（辽宁红沿河核电有限公司 辽宁大连 116001）
摘要：NCS开关站电气监控系统是核电厂主控操纵员实现500kV开关站、220kV辅助电源系统（LGR）远程监控操作的重要系统，现有布置不满足操作需要，本文通过对NCS移位改造的详细设计和计算，对后续重要监控系统的改造优化提供了一定的参考。
关键词：NCS；改造；
0.背景
核电厂500kV开关站监视控制系统（KK04）用于全面监视、控制500kV开关站一二次设备运行状态，通过设定操作权限和口令，在计算机监控系统的工作站上对每个控制点进行操作，包括：实时画面监控、告警处理、数据存储、统计计算以及断路器、电动刀闸等设备远方控制等。同时，与电网调度交换数据，按照要求向调度传送500kV开关站的远动信息， 并接收调度下发的包括AVC控制调节等命令。500kV开关站正常运行期间无专人值守，开关站设备运行情况通过 KK04系统监控终端反映，报警由主控室操纵员响应。
220kV辅助电源系统（LGR）用于提供永久的6.6kV电源，通过LGB、LGC 配电盘给永久、应急和公用辅助设施供电，必要时对每台机组的三台反应堆冷却泵中的一台恢复供电。中控室内的NCS监控主机用于实现对系统中开关等设备泵中的的状态指示、 遥控操作及故障信号报警等功能。
1.存在的问题
500kV/220kV NCS电气监控主机有许多设备报警并不送主控KIC报警，但需要操纵员进行报警响应。1/2＃机设备在中控室，报警声音较小，若中控室无运行人员或人员较多声音嘈杂时，不能第一时间发现报警并响应，从而给系统与机组的安全运行带来风险。3/4＃机在工程阶段已通过变更移位至到主控，但放置设备的操作台不符合抗震要求。1/2＃机500kV/220kV NCS电气监控主机放置于中控室（L711）内，该布置方案不合理，不便于主控操纵员的日常监视和报警响应。3/4＃机 500kV/220kV NCS电气监控主机操作台不满足抗震要求。
2.方案研究与计算
(1) 1/2＃机方案
为方便主控操纵员的日常巡视、控制操作以及报警响应，经电厂工程技术委员会决策同意，将1/2号机500kV/220kV NCS电气监控主机由中控室（L711）移位至2＃机主控室（L750），安装于2＃机组消防联动控制按钮站右侧位置，当前放置于该位置的打印机机柜及入口隔断在改造实施前均会移除，其中打印机机柜移动至2＃机组消防联动控制按钮站左侧。移位方案如图1所示。
.png)
图1. 1/2号机NCS移位方案示意
移位后采用图2 (b）所示结构的琴式操作台代替当前桌柜（见图2 (a)), 保留现有交换机柜OLGR019CR及辅助机柜OKK04082AR， 整体放置于操作台下侧，用蝴蝶螺母与角钢配合予以锁紧，操作台内固定支架，采用相同方式将220kV监控主机与500kV监控主机安装于操作台下部。 两台显示器通过4个M4×16的带十字槽六角螺栓固定于预留窗口内， 键盘、鼠标、音响等均放置于操作台桌面。操作台主体材质为优质电解钢板，尺寸为L2200mm*Wl200mm*Hl300mm,操作台底部通过4个时型膨胀螺栓固定于主控室地面， 拧紧力矩为35N•m， 钻孔孔径14.8mm， 钻孔深lOOmm。
1/2＃机 500kV/220kV NCS 监控主机移位后设备电气参数、线缆接口均不变，仅对供电电缆和通讯光缆敷设路径做出调整。
(2) 3/4＃机方案
3/4＃机NCS监控主机安装位置不变，只是将放置设备的桌柜更换为琴式操作台，改造前和改造后安装方案如图3所示。保留现有交换机柜OLGR002CR及辅助机柜OKK04083AR， 整体放置于操作台下侧， 用蝴蝶螺母与角钢配合予以锁紧，采用相同方式将220kV监控主机与500kV 监控主机安装于操作台下部。 两台显示器通过显示器固定件固定于预留窗口内， 键盘、 鼠标、 音响等均放置于操作台桌面。操作台主体材质为优质电解钢板，尺寸为L2100mm*W1200mm*Hl300mm,操作台底部通过4个时型膨胀螺栓固定于主控室地面，拧紧力矩为35N•m， 钻孔孔径14.8mni，钻孔深l00mm。
.png)
经现场核实，原有动力电缆和光缆长度充足，满足移位后电缆敷设需求。
(3) 抗震计算
NCS监控主机不执行安全功能,无抗震要求,但由于该操作台位于主控室内,为保证其在地震工况下不会对主控室内其他重要设备造成不利影响，有必要对其抗震性能进行校核。其中，操作台作为整体设备采购，其本体的抗震性能要求设备供应商提供相关证明文件，本文仅对地震条件下膨胀螺栓的锚固可靠性进行校核计算。
校核计算中主要考虑结构自重以及地震载荷。
计算过程中忽略对结构自重无明显影响的小质量设备，并在主要设备的自重上采用保守估算值，从而补偿因忽略上述部件所产生的误差。主要设备自重载荷包摇：操作台本体（197kg）、两台显示器（2*5kg）、机柜OKK04082AR (60kg）、机柜OLGR019CR (70kg)、 两台机箱（2*15kg）。利用三维建模软件UG建立操作台简化模型，输入个设备重量，计算确定操作台质心坐标为（－1117, 475, 529）。
根据核电厂《1、2号机组核岛厂房楼层反应谱》，确定LX厂房标高19.00m的楼板地震响应加速度为：水平方向地震加速度2.75g，垂直方向地震加速度0.79g。
根据核电厂支架标准，确定P5型膨胀螺栓承载性能如下：
FTmax（拉力）= 6750N, FCmax（剪切力）=9750N
按照螺栓受力计算方法得出4台机操作台膨胀螺栓所受载荷如下表所示。
.png)
.png)
由上表计算结果可知，4颗膨胀螺栓所受 最大拉力为5272N， 小于许用拉力（6750N），剪切力均为5635N, 小于许用剪力（9750N）。
操作台内部机柜的固定方式参照主控P盘机柜进行设计，P盘本身满足抗震 要求，且机柜固定所采用丝杆型号为M10，与操作台锚固螺栓型号相同，而单一机柜的重量远小于操作台装配后的总重，机柜的结构重心高度也要低于操作台，因此内部固定用的部件选型己有足够冗余。
(4) 火灾载荷影响分析
根据核电厂《1、2号机组火灾危害性分析报告》，2L750 房间位于2SFSL0790A防火分区内。2L750房间主要新增设备为NCS操作台1个、计算机系统（包括显示器、主机、键盘等）2个、电气柜2个，对其中可燃部分按重量进行折算约为PVC 100kg。经计算，2L750房间新增火灾载荷约1800MJ，火灾载荷密度增加6.64MJ/m2，火灾持续时间增加约 0.32min。2L750房间新增设备导致2SFSL0790A防火区火灾载荷增加的量比较少，仅占原有数据的6.23%。 增加设备后， 防火分区2SFSL0790A火灾持续时间为 5.45min，远小于该防火区设计耐火极限90min， 因此认为2L750房间新增设备 对原有防火区的火灾危害性分析影响较小，可接受。
同理，3L710房间新增设备后也满足该防火分区耐火极限的要求。
(5)现场施工注意事项
施工前核实现场，确认拟安放位置处的打印机机柜及隔断均己移除，施工地点位于主控室内，需注意作业人员误碰周围设备的安全风险。在打膨胀螺栓安装孔前，需使用钢筋探测仪对理论打孔位置进行探测，应尽可能避免对钢筋进行切断。NCS监控主机移位改造施工期间，导致其监控功能短时不可用，操纵员可通过TD、TB/TC楼控制室的操作员工作站对500kV/220kV系统设备进行监控。
3.结语
NCS开关站电气监控系统是核电厂主控操纵员实现500kV开关站、220kV辅助电源系统（LGR）远程监控操作的重要系统，为了改进现有布置的局限性和操作风险，电厂经过详细评估和计算，对NCS监控系统进行和移位和改进，本文对这一过程的描述，以期对后续重要监控系统的改造优化提供了一定的参考和借鉴。
论文作者:王明明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/30