核电厂稳压器电加热器典型故障分析及改进措施

核电厂稳压器电加热器典型故障分析及改进措施

李德胜

国电投核电技术服务有限公司，265100

摘要：随着核电工业的不断发展，核电厂稳压器电加热器的故障分析与改进显得尤为重要。本文以稳压器电加热器常见故障为例，探讨了比例加热器控制系统可控硅击穿、电加热元件故障和绝缘老化等问题。针对这些故障，提出了相应的改进措施。本文的研究成果旨在为相关人员提供故障预防和维护的参考，以确保核电厂电加热器设备的安全、稳定运行。

关键词：核电厂；稳压器电加热器；可控硅；故障分析；改进措施

引言：核电厂中，稳压器电加热器作为维持电源稳定的关键设备，其正常运行对于核电站的可靠性和安全性至关重要。然而，随着时间的推移，该设备可能受到诸多故障的威胁，导致设备性能下降、停机时间增加以及安全风险的提高。因此，深入分析并采取创新的改进措施势在必行。

一、核电厂稳压器电加热器典型故障分析

（一）比例加热器控制系统可控硅击穿

比例加热器控制柜用于对稳压器电加热器的比例控制，调节加热器的输出功率，以此来实现稳压器压力的微调。在核电厂功率运行期间，经常发生比例加热器可控硅击穿等问题，导致比例加热器停运。可控硅击穿的原因首先为可控硅的散热风扇故障，导致可控硅失去散热，从而导致可控硅的击穿；其次为比例加热器控制柜的整体通风不良，导致控制柜内温度升高，从而使可控硅击穿；第三个原因可能为可控硅的质量存在问题，使用了存在质量问题的可控硅，降低了可控硅的使用寿命，从而使可控硅击穿。

（二）稳压器电加热元件故障分析

电加热元件故障可能由于长时间高负荷运行导致的材料疲劳和老化引起。在核电站的高功率环境下，电加热元件长时间处于高温状态，可能导致材料的结构变化和热膨胀，最终引发元件的损坏。这可能需要考虑元件的材料选择、散热设计以及运行参数的优化。其次，电加热元件的绝缘性能可能出现问题。在高辐射环境下，元件的绝缘材料容易受到辐射损伤，从而降低绝缘性能。这可能导致元件发生击穿、绝缘老化等问题。

（三）稳压器电加热器绝缘老化

核电厂的高辐射环境对绝缘材料造成的影响是一个关键因素。辐射会导致绝缘材料分子结构的变化，降低其绝缘性能。这种老化过程可能会导致绝缘材料的电学性能下降，增加电弧击穿的风险。因此，在核电厂中选择具有辐射抗性的高品质绝缘材料是预防绝缘老化的重要措施。其次，电加热器绝缘老化可能受到高温环境的影响。在长时间高温运行下，绝缘材料可能发生硬化、脆化等老化现象，降低其弹性和耐热性。

二、核电厂稳压器电加热器典型故障的改进措施

（一）针对可控硅击穿的改进措施

为了解决比例加热器控制柜可控硅击穿的问题，关键策略是优化可控硅及控制柜的通风散热和提高可控硅质量问题，从而提高可控硅的可靠性。主要策略如下：首先优化可控硅散热风扇的更换周期。一般散热风扇的使用寿命在4-6年左右，因此建议每3-4年对散热风扇进行一次更换，从而保障散热风扇的可靠性；其次是在换料大修期间对控制柜的散热风扇的绝缘和直阻进行测量和检查，对存在异常的风扇进行更换；第三是每次换料大修期间对控制柜内进风口和出风口的滤网进行清洁，保证控制柜风道的畅通；最后是对可控硅的供应商进行筛选，优选资质符合要求且生产质量上乘的供应商进行供货，保证可控硅的质量可靠，从而保障比例加热器的稳定运行。此外，技术培训与操作规范的制定也是不可忽视的方面。培训运维人员，使其具备对比例加热器控制柜正确操作与维护的技能，并制定明确的操作规范，规定散热风扇和可控硅更换的要求及方法。例如，培训检修人员定期检查可控硅的正确方法，确保维护工作的标准化与规范性。

（二）针对稳压器电加热元件故障的改进措施

通过优化电加热元件的设计，选择耐高温、抗辐射的高品质材料，提高元件的耐受性，降低因长时间高温运行导致的材料疲劳和老化风险。例如，引入新型材料，如碳化硅，提高元件的抗高温特性，延长其使用寿命。同时，建立元件状态监测系统，实时监测电加热元件的工作状态和温度变化。通过定期收集元件的运行数据，可以提前发现潜在故障迹象，采取预防性维护措施。例如，使用温度传感器和在线监测系统，实时监测元件的温度变化，当温度异常升高时，自动报警并采取保护措施，防止元件损坏。其次，强化元件的散热设计是关键策略之一。通过改进散热系统，提高元件的热散热效率，降低温度升高的速度，减缓元件老化过程。例如，采用更大功率的风扇、增加散热片的表面积，有效提高元件的散热性能，降低温度对元件的影响。此外，定期的维护和检查也是改进措施的一部分。建立定期检查制度，对电加热元件进行全面的检查，包括外观、接线、绝缘状况等，确保元件运行在良好状态。例如，每季度对元件进行外观检查，检查是否存在裂纹、变形等问题，及时更换受损的元件，以保障设备的长期稳定运行。最后，强调技术培训和规范操作。培训运维人员，使其具备对电加热元件进行正确操作与维护的技能，并制定明确的操作规范。例如，规范操作人员在元件更换过程中的步骤，确保操作的标准化与规范性。

（三）针对稳压器电加热器绝缘老化的改进措施

为解决核电厂稳压器电加热器绝缘老化问题，关键策略是采用耐辐射、耐高温的先进绝缘材料。选择经过专门设计以适应核电环境的绝缘材料，如聚四氟乙烯（PTFE）或氟橡胶（FKM），具有出色的抗辐射和耐高温性能。这样的材料可以有效抵御辐射和高温环境对绝缘的影响，延长绝缘材料的使用寿命。同时，建立定期的绝缘性能检测制度。通过引入绝缘电阻测试、绝缘强度测试等检测手段，定期监测绝缘材料的性能，及时发现绝缘老化的迹象。例如，每季度对绝缘材料进行绝缘电阻测试，及时发现电阻下降或绝缘强度下降的情况，以便采取预防性措施。其次，强调严格的绝缘安装和使用规范。确保绝缘材料的正确安装和使用，避免不当的操作导致绝缘老化。例如，规定操作人员在接触绝缘材料时必须戴防辐射手套，并且禁止使用对绝缘材料有腐蚀性的清洁剂。此外，引入先进的辐射抗性技术是改进措施的重要一环。研发并应用具有更高抗辐射性能的绝缘技术，使绝缘材料更加适应核电环境的辐射水平。例如，采用自修复型绝缘材料，可以在一定程度上修复被辐射损害的绝缘结构，延缓绝缘老化的过程。最后，进行综合培训，提高操作人员对绝缘老化的认知。通过定期培训，使运维人员更加了解绝缘老化的危害，学习采用正确的维护方法，提高对绝缘老化的风险识别能力。

结语：随着核电技术的不断推进和应用，稳压器电加热器的创新与优化亦显得迫在眉睫。人们应积极探索新的改进措施，构建更为健全的设备体系。通过加强监测系统、采用高性能材料、规范操作流程，促进设备的全面发展，确保其在核电厂中发挥更大的作用，为核电工业的可持续发展奠定坚实基础。

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