方法、鉴定试验项目及鉴定程序等提出了具体建议。对海上浮动堆1E级电气设备鉴定标准体系的建立具有一定的参考意义。
关键词：海上浮动堆；1E级电气设备；设备鉴定
引言
近年来，我国在大力建设陆上核电厂的同时，各类小型堆、研究性堆亦在蓬勃发展，海上浮动堆便是其一。海上浮动堆是以供电、供水为目的的民用核设施，亦是民用核设施在海洋环境的应用，具有里程碑式的重要意义。海上浮动堆在填补我国在海上核能应用空白的同时，众多的研究课题亟待解决。海上浮动堆安全级设备的监管、鉴定便是其一。
海上浮动堆作为民用核电平台，保证其运行安全是其第一要务。安全级设备对于保障核动力装置安全稳定运行至关重要，为了保证民用核设施的安全运行，预防核事故，2007年7月国务院发布了《民用核安全设备监督管理条例》（国务院500号令），明确了对核安全设备实施强制性市场准入监管。HAF102-2016“5.5.2安全重要物项的鉴定”明确规定“必须采用安全重要物项的鉴定程序来确认核动力厂安全重要物项”。
安全级设备的可靠性需要通过一系列的鉴定试验来验证。由于陆上核电厂与海上浮动堆的运行环境条件差别较大，目前国内的安全级设备鉴定标准并不完全适用于海上浮动堆的安全级设备。其安全级设备鉴定试验项目也需根据海洋环境条件进行调整。为建立适合海洋环境条件的安全级电气设备（1E级电气设备）鉴定体系，本文结合现有标准及文献资料，仅就海上浮动堆1E级电气设备的鉴定方法、鉴定标准选取、鉴定试验项目及鉴定程序等相关内容进行阐述。
鉴定方法
根据我国现行的相关标准及实际可行性，核安全级电气设备的鉴定方法主要包括型式试验法、运行经验法、分析法，或根据具体情况使用它们之中的任意组合[1]。
型式试验法是在设备老化机理明确的情况下，通过模拟设计基准事件环境，验证设备在设计寿期末执行其规定功能的能力。
运行经验法是通过收集分析相似设备在同等或严酷度更高环境中的成功运行数据，类比论证设备执行其功能的能力[2]。运行经验法适用于安全壳外部设备的质量鉴定[1]。
分析法在考虑设备老化影响的基础上，运用设备典型模型，根据实验数据、运行经验或物理规律论证该设备模型的正确性[1]。
其中，型式试验法是对实际设备进行鉴定优先选用的方法，但是对于某些设备的尺寸、应用或其他实验条件限制而不能全部进行型式试验时，可以利用元件的试验来补充部分型式试验[1]。
对于安全级设备的鉴定，在我国有着严格的监管程序，并在设计、制造的重要节点必须由监管部门人员现场见证。一台安全级设备从设计开始至鉴定完毕，往往需要2~3年的时间，时间长且成本高。
鉴于安全级设备鉴定时间以及成本的限制，海上浮动堆安全级电气设备鉴定可以按以下原则进行：
a）海上浮动堆安全级电气设备一般应进行型式试验鉴定其原型设备。
b）对于与海上浮动堆运行环境相类似并经过实际运行考核的安全级电气设备，可采用分析法或运行经验法进行鉴定。
c）对于与鉴定样机相似或相近并满足相似性准则的核安全级电气设备，可以采用相似法鉴定，也可以采用几种方法的组合对设备进行鉴定。
d）设备满足下列情况之一必须进行全部鉴定试验：
1）新产品研制时；
2）重大设计或工艺变更可能导致某些主要性能或参数变化时。
鉴定标准
现行鉴定标准
目前，安全级电气设备鉴定标准主要分为主体标准、配套标准、通用标准[3]。其中，主体标准是设备鉴定的顶层标准，其规定了设备鉴定的一般过程、程序和方法，但没有详细的试验说明，需要配套标准和通用标准进行补充。
我国在核电设备鉴定领域主要遵循美国IEEE和法国RCC-E系列标准[2]。
我国核电厂1E级电气设备鉴定的主体标准为GB/T12727-2002《核电厂安全系统电气设备质量鉴定》（等同IEC60780-1998国际标准）。该标准规定了核电厂安全系统电气设备质量鉴定的一般过程、程序和方法以及优先选用的方法和鉴定过程运用的严酷程度。但是海上浮动堆1E级设备暂无相关鉴定体系标准，加之其与陆上核电厂运行环境差异较大，GB/T12727的规定的部分试验项目或严酷等级不完全适用于海上浮动堆。例如海洋环境下地震对浮动平台的影响较小，设备鉴定时不需要进行抗震试验；而海上浮动堆需要考虑平台周围爆炸、飞行器坠落或海上大型移动物体撞击等外部事件对其产生的强力冲击，因此冲击试验应作为海上浮动堆安全级设备鉴定的必选项，并且应将其等同抗震试验对待。
在我国，标准EJ/T1197-2007《核电厂安全级电气设备质量鉴定试验方法与环境条件》作为GB/T12727-2002的配套标准使用。EJ/T1197-2007是参照法国核岛设计建造规范RCC-E《压水堆核电站核岛电气设备设计和建造规则》，并结合我国压水堆核电厂设计建造经验及我国现行标准编制而成。其规定了核电厂安全级电气设备质量鉴定所采用的试验方法及典型环境条件（包含正常环境和设计基准事故环境条件）。EJ/T1197-2007在我国核电站1E级电气设备的鉴定中得到大范围应用，对我国海上浮动堆1E级电气设备的鉴定具有一定的借鉴意义。
1E级设备环境试验、电磁兼容性试验的鉴定标准通常采用电工电子产品的通用标准。在标准GB/T12727-2002中环境试验鉴定标准选用GB/T2423《电工电子产品环境试验》、电磁兼容性试验鉴定标准选用GB/T17626《电磁兼容试验和测量技术》（所有部分）等。
随着计算机技术应用普及，基于计算机的设备亦在安全重要系统中得到应用，为减少设备运行风险，HAF102（2016版）6.4.5节对此提出了严格要求，需要对安全重要系统（设备）的软件进行验证和确认（即“V&V”）。目前我国软件验证和确认的标准体系暂时还不健全，在进行软件V&V时主要参照国际通用标准，例如IEEE1012、IEC60880、IEC62138、IEC61508等。
建议采用标准
作为民用核设施，考虑我国现有标准体系，建议海上浮动堆安全级电气设备鉴定主体标准考虑参考标准GB/T12727，配套标准参考标准EJ/T1197-2007，在其基础上进行裁剪。设备鉴定方法、试验程序等参照以上标准制定，具体的试验项目、严酷等级等需要根据设备技术规格书、参照不同的标准制定详细的鉴定
例如考虑海上浮动堆电气设备的电磁环境、外部事件等均需考虑其使用环境的独特性，其1E级电气设备的电磁兼容性试验、冲击试验可采用军用标准，如GJB4、GJB150、GJB151等；其他试验项目可按照国家标准与军用标准严酷度更高者执行。
随着三代核电技术AP1000的引进，其安全级设备鉴定标准也得到国家监管机构认可。其中，针对EMC试验，AP1000要求鉴定标准为标准MIL-STD-461E或IEC 61000/CISPR系列标准。而采用标准MIL-STD-461E的试验项目，可参照标准GJB151进行试验。
鉴定试验及程序
鉴定试验
现有标准鉴定试验
根据标准EJ/T1197-2007，核电厂安全级电气设备鉴定试验包括基准试验、极限条件下试验、老化试验、事故和/或事故后模拟试验。其中：
a）基准试验包括正常运行环境下设备的物理特征电气特性检查、功能测试等，为其他试验提供参考依据；
b）极限条件下试验包括电磁兼容性试验和环境条件试验；
c）老化试验的目的为检验设备的机械强度试验和/或耐久性，包括热老化试验、交变湿热试验、长期运行试验、辐照老化试验、振动老化试验等，其中辐照老化试验仅针对辐照环境下的设备执行；
d）抗震试验；
e）事故和/或事故后模拟试验为检验设备在事故工况或事故后工况下，执行相关安全功能的能力，设备依次进行模拟事故工况下核辐照环境、热力环境、化学喷淋环境及事故后环境等严酷环境下的功能考核[4]。
另外，按照相关监管法规的要求，要对1E级电气设备的软件进行验证和确认。软件的验证和确认参照相关通用性软件V&V标准，本文不再赘述。
浮动堆鉴定试验
海上浮动堆所有安全级电气设备可参照EJ/T1197-2007的鉴定程序及试验项目进行，同时考虑以下试验项目：
a）海洋环境条件试验应包含以下项目：低温试验、高温试验、恒定湿热试验、振动试验、颠震试验、倾斜试验、摇摆试验、防水试验、霉菌试验、盐雾试验、油雾试验等。
b）电磁兼容性试验参照军用鉴定标准包括CE101、CE102、CE106、CS01.1、CS06、CS103、CS104、CS105、CS109、CS114、CS116、RE101、RE102、RS101、RE103、RS103、RS105等，可根据设备的实际情况选择相应项目执行。
c）考虑海上浮动堆工作环境，可不考虑抗震试验。但同时考虑海上移动设施对其撞击产生的冲击影响，所以其安全级电气设备应参照国军标进行抗冲击试验，根据设备的安全等级不同进行不同等级的抗冲击试验。
鉴定程序
借鉴我国陆上核电站1E级电气设备鉴定程序，海上浮动堆IE级电气设备依次进行以下试验：基准试验、极限条件下试验、老化试验、抗冲击试验、事故和/或事故后模拟试验[4]，鉴定流程如图1所示。
1E级电气设备根据其执行功能和所在位置划分为K1、K2、K3三个等级，需要根据设备的不同等级制定不同鉴定程序。
K3级设备一般位于安全壳外的和缓环境，能在正常环境条件和强力冲击载荷下，执行安全功能的电气设备。海上浮动堆K3级设备鉴定程序为基准试验、海洋环境试验、电磁兼容性试验、热老化试验（若有必要）、交变湿热试验、长期运行试验、振动老化试验、抗冲击试验。
K2级设备位于安全壳内，能在正常环境条件和强力冲击载荷下，执行安全功能的电气设备。。海上浮动堆K2级设备鉴定程序在K3级设备鉴定程序基础上增加辐照老化试验，并且辐照试验在长期运行试验和振动试验之间进行[4]。
K1级设备位于安全壳内，在正常环境条件、强力冲击载荷下，在事故发生及事故后执行安全功能的电气设备，其设计环境条件最为严酷。海上浮动堆K1级设备其鉴定程序在K2级设备鉴定程序后增加模拟事故环境条件试验和模拟事故后环境条件试验。
图11E级电气设备鉴定流程图
Fig.1 Flow Chart of Class 1E Electrical Equipment Qualification
结束语
1E级电气设备对于保障海上浮动堆安全稳定运行至关重要，但海上浮动堆是原创性的海上民用核设施，目前我国暂无相关的鉴定标准，也不能简单地套用陆基核电站的鉴定标准。本文在参考现有核电标准及舰船核动力装置相关标准的基础上，根据海洋环境条件对鉴定试验的项目、内容进行裁剪，提出了海上浮动堆安全级电气设备的鉴定方法、鉴定试验项目及程序的建议，但设备鉴定试验项目、严酷等级及试验详细参数的确定需要进一步研究。随着海上浮动堆工程的推进，需要设计单位与监管部门通力合作，尽快开展相关鉴定文件的制定，建立适用于海上民用核设施的安全级电气设备的鉴定标准体系，填补我国在该领域的空白，完善现有核电标准体系。
参考文献：
[1]GB/T 12727-2002，核电厂安全系统电气设备质量鉴定[S].2002.
[2]王广金，刘燕，刘江燕，郑兰疆，周天.核电厂1E级电气设备鉴定试验研究[J].核动力工程，2008，29（4）：131-134.
[3]孟广国，邹华明，郭银辉，裴红伟.我国核电站安全级数字化仪控系统设备鉴定使用标准研究[J].自动化博览，2015，6：66-70.
[4]EJ/T 1197，核电厂安全级电气设备质量鉴定试验方法与环境条件[S].2007.
作者简介：
贾兴亮（1985年1月），男，河北衡水，工程师，硕士，从事核动力装置仪表与控制系统设计
论文作者:贾兴亮,彭威伟,屈建平,郭勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/16
标签：鉴定论文; 标准论文; 电气设备论文; 设备论文; 海上论文; 环境论文; 核电厂论文; 《电力设备》2018年第13期论文;