核電廠(chǎng)低壓開(kāi)關(guān)柜改造

楊建明，王 琳，王傳陽(yáng)，吳曉敏

（中核核電運(yùn)行管理有限公司二廠(chǎng)，浙江 海鹽 314300）

1 事件經(jīng)過(guò)與原因分析

1.1 事件經(jīng)過(guò)

2009-03-03晚，某核電廠(chǎng)2LKH001TB母線(xiàn)抽屜2LKH321JA和2LKH323JA 2個(gè)8E/2間隔發(fā)生電氣短路故障，2個(gè)抽屜間隔燒毀嚴(yán)重，并造成2LKH整段母線(xiàn)短時(shí)失電。電氣人員緊急趕到現(xiàn)場(chǎng)處理，將2個(gè)燒毀的抽屜拉出。

3月6日，辦理廠(chǎng)內(nèi)特殊作業(yè)許可證(PX)票，按照《2LKH母線(xiàn)抽屜間隔燒毀故障處理方案》，在海水低潮位、對(duì)鼓網(wǎng)運(yùn)行影響小的工況下，完成了2個(gè)故障抽屜負(fù)荷2CRF201TF和2CRF202TF鼓網(wǎng)低速電動(dòng)機(jī)的再供電，并對(duì)燒毀的抽屜間隔進(jìn)行徹底清理，恢復(fù)了2LKH母線(xiàn)供電。

1.2 原因分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)拆除下來(lái)的轉(zhuǎn)接件背板進(jìn)行檢查，分析短路原因。

1.2.1 短路故障點(diǎn)確認(rèn)

檢查轉(zhuǎn)接件背板內(nèi)部小母排，有明顯的短路痕跡；抽屜內(nèi)的元器件被嚴(yán)重熏黑，抽屜框架由于短路瞬間過(guò)熱有些變形，但內(nèi)部元器件均沒(méi)有燒糊的痕跡。判斷短路發(fā)生在開(kāi)關(guān)柜轉(zhuǎn)接件背板內(nèi)部，而不是由抽屜內(nèi)元器件引起的。

1.2.2 短路類(lèi)型和保護(hù)動(dòng)作分析

轉(zhuǎn)接件背板內(nèi)部小母排的A，B相有明顯短路時(shí)打出的凹痕，確認(rèn)A，B相發(fā)生了相間短路。

1.2.2.1 保護(hù)定值

上游6kV開(kāi)關(guān)1LGB116JA保護(hù)過(guò)流定值為 1.74A，0.6s，CT 變 比 為 100/1；380V母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)F1型框架斷路器的保護(hù)過(guò)流定值為2In=2×1250=2500A，t=0.3s；反時(shí)限定值I1=In，t1=(INT/5.5)×6I1。

1.2.2.2 保護(hù)裝置記錄值

上游6kV開(kāi)關(guān)綜合保護(hù)裝置SPAJ142C啟動(dòng)時(shí)記錄的短路數(shù)據(jù)為A：3.75A；B：0；C：4.35A，短路持續(xù)時(shí)間為保護(hù)時(shí)間定值(0.6s)的12%。由于B相在設(shè)計(jì)上未接線(xiàn)，其記錄數(shù)據(jù)沒(méi)有意義。

1.2.2.3 保護(hù)動(dòng)作分析

根據(jù)SPAJ142C記錄的數(shù)據(jù)，折算到一次側(cè)電流分別為，A相：375A；C相：435A。A、C兩相電流有一定差別(可能是受380V母線(xiàn)運(yùn)行負(fù)荷、CT精度和綜合保護(hù)裝置采樣精度等影響)，但相差并不大。結(jié)合干式變接線(xiàn)方式(D，Yn11)初步推測(cè)，380V側(cè)故障可能發(fā)生的類(lèi)型有：A，B兩相短路；C相單相接地或三相短路。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，A，B相小母排有明顯的短路痕跡，判斷故障應(yīng)為A，B兩相相間短路。

故障發(fā)生后6kV綜合保護(hù)裝置啟動(dòng)，但未達(dá)到出口時(shí)間。380V斷路器反時(shí)限保護(hù)啟動(dòng)，但其動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，亦未達(dá)到出口時(shí)間。從6kV保護(hù)記錄數(shù)據(jù)推算出，380V側(cè)A，B兩相相間短路電流約12000A，380V母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)正確動(dòng)作切除故障。

1.2.3 短路故障原因

查詢(xún)以往檢修記錄，LKH低壓開(kāi)關(guān)柜自1999年投運(yùn)以來(lái)，多次發(fā)生因?yàn)榻硬寮蓜?dòng)導(dǎo)致抽屜無(wú)法推到位，造成電源缺相，影響下游負(fù)荷正常運(yùn)行的情況。

由于2LKH321JA抽屜A相一次接插件與轉(zhuǎn)接件內(nèi)出線(xiàn)側(cè)接頭部分(與CCU之間有連接電纜)的接插不緊密(因一次接插件插頭張力不足，無(wú)法充分夾緊)，運(yùn)行后通過(guò)A相的電流使得一次接插件插頭局部過(guò)熱，轉(zhuǎn)接件內(nèi)的接頭連接電纜絕緣被破壞，同時(shí)轉(zhuǎn)接件背板線(xiàn)槽內(nèi)頂住一次接頭的阻燃塑料板也受熱軟化。沒(méi)有被充分夾緊的A相出線(xiàn)側(cè)金屬接頭松動(dòng)后落到下方B相進(jìn)線(xiàn)側(cè)的轉(zhuǎn)接小母排上，造成A，B兩相短路。事后檢查也發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)接件內(nèi)A相出線(xiàn)側(cè)接頭被打掉。由于每個(gè)抽屜間隔內(nèi)的轉(zhuǎn)接小母排都是直接與開(kāi)關(guān)柜主母排相連的，所以在發(fā)生短路時(shí)相當(dāng)于380V AC母線(xiàn)兩相短路，其短路電流極大。短路瞬間，強(qiáng)烈電弧將整個(gè)抽屜間隔和相鄰抽屜間隔嚴(yán)重熏黑，同時(shí)電弧也造成了間隔內(nèi)的電氣元器件損壞：轉(zhuǎn)接小母排打出短路凹痕；控制電纜絕緣層破壞；瞬間炸出許多金屬銅小顆粒等。

根據(jù)以上分析，確認(rèn)此次短路故障產(chǎn)生的原因是開(kāi)關(guān)柜質(zhì)量不可靠，而且此類(lèi)缺陷存在共性。經(jīng)過(guò)技術(shù)委員會(huì)討論，決定進(jìn)行技術(shù)改造，整體更換LKH低壓開(kāi)關(guān)柜。

2 改造準(zhǔn)備工作

2.1 成立改造專(zhuān)項(xiàng)組確認(rèn)改造原則

發(fā)生燒毀事件后，公司立即成立了專(zhuān)項(xiàng)組，確定2號(hào)機(jī)組LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造在即將開(kāi)始的205大修中實(shí)施，1號(hào)機(jī)組LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造在107大修中實(shí)施。確定了改造的總體原則。

(1)為避免一次接插件缺陷問(wèn)題，改造選用該廠(chǎng)擴(kuò)建機(jī)組全面使用的MNS3.0型低壓開(kāi)關(guān)柜。該開(kāi)關(guān)柜采用已經(jīng)改進(jìn)的全新一次接插件，對(duì)張力值有了具體量化要求，接插可靠。

(2)全部更換LKH母線(xiàn)的6面低壓開(kāi)關(guān)柜(包括進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān))，原6kV/380V變壓器LKH001TR及其6kV電源不變。

(3)低壓開(kāi)關(guān)柜的所有負(fù)荷位置不變，報(bào)警信號(hào)保留。

(4)開(kāi)關(guān)柜的基礎(chǔ)不變，要求新柜安裝尺寸與原柜型一致，保證能夠安裝。

(5)110V DC控制電源取自L(fǎng)BA保持不變。

(6)所有遠(yuǎn)控和報(bào)警功能保留，改造后要求能夠?qū)崿F(xiàn)原來(lái)開(kāi)關(guān)柜的所有接口和功能。

(7)改造后母排與變壓器準(zhǔn)確銜接。母排尺寸的精確測(cè)量決定了改造后變壓器與母排是否能夠準(zhǔn)確銜接。為此，在改造前期對(duì)2LKH母線(xiàn)低壓母排與變壓器低壓側(cè)母排的接口尺寸進(jìn)行了測(cè)量和記錄。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合變壓器廠(chǎng)家出廠(chǎng)圖紙尺寸，與ABB公司繪制的變壓器接口尺寸進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)ABB公司在母排的連接螺栓孔開(kāi)孔時(shí)需要制作成橢圓形，才能方便現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行左右微調(diào)。將上述信息反饋給ABB公司，在制作時(shí)進(jìn)行落實(shí)。

2.2 交流和審查改造方案

2009-03-18，公司相關(guān)部門(mén)的技術(shù)人員與廈門(mén)ABB公司的廠(chǎng)家技術(shù)人員舉行了面對(duì)面的技術(shù)交流。對(duì)開(kāi)關(guān)柜柜體尺寸、接口及出線(xiàn)方式，開(kāi)關(guān)柜抽屜回路、一次系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)要求，二次原理圖設(shè)計(jì)要求，開(kāi)關(guān)柜運(yùn)輸包裝等問(wèn)題進(jìn)行了充分的討論，達(dá)成一致意見(jiàn)。

2009-04-08，公司相關(guān)部門(mén)及廈門(mén)ABB公司會(huì)同設(shè)計(jì)院，對(duì)2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造設(shè)計(jì)圖紙中存在的問(wèn)題進(jìn)行了逐項(xiàng)討論與審查，形成最終設(shè)計(jì)圖紙。

2.3 出廠(chǎng)驗(yàn)收

2009-06-02，對(duì)2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行出廠(chǎng)驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)部分8E/2抽屜二次插件接觸不良，造成抽屜無(wú)法正常工作。與廠(chǎng)家技術(shù)人員進(jìn)行交流后確認(rèn)，造成二次插件接觸不良的原因是安裝人員在壓接二次插接件時(shí)壓線(xiàn)鉗使用不當(dāng)。ABB公司立即對(duì)2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜所有8E/2抽屜二次插接件進(jìn)行重新壓接，確保出廠(chǎng)時(shí)二次接插件接觸良好。

3 改造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

2009-06-05，2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)此次改造所涉及的開(kāi)關(guān)柜外部接線(xiàn)、控制連線(xiàn)、一次接線(xiàn)進(jìn)行核對(duì)，并詳細(xì)記錄到二次拆接線(xiàn)卡中，確保改造后實(shí)現(xiàn)接口的完全銜接。

6月6日，施工人員完成一次動(dòng)力電纜、外部控制電纜的拆除工作，并將6面舊低壓開(kāi)關(guān)柜全部拆除，對(duì)開(kāi)關(guān)柜的基礎(chǔ)焊點(diǎn)進(jìn)行打磨、找平。

6月10日，6面新低壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)并安裝就位。

6月11日，由于前期對(duì)變壓器與低壓開(kāi)關(guān)柜母排的接口尺寸進(jìn)行了精確測(cè)量，順利地完成了母排對(duì)接及一次電纜、控制電纜的回接工作。隨后完成了抽屜內(nèi)熱繼電器、中間繼電器的校驗(yàn)；一次接插件張力和間隙測(cè)量；母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)斷路器檢測(cè)及其保護(hù)定值的校驗(yàn)和動(dòng)作試驗(yàn)。

6月13日，對(duì)下游負(fù)荷進(jìn)行絕緣檢查，檢查合格后基本具備送電條件。

6月14日，發(fā)現(xiàn)部分負(fù)荷在以前的安裝時(shí)存在接零和接地錯(cuò)誤，對(duì)存在此類(lèi)錯(cuò)誤的負(fù)荷在開(kāi)關(guān)柜出線(xiàn)側(cè)進(jìn)行了改正。

6月15日，完成了母線(xiàn)的絕緣測(cè)量，正常后，送上直流110V電源，對(duì)外接的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行模擬，確認(rèn)在主控KIT和T20盤(pán)上觀(guān)察到送至主控的信號(hào)均能正常報(bào)警。對(duì)低壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行遠(yuǎn)控和就地功能試驗(yàn)，包括鼓網(wǎng)低速電機(jī)回路、反沖洗水泵回路，模擬結(jié)果啟停均正常。

6月15日，對(duì)2LKH母線(xiàn)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，2LKH100JA分合正常，2LKH開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行正常。

測(cè)量2LKH母線(xiàn)電壓正常、母線(xiàn)相序?yàn)檎颍?LKH開(kāi)關(guān)柜送電工作完成。至此，2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工作全部完成。

4 改造中的問(wèn)題及整改措施

(1)2LKH001TR變壓器的溫控器實(shí)際電源(220V AC)與廠(chǎng)家出廠(chǎng)圖紙上標(biāo)示的電源(380V AC)不相符。

整改措施：在核實(shí)變壓器溫控器圖紙和拆線(xiàn)記錄后，安裝人員按正確的接線(xiàn)方式對(duì)溫控器電源線(xiàn)進(jìn)行了調(diào)整。該問(wèn)題反映出在技術(shù)改造中做好拆接線(xiàn)記錄工作是十分重要的。

(2)按照原來(lái)2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜在安裝時(shí)的負(fù)荷接地方式，接零、接地存在錯(cuò)誤。

整改措施：對(duì)所有負(fù)荷進(jìn)行核實(shí)并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線(xiàn)情況進(jìn)行改正。同時(shí)將此問(wèn)題反饋到電廠(chǎng)大修1LKH低壓開(kāi)關(guān)柜的改造工作中，明確負(fù)荷具體的接地、接零方式，對(duì)不合理的接線(xiàn)方式進(jìn)行調(diào)整，讓電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)兩側(cè)的接線(xiàn)方式保持一致。

(3)對(duì)8E型抽屜的一次接插件進(jìn)行張力測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)此次改造的一次接插件的張力值均在70～90N，而以往的張力值大小的要求為90～120N。經(jīng)咨詢(xún)ABB廠(chǎng)家，確認(rèn)此次改造中所使用的一次接插件是新型號(hào)的產(chǎn)品，故測(cè)試值在70～90N是滿(mǎn)足要求的。

（4）改造完成后低壓開(kāi)關(guān)柜送電，因部分設(shè)備處于隔離狀態(tài)無(wú)法試驗(yàn)，無(wú)法保證電源相序正確。

整改措施：此次2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造完成后，通過(guò)設(shè)備再鑒定以確保改造后的電源相序正確，保證設(shè)備正常運(yùn)行。建議在1LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造中，在母線(xiàn)停運(yùn)前先對(duì)所有負(fù)荷的電源相序進(jìn)行測(cè)量和記錄，在改造完成后進(jìn)行逐一核對(duì)，以減少由于人為原因造成設(shè)備電源相序錯(cuò)誤的可能性。

5 結(jié)束語(yǔ)

在改造實(shí)施過(guò)程中，對(duì)工作中遇到的問(wèn)題和存在的隱患，進(jìn)行積極處理和反饋。QA和QC人員嚴(yán)格把關(guān)、認(rèn)真監(jiān)督、及時(shí)提醒，確保了2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造的質(zhì)量。2LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造工作的順利完成，確保了大修的進(jìn)度，同時(shí)改造過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)也在1LKH低壓開(kāi)關(guān)柜改造中起到了很好的借鑒作用，避免了同類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)。