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摘要：本文以相关标准和技术资料为基础，研究了1E 级电气设备鉴定的方法和原则，结合国内试验条件，提出了具可操作性的确定电气设备鉴定要素的原则，为常见的鉴定试验项目、试验参数和试验方法的确定提供了指导。
关键词：核电 安全级 电气设备 鉴定
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
前言
我国已经进入核电的快速发展阶段, 核电的巨大市场给我国的电气设备制造业带来了机遇和挑战。核电电气设备不同于常规设备, 除了满足正常电气型式试验要求以外, 还要经受老化验证、抗震鉴定等特殊试验条件的考验。目前我国在核电1E 级电气设备的设计和制造上取得了长足的进步, 部分厂家电气设备通过了核级产品鉴定, 为我國的核电产业自主化创造了有利的条件。
一、核电设备安全分级及验证
1 安全分级的目的和定义
确定设备的安全等级, 对核电厂的安全性和经济性有着重要影响。降低等级会影响核电厂的安全性, 不适当地提高等级会增加核电厂的造价。在一座压水堆核电厂的设备中, 安全级设备的台件数约占设备总台件数的40% ,而将一件设备由非安全级改为安全级, 造价上可能提高数倍, 由此可看出恰当分级的重要意义。
所谓安全分级就是按照核电厂的设备和部件是否执行安全功能, 及根据此种功能的重要性而划分的等级。在安全分级中, 将核电厂设备分为核安全机械设备和核安全电气设备。
2 安全分级的标准
到目前为止, 国际上并没有统一通用的安全分级标准, 而实际上也不可能做到完全统一。因为首先不同系列的核电厂, 对安全分级的要求不同; 其次, 不同国家对核电厂安全的要求也不尽相同。
二、核电电气设备设计验证
1设计验证原则
核电设备的质保等级分为3 级, 而1E 级电气设备质保等级不低于2 级。设计当中对质保等级为一级的核电设备必须进行100%的验证, 对质保2 级的设备设计验证比例可减少, 秦山二期采用10%。如果新工程是老工程的翻版, 设备性能参数没有变化, 可以不要求再进行设计验证。若对原工程性能作了改变, 或在老工程上发生过重大问题, 则一定要做设计验证。
2设计验证的方法
（1）设计评审;
（2）其他计算方法;
（3）将所设计与已证实的类似设计进行比较;4鉴定试验。
3设计验证人员的要求
（1）必须具备“校核”以上资格;
（2）设计验证人员要根据“能胜任”和“未参与原设计”的原则选定。
三、设备鉴定方法
设备鉴定的基本方法有运行经验法、论证分析法和型式试验法3 种。在实际的设备鉴定过程中，由于经济和时间投入的限制、有效模型和实际数据的缺乏等因素，仅靠某一种方法并不可行，通常需要不同方法的组合。
1 运行经验法
运行经验法是通过收集和分析类似设备在相近或更严酷环境中的成功运行数据，类比论证设备执行其安全功能的能力。对于1E 级电气设备，鉴于其功能的重要性，我国现有运行核电厂还无法提供其长期运行机会。
2 论证分析法
论证分析法是以试验数据、运行经验、物理定律为基础，充分考虑老化对设备的影响，运用有效的数学模型，或严谨的逻辑推导，来证明设备能在特定的运行环境和要求的时间内，保持其安全功能的完整性。由于试验数据、运行经验和物理定律的获得需要大量的基础科研工作和试验，同时大多数核电环境对设备影响的数学模型无法准确建立，以及设备有限元模型与原型的等效性无法量化等因素，使得论证分析法现阶段仅适用于以下情况：
（1）现有工程产品在不同核电厂使用时，因环境条件的差异性对产品的适应性进行分析。
（2）产品改型后，可根据原型产品试验数据和论证分析，对其工程适用性进行分析。
（3）在产品的设计阶段，可通过论证分析法对设计进行评估和优化。
3 型式试验法
型式试验法是在对设备进行老化评价，并确定了设备老化机理的基础上，采用加速老化试验的方法，等效模拟设备在特定环境条件下和预期鉴定合格寿命期末的技术状态和运行工况；通过设计基准事件环境模拟试验，来验证设备在要求时间内执行规定安全功能的能力。
四、确定鉴定试验规格书
1电气设备的鉴定需要编写特定的试验规格书，主要包括下述内容：
（1）确定设备适用的鉴定类别(K1、K2 或K3)；
（2）确定试验样本组中的单元数量；
（3）确定设备在反应堆正常运行和发生事故时要求的功能、功能特性和测量功能特性的试验条件及验收准则；
（4）确定与设备的种类、安装条件和运行有关的影响量及其额定范围，相应试验的试验条件和验收准则；
（5）根据设备鉴定类别的不同，确定评价设备性能随时间变化所采用的试验条件和严酷程度；
（6）根据设备鉴定类别的不同，确定模拟事故工况下所产生应力，采用的试验条件和严酷程度；
（7）确定每项试验期间和试验之后测量的功能、功能特性和测量的试验条件及验收准则。
五、设备鉴定试验项目的确定
1选择试验样本
鉴定试验用样本应满足以下要求：
（1）应与工程产品属同一设计；
（2）应与工程产品属同一类生产设备和同一代表性的工艺来制造；
（3）应具有由设计规定的热应力、电应力和机械应力的组合布局；
（4）其数量和类型应能代表工程产品在目标电厂中的实际使用范围；
（5）以组件或部分装配件为试样，代表目标电厂对其总体的功能特性需求。
2鉴定试验顺序
标准的电气设备鉴定试验包括：基准试验、极限条件下的试验、评价设备性能随时间变化的试验以及模拟事故工况试验。
（1）基准试验 该试验在标准大气条件(或参考大气条件)和设备指标额定值的条件下进行，主要包括介电强度、绝缘电阻等电气性能测量和设备运行所要求的功能特性的测量。其结果将作后续试验的比较基准。
（2）极限条件下的试验 该试验是在与设备种类、设备安装条件(如环境压力、环境温度等)和设备运行有关的各种极限条件下进行的设备功能特性测量。各种极限条件可综合进行，若非特别规定，该试验可以不在评价设备性能随时间变化的试验和模拟事故工况试验同一样本上进行。根据设备类型的不同，与设备种类有关的影响量，主要与设备设计和设备运行所需的动力源(如供电电源、负载阻抗、驱动介质等)有关。
（3）评价设备性能随时间变化的试验 该试验主要产生模拟设备在正常运行范围内（如热环境、辐照环境和长时运行等）运行时所引起的老化，检验设备的耐久性并获得设备性能随时间变化的数据。若非特别规定，该试验可以同极限条件下的试验交错进行。根据设备鉴定类别的不同，评价设备性能随时间变化的试验项目略有不同
六、验收准则
电气设备的验收准则应满足以下要求：
（1）施加应力后的功能特性检测项目应与基准试验项目保持一致，允许验收标准值的降低，降低原则应满足相应工业标准要求。
（2）如条件允许，在部分施加应力的试验项目中(如LOCA、抗震等)应保证设备施加额定载荷，并定时进行功能特性检测，项目应与基准试验项目保持一致，允许验收标准值的降低，降低原则应满足相应工业标准要求。
结束语
核电设备不同于常规电气设备, 不仅价格昂贵,而且与核安全有关的设备性能的好坏和运行是否可靠直接影响到核电站运行的安全可靠性, 因此核电设备的设计需经过严格的设计验证, 且核电设备需通过国家核安全中心的质量鉴定和安全评审。不同于常规设备, 设计和制造核级产品的设计院和制造厂必须按国家核监管部门的要求取得设计、制造许可证, 方能从事核级产品的设计和制造活动。
参考文献
[1] 郭朝辉,吴帆. 核电电气设备安全分级简介[J]. 电力安全技术. 2008(06)
[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(04)
[3] 翟长春,马志瀛. 核电安全级电气设备的主要要求[J]. 高压电器. 2008(02)
[4] 康慧,王伟. 核电厂核级机械设备安全分级[J]. 电力勘测设计. 2007(02)
关键词：核电 安全级 电气设备 鉴定
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
前言
我国已经进入核电的快速发展阶段, 核电的巨大市场给我国的电气设备制造业带来了机遇和挑战。核电电气设备不同于常规设备, 除了满足正常电气型式试验要求以外, 还要经受老化验证、抗震鉴定等特殊试验条件的考验。目前我国在核电1E 级电气设备的设计和制造上取得了长足的进步, 部分厂家电气设备通过了核级产品鉴定, 为我國的核电产业自主化创造了有利的条件。
一、核电设备安全分级及验证
1 安全分级的目的和定义
确定设备的安全等级, 对核电厂的安全性和经济性有着重要影响。降低等级会影响核电厂的安全性, 不适当地提高等级会增加核电厂的造价。在一座压水堆核电厂的设备中, 安全级设备的台件数约占设备总台件数的40% ,而将一件设备由非安全级改为安全级, 造价上可能提高数倍, 由此可看出恰当分级的重要意义。
所谓安全分级就是按照核电厂的设备和部件是否执行安全功能, 及根据此种功能的重要性而划分的等级。在安全分级中, 将核电厂设备分为核安全机械设备和核安全电气设备。
2 安全分级的标准
到目前为止, 国际上并没有统一通用的安全分级标准, 而实际上也不可能做到完全统一。因为首先不同系列的核电厂, 对安全分级的要求不同; 其次, 不同国家对核电厂安全的要求也不尽相同。
二、核电电气设备设计验证
1设计验证原则
核电设备的质保等级分为3 级, 而1E 级电气设备质保等级不低于2 级。设计当中对质保等级为一级的核电设备必须进行100%的验证, 对质保2 级的设备设计验证比例可减少, 秦山二期采用10%。如果新工程是老工程的翻版, 设备性能参数没有变化, 可以不要求再进行设计验证。若对原工程性能作了改变, 或在老工程上发生过重大问题, 则一定要做设计验证。
2设计验证的方法
（1）设计评审;
（2）其他计算方法;
（3）将所设计与已证实的类似设计进行比较;4鉴定试验。
3设计验证人员的要求
（1）必须具备“校核”以上资格;
（2）设计验证人员要根据“能胜任”和“未参与原设计”的原则选定。
三、设备鉴定方法
设备鉴定的基本方法有运行经验法、论证分析法和型式试验法3 种。在实际的设备鉴定过程中，由于经济和时间投入的限制、有效模型和实际数据的缺乏等因素，仅靠某一种方法并不可行，通常需要不同方法的组合。
1 运行经验法
运行经验法是通过收集和分析类似设备在相近或更严酷环境中的成功运行数据，类比论证设备执行其安全功能的能力。对于1E 级电气设备，鉴于其功能的重要性，我国现有运行核电厂还无法提供其长期运行机会。
2 论证分析法
论证分析法是以试验数据、运行经验、物理定律为基础，充分考虑老化对设备的影响，运用有效的数学模型，或严谨的逻辑推导，来证明设备能在特定的运行环境和要求的时间内，保持其安全功能的完整性。由于试验数据、运行经验和物理定律的获得需要大量的基础科研工作和试验，同时大多数核电环境对设备影响的数学模型无法准确建立，以及设备有限元模型与原型的等效性无法量化等因素，使得论证分析法现阶段仅适用于以下情况：
（1）现有工程产品在不同核电厂使用时，因环境条件的差异性对产品的适应性进行分析。
（2）产品改型后，可根据原型产品试验数据和论证分析，对其工程适用性进行分析。
（3）在产品的设计阶段，可通过论证分析法对设计进行评估和优化。
3 型式试验法
型式试验法是在对设备进行老化评价，并确定了设备老化机理的基础上，采用加速老化试验的方法，等效模拟设备在特定环境条件下和预期鉴定合格寿命期末的技术状态和运行工况；通过设计基准事件环境模拟试验，来验证设备在要求时间内执行规定安全功能的能力。
四、确定鉴定试验规格书
1电气设备的鉴定需要编写特定的试验规格书，主要包括下述内容：
（1）确定设备适用的鉴定类别(K1、K2 或K3)；
（2）确定试验样本组中的单元数量；
（3）确定设备在反应堆正常运行和发生事故时要求的功能、功能特性和测量功能特性的试验条件及验收准则；
（4）确定与设备的种类、安装条件和运行有关的影响量及其额定范围，相应试验的试验条件和验收准则；
（5）根据设备鉴定类别的不同，确定评价设备性能随时间变化所采用的试验条件和严酷程度；
（6）根据设备鉴定类别的不同，确定模拟事故工况下所产生应力，采用的试验条件和严酷程度；
（7）确定每项试验期间和试验之后测量的功能、功能特性和测量的试验条件及验收准则。
五、设备鉴定试验项目的确定
1选择试验样本
鉴定试验用样本应满足以下要求：
（1）应与工程产品属同一设计；
（2）应与工程产品属同一类生产设备和同一代表性的工艺来制造；
（3）应具有由设计规定的热应力、电应力和机械应力的组合布局；
（4）其数量和类型应能代表工程产品在目标电厂中的实际使用范围；
（5）以组件或部分装配件为试样，代表目标电厂对其总体的功能特性需求。
2鉴定试验顺序
标准的电气设备鉴定试验包括：基准试验、极限条件下的试验、评价设备性能随时间变化的试验以及模拟事故工况试验。
（1）基准试验 该试验在标准大气条件(或参考大气条件)和设备指标额定值的条件下进行，主要包括介电强度、绝缘电阻等电气性能测量和设备运行所要求的功能特性的测量。其结果将作后续试验的比较基准。
（2）极限条件下的试验 该试验是在与设备种类、设备安装条件(如环境压力、环境温度等)和设备运行有关的各种极限条件下进行的设备功能特性测量。各种极限条件可综合进行，若非特别规定，该试验可以不在评价设备性能随时间变化的试验和模拟事故工况试验同一样本上进行。根据设备类型的不同，与设备种类有关的影响量，主要与设备设计和设备运行所需的动力源(如供电电源、负载阻抗、驱动介质等)有关。
（3）评价设备性能随时间变化的试验 该试验主要产生模拟设备在正常运行范围内（如热环境、辐照环境和长时运行等）运行时所引起的老化，检验设备的耐久性并获得设备性能随时间变化的数据。若非特别规定，该试验可以同极限条件下的试验交错进行。根据设备鉴定类别的不同，评价设备性能随时间变化的试验项目略有不同
六、验收准则
电气设备的验收准则应满足以下要求：
（1）施加应力后的功能特性检测项目应与基准试验项目保持一致，允许验收标准值的降低，降低原则应满足相应工业标准要求。
（2）如条件允许，在部分施加应力的试验项目中(如LOCA、抗震等)应保证设备施加额定载荷，并定时进行功能特性检测，项目应与基准试验项目保持一致，允许验收标准值的降低，降低原则应满足相应工业标准要求。
结束语
核电设备不同于常规电气设备, 不仅价格昂贵,而且与核安全有关的设备性能的好坏和运行是否可靠直接影响到核电站运行的安全可靠性, 因此核电设备的设计需经过严格的设计验证, 且核电设备需通过国家核安全中心的质量鉴定和安全评审。不同于常规设备, 设计和制造核级产品的设计院和制造厂必须按国家核监管部门的要求取得设计、制造许可证, 方能从事核级产品的设计和制造活动。
参考文献
[1] 郭朝辉,吴帆. 核电电气设备安全分级简介[J]. 电力安全技术. 2008(06)
[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(04)
[3] 翟长春,马志瀛. 核电安全级电气设备的主要要求[J]. 高压电器. 2008(02)
[4] 康慧,王伟. 核电厂核级机械设备安全分级[J]. 电力勘测设计. 2007(02)