ICS 27.120.10
F 65
备案号:38345-2013
NB
中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准
NB/T 20155—2012
核电厂安全级电气设备老化管理
Aging management on class 1E equipment used in nuclear power plants
2012-10-19发布 2013-03-01实施
国家能源局 发 布
NB/T 20155—2012
目 次
前言………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………II
1 范围……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
2 规范性引用文件…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
3 术语和定义……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
4 老化管理要素及技术要求………………………………………………………………………………………………………………………2
5 安全级电气设备老化管理大纲……………………………………………………………………………………………………………………………………………6
附录A（资料性附录） 安全级电气设备老化管理大纲汇总表单示例……………………………………………………………………9
参考文献………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………10
NB/T 20155—2012
前 言
本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
本标准由能源行业核电标准化技术委员会提出。
本标准由核工业标准化研究所归口。
本标准起草单位：苏州热工研究院有限公司。
本标准主要起草人：杨成峰、刘韬、施海宁、李建文。
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NB/T 20155---2012
核电厂安全级电气设备老化管理
范围
本标准为核电厂安全级电气设备老化管理提供指导。
本标准适用核电厂安全级电气设备的老化管理。
注：电气设备包括电气、仪表和控制设备。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 12727—2002 核电厂安全系统电气设备质量鉴定
GB/T29308 核电厂安全重要仪表和控制系统老化管理要求
EJ/T 1197---2007 核电厂安全级电气设备质量鉴定试验方法与环境条件
NB/T 20026 核电厂安全重要仪表和控制系统总体要求
NB/T 20086—2012 核电厂安全级电气设备老化评估、监测和缓解
IAEA NS-G-2.12—2009 核电厂老化管理安全导则(Aging management for nuclear power plants)
IAEA 50-C/SG-Q 核电厂和其它核设施安全的质量保证（Quality assurance for safety in nuclear
power plants and other nuclear installation）
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
老化评估 aging assessment
确定系统、构筑物和部件当前和未来性能在可接受标准下的老化效应的合理信息评价。
3.2
老化降质 aging degradation
构筑物、系统或部件的物理特性，因老化机理的作用，在贮存或运行条件下随时间或使用而产生的逐渐降质，结果可能削弱了它们实施预期功能的能力。
3.3
老化效应 aging effects
由于某些老化机理，系统、构筑物和部件随着时间延长或者使用而发生特征的实质性改变。
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3.4
老化机理 aging mechanism
在设计确定的运行条件下，元件或设备的物理、化学或电气特性随时间而变化，这种变化可能导致规定性能的退化，从而削弱了它们实施预期功能的能力。
3.5
剩余寿命 residual life
构筑物、设备或部件在规定的运行条件下执行其安全功能，预计还能维持的时间。
3.6
使用寿命 service life
一个构筑物、系统或部件从初始运行到最终退役的时间。
3.7
老化应力 aging stressor
由制造、储存和运行条件引起，并能使系统、构筑物或部件快速退化或老化退化的作用因素或促进因素。
3.8
热点区域 hot spots
核电厂内温度和（或）辐射剂量率比预期高的区域。
3.9
鉴定寿命 qualified life
系统、构筑物和部件通过试验、分析或经验已证明其能够在特定运行工况和验收准则范围内运行，同时能够保持在设计基准事故或地震条件下履行其安全功能的时间。
4 老化管理要素及技术要求
4.1总体要求
核电厂安全级电气设备老化管理应采取IAEA提出的计划-实施-检查-行动(Plan-Do-Check-Act)循环管理的系统老化管理模式，并将该模式中的各项要素融合在核电厂安全级电气设备老化管理中。核电厂安全级电气设备老化管理主要要素及流程如图1所示。
4.2对核电厂安全级电气设备老化的理解
对核电厂安全级电气设备老化的认知是进行核电厂安全级电气设备老化管理的根本性基础，内容包括：
———设备和（或）部件的材质、材料特性和制造方法；
———应力环境和运行状态：
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——老化机理；
计划
2.结构/部件老化管理行动的开展和优化
老化管理准备、整合、维修保持和改进行
动：
监管要求和安全判据的文件
相关行动文件
提高老化管理大纲的
使预期劣化最小
通过协调机制建立老化管理计划
化
有效性
基于对当前的理解、自我评估和同行
评审的结果提高老化管理的有效性
1.结构/部件老化的理解
改进
执行
基于下述信息实施有效的老化管理。
5.结构/邮件的维修
材质、材料特性、制造方法
3.结构/部件的运行/使用
管理老化效应：
应力环境和运行状态
管理老化机理
预防性维修
老化机理
根据运行程序和技术规范操作
纠正性维修
降质部位
化学控制
备品备件管理
老化降质和失效后果
环境控制
更换
研发成果
运行历史。包括跨志记录
维修历史
运行经验
在投检查/监测/维修历史
缓解方法
当前状态，状态指标
检查
4.结构/部件的检查、监测和评估
劣化的缓解
探测和评估老化效应：
劣化的检查
试验和校正
役前和在投检查
监督
泄漏探测、振动监测等
功能性/服役适应性评估
记录保存
图1 核电厂安全级电气设备老化管理的关键要素
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… 降质部位：
———老化降质和失效后果：
——研究和开发成果：
----运行经验：
———在役检查、监测、维修历史：
———缓解方法：
———当前状态和状态指标。
对安全级电气设备老化的认知过程中需要使用安全级电气设备基本数据、运行和维修记录及外部经验反馈等信息，应对这些数据进行定期更新，为不断完善安全级电气设备老化管理大纲提供依据。
对老化过程的理解是有效监控老化状况和有效缓解老化效应工作的基础。结构或部件老化劣化过程的理解，首先要明确并理解其相应的老化机理和老化效应。
老化管理评估的结果除应包括材料、应力环境、外界环境、相关的劣化部位和老化机理等方面的信息外，还应包括理论分析模型或基于观察结果和实验数据而建立的经验模型，以对老化趋势进行有效的预测。
一旦选定待评价的设备，就可收集信息作为老化效应评估技术基础。应采取的行动有：
———定义并确定相关的设备边界（关系到哪些是将包括在老化评估过程中的）：
———识别设备的安全功能：
———确定设备的安装位置：
……确定作用于设备的应力因素：
———确定设备制造所涉及的配件及材料：
———确定和评估设备的老化效应。
4.3安全级电气设备老化管理大纲的协调作用
核电厂应编制并执行安全级电气设备老化管理大纲(AMP)。老化管理大纲宜在核电厂运行初期即启动。
与安全级电气设备老化管理有关的核电厂文件包括设备鉴定文件，运行、监督和维修文件，运行经验反馈，科研及技术支持文件等。应通过在老化管理大纲中建立系统的管理程序，协调相关大纲与活动，以提高老化管理工作效率。安全级电气设备老化管理大纲的协调作用包括：
———明确适用的规范要求和安全标准文件、相关的核电厂大纲和行动文件；
———明确相关大纲、文件在老化管理过程中的角色定位：
———大纲协调和持续改进机制的阐述等。
老化管理大纲的改进和完善是基于当前对安全级电气设备老化的理解，应随着对老化管理研究的深化及状态监测技术的改进不断地进行升版。详见第5章。
4.4 运行中的老化控制
核电厂安全级电气设备运行条件可能会显著影响其老化速率，暴露于恶劣运行条件（如高温、高辐射）下可导致电气设备过早的发生老化降质。因此，将运行条件控制在预定的限值以内，是核电厂运行工作人员在老化管理中的一个重要工作。相关行动如下：
a） 维护核电厂加热、通风和空调系统，使其能够保持核电厂环境在限定（设计基准）状态下：
b） 维持高温管道、设备与附近电气设备之间的热隔离处于良好的状态；
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c） 控制对安全级电气设备有害的蒸汽、水、油等物质，限制它们对安全级电气设备老化的影响（并采取必要的纠正行动）：
d） 识别热和辐射热点，以便对安全级电气设备老化状态进行评估；
e） 对核电厂热和辐射环境进行监测，尤其在环境恶劣区域。
4.5老化状态的检查、监测与评估
核电厂安全级电气设备老化状态检查、监测与评估活动的目的是在电气设备发生功能性丧失前发现并评定设备的显著老化。结合对安全级电气设备老化的理解、环境监测记录等，安全级电气设备检查和状态监测结果可为安全级电气设备更换提供依据。为了定量地分析安全级电气设备的老化状态，还可使用安全级电气设备寿命预测模型对安全级电气设备的使用寿命或剩余寿命进行评估。
4.6 维修
维修的目的是预防潜在的性能降级，纠正不可接受的性能降级。当发现安全级电气设备存在老化迹象时（如绝缘材料龟裂、变色、状态监测指标变化过快等），应评估安全级电气设备的老化程度及其对安全级电气设备功能的影响，并根据评估结果采取必要的维修活动。具体包括：
———当电气设备发生轻微老化，应进行技术和安全评价，对确认可以继续运行的安全级电气设备应及时进行修复，防止潮气或机械外力等应力对安全级电气设备造成不可预见损伤：
————当安全级电气设备发生明显老化时，对其进行更换是适用于安全级电气设备的主要维修活动：
———当发现老化速度过快时，应考虑将该安全级电气设备重新布置、改善运行环境或更换电气设备的类型。
4.7基于设备鉴定的安全级电气设备老化管理
4.7.1 综述
核电厂安全级电气设备通常采用GB/T 12727—2002和EJ/T 1197—2007进行设备鉴定。初始设备鉴定的目的是验证安全级电气设备在正常环境条件下、地震荷载下以及在事故环境下和（或）事故后能完成其规定的功能。
现有安全级电气设备鉴定文件中可提供许多老化管理方面基准的信息，包括：
———识别安全级电气设备和部件：
———识别核电厂安全级电气设备材料及结构；
———安全级电气设备的工作条件及所在回路对功能的要求：
———核电厂内环境条件包络曲线（通常被假定为最恶劣的环境条件）：
————设备鉴定试验中的老化规则、试验标准和试验方法及安全级电气设备经受的事故状态：
———所用的验收标准：
……由设备鉴定文件确定的鉴定寿命（或鉴定环境条件）。
4.7.2设备鉴定在老化管理中的应用
4.7.2.1 设备鉴定试验在老化管理中的应用
安全级电气设备鉴定中，较为关键的试验有热老化试验、辐照试验、地震试验和长期运行试验等。———热老化试验。热老化试验一般可有几种方法，其中一种方法是基于阿伦纽斯定律对有机材料施加热应力进行人工加速老化的试验方法。此方法将使用条件与加速老化条件通过材料的活化能特性联系起来，可用于确定设备的鉴定寿命。根据加速因子的表达式和鉴定寿命，可以预测实际工况下电气设备的实际使用寿命或剩余寿命。其中，加速因子的计算表达式见EJ/T1197—
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2007.
———辐照试验。对于有需要的电厂，辐照数据通常可从电厂环境鉴定程序中获得。因为在适用的电厂区域，通常需要测量辐射通量来判断正常电气设备的辐射剂量。在没有可用辐射数据的情况下，可能需要从电厂调查中获得。
———抗震试验。对于已确定存在的某种老化机理，且可能明显地影响地震行为的那些部件需要进行老化处理。在这种情况下，应首先确定鉴定试验中的寿命值，再进行抗震试验前的老化试验。
———长期运行试验。根据EJ/T1197—2007，类似于开关柜、蓄电池组等安全级电气设备，需进行长期运行试验。在专项质量鉴定大纲中规定所采用的长期运行试验方法，并应给出环境温度、负荷条件等参数指标。并规定：除非专项质量大纲另有规定，如要求进行长期运行试验时，应在运行条件中的高环境温度下进行，此温度下的试验结果可以为设备热老化寿命及其他寿命的估算提供参考。
————不同鉴定等级的电气设备有各自的鉴定要求，对于K1类电气设备，应能在正常、事故（指设计基准事故）和事故环境条件、地震载荷条件下保持其功能，对于此类电气设备，除了基准试验、正常运行环境条件下极限值试验、机械强度试验和（或）耐久性试验、地震试验外，还需进行LOCA事故工况模拟环境试验。考虑到设备的复杂性，事故环境中温度、蒸气、压力和辐照等的相互作用，以及多样的故障模式和失效机理，严酷环境设备的鉴定宜采用型式试验法实施。该方法依次包括：等效模拟鉴定设备潜在明显老化机理作用的预老化试验、模拟机械疲劳和地震破坏的抗震试验和DBA事故环境模拟试验。
———在设备鉴定实践中，热老化、辐照老化和运行老化模型最为常用也最成熟。其他模型由于受限于当前的技术水平，仍存在较大的不确定性，因此仅作为上述成熟模型的补充。用于特定环境条件的设备鉴定。
4.7.2.2 安全级电气设备运行环境监测数据
初始的设备鉴定确定的寿命是以安全级电气设备运行潜在最恶劣的工况为基础的，具有一定的裕度。利用安全级电气设备运行环境监测数据，可根据实际运行工况对安全级电气设备鉴定寿命进行修正。
4.7.2.3 设备鉴定资料的应用
设备鉴定老化试验程序确定中需要收集大量的前期资料，这些资料为安全级电气设备的综合老化评价和寿命评估提供了重要的数据，包括：
-----待鉴定的设备：设计、材料和设计要素：
———运行条件：运行方式和环境条件（正常和异常条件出现的频率和持续时间）；
----与待鉴定设备有关的标准（核电或非核电领域）：
————相似设备在核电和非核电领域的运行经验与试验数据等。
此外，鉴定程序中还包括了以下工作：
———失效模式及影响分析(FMEA)和部件安全分级和功能定义，确定安全级部件及其功能；
———材料数据收集和材料老化评价，确定潜在明显老化机理：
————确定适用老化模型，定义老化参数等。
5 安全级电气设备老化管理大纲
5.1 安全级电气设备老化管理的组织
核电厂安全级电气设备老化管理过程的组织相关的需求，包括长期战略的定义、寿命周期、质量控6
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制和报告，相关内容应满足GB/T 29308相关的要求。
5.2老化管理大纲的编制
核电厂运营单位应建立针对性的安全级电气设备老化管理大纲，以达到以下两个目的：
———制定高效合适的老化管理行动和措施，及时发现并缓解老化对安全级电气设备的不利影响；
———制定老化管理大纲的有效指标。应根据适用的老化评价和状态评估来证实当前老化管理措施的
有效性，在可能的情况下对当前措施进行改进。
为了评价老化管理大纲的有效性，核电厂运营组织应提出并利用相关的影响指标。这些指标有：
———可接受标准规定的设备材料状况：
———失效和劣化数据的变化趋势：
———预防性维修和纠正性维修的对比（如人力和费用等方面）：
———失效和降质情况重复发生的次数：
————检查大纲的符合情况。
现有核电厂考虑使用的安全级电气设备老化管理大纲还应按照表1中描述的标准进行评价，不符合这些标准的大纲应尽可能进行修正。
表1 有效老化管理大纲的基本属性
基本属性 具体描述
老化管理大纲的范围以对老化过程的理解为基础
进行老化管理的结构（包括部件要素）和部件
理解老化现象（重要的老化机理，老化的敏感区）：结构和（或）部件材料、服役条件、应力、降质部位、老化机理和效应；结构和（或）部件工况指标及标准要求：相关老化现象的定性或定量的预测模型
缓解控制老化劣化现象的预防性措施 确定预防性行动或要检查和监控的参数，包括服役条件（例如环境和运行）和运行实践，以减缓结构或部件的潜在的劣化
老化效应的检测 采用有效的技术（检查、试验和监控方法）在结构或部件失效前及时发现老化现象
老化效应的监控和趋势预测
监控的工况指标和参数
有助于结构或部件老化评价的数据收集
评价方法（包括数据分析和趋势预测）
老化效应的缓解 有效缓解结构或部件老化效应和（或）老化降质的运行、维修、修复和更换等行动
公认的标准 根据公认的标准，对纠正行动的必要性进行评价
纠正行动 当某一部件不符合标准要求时采取纠正行动
运行经验及研究开发成果的反馈 既确保运行经验及研究开发成果（适用的情况下）的及时反馈，又客观地证明运行经验及研究开发成果在老化管理大纲中得到充分考虑的工作机制
质量管理
对老化管理大纲的执行文件和采取的措施进行管理控制
有助于老化管理大纲评价和改进的指标
进行证实（验证）工作，确保老化管理的预防性行动考虑充分并合理可用，确保所有纠正行动已经完成并行之有效
记录保存实践
用以发展安全级电气设备老化管理大纲的工程评价应考虑应用的设计基础和管理要求：也应考虑材料、运行工况、应力环境、降质部位、老化机理及对结构或部件的影响等方面的信息；还要考虑合适的指标以及老化现象相关的定性或定量分析模型。整个安全级电气设备老化管理大纲应具有表1中列出的
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基本特征。
安全级电气设备老化管理大纲汇总表应提供一个可行的概述性老化管理大纲，重点提供一些对安全级电气设备的老化理解和老化控制有用的信息，包括材料、劣化部位、老化应力环境和外界环境、老化关键过程、老化机理、老化效应、检查和监控老化的要求和方法、缓解老化效应的方法、可接受的标准和纠正或补救行动（安全级电气设备老化管理大纲汇总表的样本格式参见附录A）.
5.3老化管理大纲的执行
核电厂运营组织负责安全级电气设备老化管理大纲的贯彻和执行。
核电厂运营组织的上级管理部门负责批准安全级电气设备老化管理行动的执行，也应负责潜在问题的解决。
安全级电气设备老化管理大纲的执行应包括安全级电气设备性能的定期报告，还应包括安全级电气设备老化管理计划中确定的安全级电气设备老化管理有效性的评价指标。
相关数据的详细收集和记录，是安全级电气设备老化管理大纲执行的部分工作。它为安全级电气设备老化管理行动采取的措施和时机提供决策基础。
安全级电气设备在使用过程中，其鉴定寿命应根据老化机理方面的知识对老化过程进行重新评价。对于延长安全级电气设备鉴定寿命的情况，核电厂运营组织应提供全面的安全分析报告。
5.4 老化管理大纲的改进
核电厂运营组织管理机构应提供安全级电气设备的性能审查和老化管理大纲改进方面的信息，见IAEA NS-G-2.12--2009中系统的闭环式老化管理工作(见IAEANS-G-2.12-2009图1和2.12).
安全级电气设备老化管理大纲的有效性应根据现有情况进行定期评价和提高，并进行适当的调整。现有的相关情况包括安全级电气设备的运行状况、监督和维修历史记录、研究开发成果和基本运行经验等方面的内容。
按照规章要求进行周期性的审查、监督和评价工作，以确保安全级电气设备老化管理大纲的高效性。核电厂运营组织的安全级电气设备老化管理政策和老化管理大纲都要由运营组织进行自我评价和不断改进。
检查、监督和评价的结果，以及IAEANS-G-2.12—2009中4.42中指出的改进措施都应呈交给上级管理部门审查和评估。
应考虑安排安全级电气设备老化管理大纲的同行审查工作，获得独立的评价结果，以确定安全级电气设备老化管理大纲是否符合公认的惯例，也有助于发现有待改进的地方。
面对任何新出现的老化事件，应开展经费充足的研究和开发项目，从而对安全级电气设备老化机理的理解和预测、老化动力学过程、老化相关的监控和缓解方法或措施等方面的理解和预测提供持续的技术支持。应采取战略方针，促进相关长期研究及开发项目。
附 录A
（资料性附录）
安全级电气设备老化管理大纲汇总表单示例
电气设备/部件名称 电气设备/部件的外形图（和/或其敏感部位）
材料 单元1:
单元2:
单元3:
应力状态/环境：
理解老化（材质，应力状态及环境） 管理老化
敏感部位 关注的老化 在役检查，监督及维修 缓解 验收判据 纠正性/改善行动
法规或规范要求 建议
亭亭
NB/T 20155—2012
参 考 文 献
[1]GB/T 11026.1-2003 电气绝缘材料 耐热性 第1部分 老化程序和试验结果的评定
[2] GB/T 12727-2002 核电厂安全系统电气设备质量鉴定
[3]EJ/T 1197-2007 核电厂安全级电气设备质量鉴定试验方法与环境条件
[4] 顾申杰。核电厂1E级电气设备环境鉴定[J]. 核安全,2005,(5):31-40
[5]IEC 60216-1：2001 电气绝缘材料 耐热性 第1部分：老化规程和试验结果的评价
[6] IEC 60216-2:2005电气绝缘材料 耐热性 第2部分：电气绝缘材料耐热性测定 试验标准的选择
[7] IEC 60216-3:2002 电气绝缘材料 耐热性 第3部分：耐热性计算说明
[8] IEC 60216-4-2:2000 电气绝缘材料 耐热性 第4-2部分：热老化烘箱 最高至300℃的精密烘炉
[9] IEC 60216-4-3:2000 电气绝缘材料 耐热性 第4-3部分：老化烘箱 多室烘箱
[10]IEC 60216-5:2003 电气绝缘材料 耐热性 第5部分：绝缘材料的相对耐热指数(RTE)的测定
[11]IEC 60216-6：2003 电气绝缘材料 耐热性 第6部分：使用固定时间框架法测定绝缘材料的耐热指数(TI和RTE)
[12] IAEA NS-G-2.12:2009 核电厂老化管理安全导则
[13]IAEA DS382 核电厂老化管理安全导则（草案）
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