摘要：在核电厂，现场有大量的可燃物，如固体部分有电缆、电气设备；液位部分有润滑油、柴油；气体部分有氢气等。与常规火电厂不同，核电厂一旦发生火灾，存在核泄露风险，会对周边居民和环境产生严重威胁。火灾探测系统作为能够发现早期火灾的重要手段，连续监测着现场周围的环境，一旦出现火情，会自动发出报警，在核电厂重要的区域还会自动联动通风系统和灭火系统。火灾探测系统虽不是核安全相关系统，但它起到保护核安全有关设备的重要作用。回路故障是火灾探测系统的一种典型故障，该故障的发生将大大降低系统的可用性，针对该类故障，本文将给出原因分析和处理方法。
关键词：核电厂；火灾探测系统；回路故障
一.火灾探测系统的基本原理及分类
常见的火灾探测系统包含主控制器、回路卡、火灾探测器/模块、通讯卡等。位于现场的火灾探测器一旦监测到火情，信号将通过回路线传输给回路卡作预处理，处理后的信号再送往主控制器进行逻辑判断，发出声光报警提示，符合预设逻辑的还会联动通风和灭火系统动作。
在核电厂，火灾探测系统又称为JDT系统。根据编址方式的不同，JDT系统可分为两种：一种为独立编址式JDT系统，这类系统的特点是接入至探测回路中的每一个探测元件地址，都是靠人工拨码的方式或者使用专用编址工具单独写入，如法国DEF生产的ALTARES 2000型火灾探测系统；另一种为自适应编址式JDT系统，探测元件无须单独写入地址，只须保证现场安装的探测元件数量、类型和顺序与用户程序中预设的一致即可，如西门子S1131系列的火灾探测系统。这两种系统在核电厂均有使用，各有优劣。
二.回路故障的危害
回路故障是火警探测系统的一种典型故障。区别于探测元件本体的简单故障，回路故障发生时，会大大降低系统探测的可用性和准确性。对于独立编址式JDT系统，回路中出现单点故障（如回路线单一断点）时，回路会自动由单向寻址切换为双向同时寻址的方式，回路探测功能不受影响。但如果在回路单一断点故障消除前再次出现新的断点，则会造成两个断点间的探测器“脱离”回路，造成部分探测不可用。对于自适应编址式探测系统，例如前面提及的西门子S1131系列的火灾探测系统，危害则要严重得多。当出现回路故障时，回路无法直接报出具体故障点，提示内容仅为“非编址故障”，期间如果出现火情主控制器会发出声光报警，但无法识别出具体火情地理位置，严重影响火警响应。另外，如果机组功率运行期间反应堆区域内出现严重回路故障，需要进入核岛处理，大大增加人员的辐射照射剂量。
三.回路故障原因分析
造成回路故障的原因有很多，总结出来主要有以下几点：
（1）人工安装异常。这种问题主要集中在新建的核电机组。由于安装不当使得探测元件的回路线接触不良，引发回路故障频繁闪发，影响监测功能。
（2）使用环境不当。环境湿度偏高会导致湿气进入探测元件内部电路，引起短路故障；核岛部分区域环境辐射剂量很高，会缩短电子元器件的使用寿命，导致电路失效；强磁干扰环境如靠近电泵、风机等高压动力电缆会引起回路信号异常，甚至影响到整个主机系统的正常运行。
（3）制造工艺缺陷。经检测，隔离卡等部分元器件上有大量焊点，残留在电路板上的细微焊渣未清理干净，元器件在长期通电使用后会发生类似电化学反应，微观上表现为金属离子迁移，造成电路异常。
（4）电子元器件老化。探测元件在现场使用足够长的时间后，元件内部的电容等电子元件会出现鼓包、漏液等情况，电路工作失效。
四.处理方法介绍
回路线退线法：这种方法常用于独立编址式JDT系统的回路故障处理，故障点定位成功率非常高。假设回路中有n个探测元件，我们可以在回路卡处将回路的回线端退下，相当于人为制造了第二个断点，不同的是这个新的断点位置是已知的。退线后JDT主机只能探测到m（m≤n）个探测元件在线。第二步，保留回路线的回线端接入，退下回路线的出线端，此时主机上应该只能检测到n-m个探测元件。经过前面两步，我们就可以定位到故障点在地址为m和m+1个探测元件以及它们之间的线路上了。
二分法退线法：该方法适用于自适应编址的JDT系统。自适应编址的JDT系统在发生回路故障时系统已无法识别出回路上挂接的探测元件，只能通过二分法逐步缩小故障范围。假设回路中有n个探测元件，使用二分法，在回路中间找一个安装位置方便拆线的探测元件A，将A的回路出线退下，操作主机人为刷新探测总线，检查回路能前后巡址到的探测元件数量。如A在回路中的原始地址为m（n＜m），前后巡址到的元件数量为a/b，假设a=m，b＜n-m，则故障点在A的下游，反之上游。重复上述步骤，直到定位到故障点为止。
五、结束语
回路故障作为一种典型的故障类型，对火灾探测系统的稳定运行影响很大。针对上面分析出来的原因，我们可以通过制定预防性更换大纲、定期检查、使用无水酒精清洁电子卡件、识别出恶劣使用环境区域使用机械式温度传感器或抽气探测系统替代等手段降低故障率。本文分享的两种不同的回路故障处理方法已经经过长时间的实践证明是有效可行的，希望能为大家提供解决问题的思路和经验反馈。
论文作者:李兆鑫,方健根,刘浩
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：回路论文; 故障论文; 系统论文; 火灾论文; 元件论文; 核电厂论文; 断点论文; 《电力设备》2019年第16期论文;