CPR1000型核電廠輔助電源系統(tǒng)通流試驗(yàn)的方法研究

易寧，劉森，余良，柳強(qiáng)

（中廣核工程有限公司，廣東深圳 518031）

LGR系統(tǒng)通流試驗(yàn)作為LGR系統(tǒng)送電前的一個重要試驗(yàn)，目的在于檢驗(yàn)升壓站的CT變比和接線正確性，確保繼電保護(hù)裝置能夠正確動作，對繼電保護(hù)二次回路檢查有重要作用[1]。常規(guī)的通流試驗(yàn)方法使用載流電纜和主回路導(dǎo)體相配合，穿過需要進(jìn)行通流試驗(yàn)的各個CT，形成一個回路，然后接大電流發(fā)生器，在試驗(yàn)回路中產(chǎn)生大電流，驗(yàn)證CT功能[2]。使用常規(guī)方法在對LGR系統(tǒng)進(jìn)行通流試驗(yàn)時(shí)，需要在GIS接地刀閘兩側(cè)加入電流，然后通過載流電纜的配合，使電流通過各個CT。但是受電氣設(shè)備布置的影響較大，在試驗(yàn)過程中需要對GIS接地連片進(jìn)行改動，對載流電纜進(jìn)行端接等輔助工作。消耗較多的人力、物力，并且受設(shè)備容量的限制，常需要進(jìn)行三相的分相通流試驗(yàn)，效率較低。

本文在分析LGR系統(tǒng)的運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上，提出了一種通流試驗(yàn)的新方法。該新方法通過調(diào)節(jié)兩臺輔助變壓器自身的有載調(diào)壓開關(guān)，在主回路中調(diào)節(jié)出滿足通流試驗(yàn)電流大小的環(huán)流，完成通流試驗(yàn)。經(jīng)仿真計(jì)算分析和現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該新方法實(shí)施簡單便捷，減小了人力、物力等方面的消耗，是220 kV變電站通流試驗(yàn)的新方法。

1 陽江220 kV變電站簡介

陽江220 kV變電站采用GIS設(shè)備，電氣主接線采用雙母線接線方式（如圖1所示），設(shè)專用的母聯(lián)斷路器；總規(guī)劃220 kV線路間隔2個，總規(guī)劃配置6臺34 MVA變壓器，一期投產(chǎn)兩臺；6.6 kV主接線采用單母線分段接線方式，設(shè)專用的分段斷路器。陽江220 kV變電站作為陽江核電廠的重要輔助電源，在反應(yīng)堆冷卻劑事故和主電網(wǎng)故障同時(shí)發(fā)生時(shí)的情況下，為廠區(qū)供電確保核安全。

圖1 陽江220 kV變電站一期電氣接線圖Fig. 1 The wiring diagram of the 220 kV switch stationin the first phase

2 通流試驗(yàn)的新方法

2.1 原理簡介

根據(jù)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件，要求兩臺變壓器的變比、連接組別、阻抗等參數(shù)相同或相等，否則，如果變壓器的變比、連接組別、阻抗等參數(shù)不同，將會導(dǎo)致兩并聯(lián)的變壓器間產(chǎn)生環(huán)流。因此，改變兩并聯(lián)變壓器的上述參數(shù)，并在其低壓側(cè)加交流電源使得回路中產(chǎn)生滿足要求的環(huán)流，從而利用此環(huán)流進(jìn)行通流試驗(yàn)。

陽江核電廠輔助開關(guān)站采用雙母線接線方式，兩臺變壓器并列運(yùn)行，兩臺變壓器容量、聯(lián)接組別、額定電壓、變比等參數(shù)完全一致，變壓器采用恒磁通調(diào)壓方式，低壓側(cè)繞組的分接電壓恒定。根據(jù)現(xiàn)場情況，將兩臺變壓器通過母聯(lián)并列，然后調(diào)節(jié)變壓器的有載開關(guān)檔位，調(diào)節(jié)兩臺變壓器變比，產(chǎn)生電壓差，從而在兩臺變壓器組成的環(huán)路中產(chǎn)生環(huán)路電流，流過各個CT，完成回路通流，如圖2所示。

合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)將1號、2號輔變的低壓側(cè)連接起來，合上母聯(lián)斷路器2021使1號、2號輔變高壓側(cè)連接起來，這樣，1號、2號輔變高低壓側(cè)連接起來形成一個環(huán)路。在低壓側(cè)接入一個三相380 V交流電源，然后調(diào)節(jié)1號、2號輔變的有載調(diào)壓開關(guān)，使得兩臺輔變的高壓側(cè)產(chǎn)生壓差，最后使1號、2號輔變組成的環(huán)路中出現(xiàn)環(huán)流。環(huán)流在主回路中流動，達(dá)到通流試驗(yàn)的要求。

圖2 通流試驗(yàn)電氣單線圖Fig. 2 The electrical diagram of the current flow test

2.2 理論計(jì)算

根據(jù)變壓器并聯(lián)的模型，簡化得到變壓器高壓側(cè)環(huán)流示意見圖3。

圖3 高壓側(cè)環(huán)流示意圖Fig. 3 The schematic diagram of the loop current at the HV side

其中，Ud為電壓差；ZT1、ZT2分別為1號、2號輔變折算到高壓側(cè)的阻抗；Ih為高壓側(cè)環(huán)路電流。

由于兩臺變壓器變比的不同，在低壓側(cè)加入一個相同電壓后，會在高壓側(cè)感應(yīng)出不同的電壓，繼而產(chǎn)生了電壓差，并且兩臺變壓器高壓側(cè)通過母聯(lián)斷路器連接形成了一個完整回路，在電壓差的驅(qū)動下，產(chǎn)生了環(huán)流[4]。

ZT1L、ZT2L分別為1號、2號輔變的低壓側(cè)短路阻抗；IhL為低壓側(cè)環(huán)流；K為檔位差。查得1號、2號輔變額定短路阻抗電壓：UT1%=7.99%、UT2%=7.96%；額定容量SN1=SN2=34 000 kV·A；額定高壓側(cè)電壓UT1=UT2=220 kV；額定變比為220/6.9±8×1.25%。

求得折算到兩臺變壓器高壓側(cè)的短路阻抗[5]：

根據(jù)不同檔位得到高、低壓側(cè)電流結(jié)果，如表1所示。

表1 變壓器高、低壓側(cè)環(huán)流計(jì)算值Tab.1 The loop current of transformer at the HV/LV side

根據(jù)表1，可以得到高壓側(cè)環(huán)流可高達(dá)6 A，可以滿足通流試驗(yàn)條件。

3 試驗(yàn)

3.1 仿真試驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證此理論計(jì)算的正確性，使用電力系統(tǒng)常用分析軟件ATP軟件對此計(jì)算模型進(jìn)行了仿真計(jì)算，以電壓變比相差16檔位為例。仿真模型如圖4所示。

圖4 通流試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig. 4 The model of the current flow test

得到仿真變壓器高壓側(cè)環(huán)流電流波形如圖5，電流有效值約為7 A。

得到仿真變壓器低壓側(cè)環(huán)流電流波形如圖6，兩臺變壓器低壓側(cè)電流分別為為198 A和240 A。根據(jù)基爾霍夫電流定律：I1L=I2L+I源。而圖2中變壓器低壓側(cè)380 V交流電源電流約為40 A。

圖5 變壓器高壓側(cè)電流波形圖Fig. 5 The current wave of transformer at the HV side

圖6 變壓器低壓側(cè)環(huán)流電流波形圖Fig. 6 The loop current of transformer at the LV side

3.2 現(xiàn)場試驗(yàn)

根據(jù)理論計(jì)算，在現(xiàn)場進(jìn)行了通流試驗(yàn)，檔位調(diào)制16檔，得到試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)測數(shù)據(jù)與理論計(jì)算值比較Tab. 2 The measured data and the theoretical value

3.3 結(jié)果分析

根據(jù)仿真計(jì)算與理論計(jì)算值相差較小，證明理論計(jì)算基本正確。實(shí)測數(shù)據(jù)與理論計(jì)算值誤差見表3。

表3 實(shí)測數(shù)據(jù)與理論值的誤差Tab. 3 The error between the measured and the theoretical values

由表3可見，實(shí)測數(shù)據(jù)與理論值間有一定誤差，并且，變壓器低壓側(cè)電流誤差較小，變壓器高壓側(cè)電流誤差較大。此誤差的主要來源為測量誤差，因?yàn)楦邏簜?cè)電流較小，CT在測量較小電流時(shí)誤差較大。低壓側(cè)由于電流較大，測量的電流誤差較小。所以，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果分析，之前的理論計(jì)算基本正確。可以據(jù)此來指導(dǎo)試驗(yàn)。

4 結(jié)論

根據(jù)以上的分析可知，利用兩變壓器并聯(lián)運(yùn)行產(chǎn)生環(huán)流進(jìn)行通流試驗(yàn)的方法正確可行。能較大地降低試驗(yàn)的人力物力，提高試驗(yàn)效率，具有推廣意義?？梢詷O大地降低通流試驗(yàn)的人力、物力消耗，提高試驗(yàn)效率。

[1] 張保會，尹項(xiàng)根. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M]. 北京：中國電力出版社，2010.

[2] 兀鵬越.利用一次電流檢驗(yàn)電流互感器二次回路的方法[J].電力建設(shè)，2011（12）：88-91.WU Pengyue. Test method for accuracy of second circuit using primary current[J]. Electric Power Construction，2011（12）：88-91（in Chinese）.

[3] 胡虔生. 電機(jī)學(xué)[M]. 北京：中國電力出版社，2009.

[4] 張良勝. 變壓器變比誤差對并聯(lián)運(yùn)行環(huán)流的影響[J]. 變壓器，2010（10）：65-68.ZHANG Liangsheng. Influence of ratio errors to parallel operation transformer circular current[J]. Transformer，2010（10）：65-68（in Chinese）.

[5] 胡虔生. 電機(jī)學(xué)[M]. 北京：中國電力出版社，2009.