克林顿发电站:Déjà vu变压器问题

克林顿发电站位于伊利诺斯州布卢明顿东南23英里处，有一个通用电气的沸水反应堆，该反应堆于1987年开始运行。

2013年12月8日，电力变压器出现电气故障，导致反应堆接近满负荷运行的部分设备停止供电。断电的设备导致工厂内部条件恶化。几分钟后，控制室操作人员按照程序手动启动反应堆，以应对不断恶化的情况。美国核管理委员会派遣了一个特别检查小组调查事故原因和纠正措施。

2017年12月9日，电力变压器的电气故障阻止了反应堆接近全功率运行的一些设备的电力流向。断电的设备导致工厂内部条件恶化。几分钟后，控制室操作人员按照程序手动启动反应堆，以应对不断恶化的情况。美国核管理委员会派遣了一个特别检查小组调查事故原因和纠正措施。核管理委员会的特别检查组发布了报告2018年1月29日。

同样的反应堆。同样的月。几乎是同一天。相同的变压器。同样的问题。相同的结果。同样的NRC反应。

巧合吗?没有。当一个人什么都不做去解决问题，他就会把问题引回来。问题太容易接受邀请。

布置舞台

克林顿反应堆在2013年12月8日和2017年12月9日接近满负荷运行。主发电机(图1中红圈标记为main GEN)在22千伏(KV)时产生的电力流经主变压器，将电压提高到345千伏(345,000伏)，用于从开关站发出的传输线，输送给住宅和工业客户。部分电力也流经机组辅助变压器1A和1B，将电压降至6.9千伏和4.16千伏(4160伏)，供工厂设备使用。

克林顿机场为减轻事故而安装的应急设备被细分为三个部分。事故发生前应急设备处于待机状态。分区1应急设备的电力由4160伏1A1母线(图1中红色部分)提供。当机组在线时，该安全母线可以从主发电机供电，当机组离线时，从场外电网供电，或者如果没有其他可用电源，则从应急柴油发电机1A(绿色部分)供电。第2和第3司的应急设备同样分别由4 160伏特1B1和1C1总线供电，每台总线有三个电源。

这三个总线还为变压器提供电力，将电压降低到480伏，然后通过480伏总线进行配电。例如，4160伏的1A1总线为480伏的A和1A总线供电。

舞台剧(两次)

2013年12月8日和2017年12月9日，其中一个480伏辅助变压器的电气故障导致4160伏母线1A1的电源断路器(图2中紫色部分所示)按设计打开。这种断路器通常由工人手动打开和关闭，以控制工厂内的电力分配。但这个断路器会自动打开，以防止电流通过线路波及其他设备。

当断路器打开时，流向480伏母线A和1A的电流停止了，从这些480伏母线到应急设备的电力供应也停止了。无论是从场外电网、主发电机还是应急柴油发电机1A供电给4160伏的1A1总线，都无关紧要;当断路器打开时，没有电流流到480伏的母线上。

480伏母线A和1A的损失中断了应急设备的电力供应，但没有影响非安全设备的电力供应。因此，反应堆继续接近满负荷运行。

由480伏特A和1A母线供电的应急设备包括向安全壳建筑内设备供应压缩空气的管道上的安全壳隔离阀。这种阀门被设计成在关闭位置故障安全;因此，作为对断电的回应，它关闭了。

安全壳内需要压缩空气的设备包括控制棒驱动(CRD)系统的液压控制单元(图3中橙色部分所示)。控制棒使用水活塞定位。向活塞的一侧供水，同时从另一侧放水，产生压差，导致控制棒移动。倒转得到水和得到排气的边会导致控制棒向相反的方向移动。压缩空气使每个控制棒上的两个紧急制动阀关闭，以防止盘绕弹簧。在没有压缩空气压力的情况下，弹簧会迫使止回阀打开。当止回阀打开时，高压水在活塞下方供应，而活塞上方的水则被排出。因此，控制棒在几秒钟内完全插入反应堆核心，以停止核连锁反应。

2013年12月8日，电气断路器打开10分钟后，控制室响起警报，提醒操作人员压缩空气系统低压。操作人员按照程序进行操作，并对警报做出了手动扰乱反应堆的反应。

2017年12月9日，电气断路器打开4分钟后，控制室响起警报，提醒操作人员压缩空气系统低压。两分钟后，其他警报响起，通知操作人员，一些控制棒正在进入反应堆堆芯。他们手动扰乱了反应堆。(这两个事件之间的时间差异是由安全壳内管道泄漏的空气量和安全壳内气动控制组件的操作导致隔离管道中的空气被耗尽所解释的。)

这一事件还有其他的复杂情况。失去动力的原因有:(1)低压堆芯喷雾系统，(2)两个余热排出装置中的一个，反应堆堆芯隔离冷却系统，以及燃料处理大楼的正常通风系统(图3左侧的结构)。这些损失是可以预料到的——将应急设备划分为三个部分，然后失去该部分的所有动力，导致大约三分之一的应急设备断电。

幸运的是，在这种情况下，一些应急设备的损失是可以容忍的，因为没有紧急情况需要设备来缓解。操作人员使用了由场外电网供电的非安全设备以及2区和3区提供的一些应急设备来安全关闭反应堆。操作人员预计，压缩空气流入安全壳内的设备，最终将导致主蒸汽隔离阀关闭，从而无法从反应堆堆芯中去除衰变热。在主蒸汽隔离阀关闭之前，操作人员打开了其他阀门，以提供维持热量排出路径的替代方法。事故发生约30小时后，操作人员在核电站安全研究确定的时间范围内，将反应堆置于冷停堆模式。

重复表演

2013年12月事故发生后，工人们更换了发生故障的1区变压器。克林顿有5个安全相关和24个非安全相关的4160伏到480伏变压器，包括2013年故障的那台。在2013年的故障之后，制定了一项计划，在变压器柜上安装窗户，以便使用红外探测器监测内部绕组的温度。温度升高表明绕组退化，可能导致变压器故障。

但是红外探测系统的安装计划被取消了，因为变压器已经配备了可用于探测降解的热电偶。2015年，业主停止监控变压器热电偶。

计划B(或C?)涉及为快测试这29个变压器，将趋势性能和检测退化。2016年10月，Doble测试被确定为2013年变压器故障事件的防止复发纠正措施(CAPR)。Doble测试程序于2016年11月18日发布。

克林顿于2017年5月8日因加油中断而关闭。在换料中断期间计划进行的活动包括对2部4160伏至480伏变压器进行Doble测试。但这项工作被取消了，因为据估计，这将使加油中断时间延长整整三天。因此，克林顿于2017年5月29日重新启动，没有进行多布尔测试。正如NRC在2017年重复事件后派遣到克林顿的特别检查小组所指出的那样:“……检查人员决定修改样板工单[即杜布尔测试程序]单独不是CAPR。为了使CAPR被认为已经实施，被许可方需要完成变压器的实际Doble测试”。

NRC的特别检查小组还发现，在预防性维护计划中，一些与安全无关的变压器是如何处理的。公司的程序要求，那些会导致反应堆报废的部件必须包括在预防性维护计划中，以减少故障发生的可能性(更重要的是，成本高昂的报废)。在回答核管理委员会的问题时，工作人员表示，其中三个与安全无关的变压器可能会故障并导致反应堆瘫痪，但这些变压器不在预防性维护计划的范围内。

计划C(或D?)现在要求更换所有5个与安全有关的变压器:2018年更换2部变压器，2021年更换1部变压器。两台一级变压器在故障后已经更换。是否更换24台与安全无关的变压器的决定尚待决定是否寻求将反应堆的运营许可证延长20年。

美国核管理委员会的制裁

NRC的特别检查组发现了两项发现，在该机构的绿色、白色、黄色和红色分类系统中，它们都被标记为绿色。

一个发现是违反了10 CFR第50部分，附录B，标准XVI，“纠正措施”，未能实施措施，以防止对质量不利的重大条件的重复。具体来说，业主在2013年12月变压器故障后确定的修复措施没有实施，导致2017年12月变压器故障。

另一项调查结果是未能遵循将设备置于预防性维护计划中的程序。每个程序中，三个与安全无关的变压器本应包括在预防性维护计划中，但却没有。

UCS的角度来看

克林顿从1987年开始运行，直到2013年底才经历了4160伏特到480伏特的变压器故障。显然，变压器故障是极其罕见的事件，以至于闪电不会击中两次。

半空的玻璃:克林顿所有老化的变压器都超过25年，如果还没有进入浴缸曲线的磨损区域，也正在走向。闪电可能不会击中两次，但一把老旧的手提钻却能击中很多次(直到它坏掉)。

另一个未经测试，未经更换的老化变压器会在克林顿发生故障吗?你拿杯子打赌。