秦山二期核島直流絕緣故障現(xiàn)狀及對策

徐　明（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江　海鹽　314300）

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秦山二期核島直流絕緣故障現(xiàn)狀及對策

徐明
（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江海鹽314300）

摘要：本文介紹了核島直流系統(tǒng)兩點(diǎn)接地故障形態(tài)及危害，并對秦山核電二期1、2#機(jī)組運(yùn)行以來出現(xiàn)過的絕緣故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、原因歸類分析，對由設(shè)計(jì)、安裝原因引起的絕緣故障采取的對策，對所獲得的經(jīng)驗(yàn)可供其他電廠參考。

關(guān)鍵詞：兩點(diǎn)接地；絕緣監(jiān)測；固定型；便攜式；平衡電橋；不平衡電橋；信號探測

1　概述

核島直流系統(tǒng)為控制和信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)與自動裝置等提供工作電源，對保障電廠的持續(xù)和安全運(yùn)行至關(guān)重要，這要求直流系統(tǒng)及其供電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有較高的可靠性以及持續(xù)的供電能力。作為提高持續(xù)供電能力的措施之一，直流系統(tǒng)工作在“ 浮地” 運(yùn)行方式，體現(xiàn)為出現(xiàn)一點(diǎn)接地故障，系統(tǒng)的正常運(yùn)行不受影響，但如果該潛在危害存在的同時發(fā)生第二點(diǎn)次接地故障便可能危及到系統(tǒng)的持續(xù)供電能力。為了保障直流系統(tǒng)的可靠和持續(xù)運(yùn)行，需要對其絕緣水平進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，當(dāng)絕緣水平降低到一定程度，發(fā)出報(bào)警信號并定位該絕緣薄弱環(huán)節(jié)。直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測裝置正是為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)而設(shè)置。

2　接地故障統(tǒng)計(jì)、原因分析及維修對策

2.1故障設(shè)備統(tǒng)計(jì)

1、2 #機(jī)組運(yùn)行以來，共發(fā)生44次絕緣報(bào)警，44次絕緣報(bào)警中，有48%的直流接地是由現(xiàn)場的流量（SD）、壓力（SP）、溫度（ST）和液位（SN）等開關(guān)引起，其中以SN居多；有34%的直流接地是由現(xiàn)場閥門各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動或啟動）的返回信號引起；有14%的直流接地是由現(xiàn)場的控制柜引起。還有2%由于蓄電池本體引起，2%由充電器本體引起。

2.2故障原因歸類

核島直流系統(tǒng)是個不間斷工作長期帶電的系統(tǒng)，支路眾多，負(fù)荷涉及面廣，其接地原因也不盡相同，通過對上述44次接地故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其主要原因有：

2.2.1設(shè)計(jì)和安裝問題

（1）DVG防火閥所在房間潮濕問題。W019和W068房間十分潮濕，冷凝水經(jīng)常進(jìn)入1/2DVG025～028VA防火閥，進(jìn)而導(dǎo)致48V直流系統(tǒng)發(fā)生接地絕緣故障。從2005至2010年，該系統(tǒng)共導(dǎo)致6次直流系統(tǒng)接地故障發(fā)生，DVG系統(tǒng)也因此成為發(fā)生絕緣故障報(bào)警的系統(tǒng)之首。

（2）蓄電池防震架設(shè)計(jì)和安裝問題。我廠2LAA系統(tǒng)曾發(fā)生一起絕緣故障，最后查明是由2LAA001BT蓄電池組爬酸引起。我廠安裝的蓄電池設(shè)備維護(hù)空間較小，蓄電池安裝完畢后初次加電解液時，由于操作不當(dāng)或其他原因，很容易將電解液灑出，沉積到蓄電池上蓋板與槽體之間的密封膠失效的縫隙處。蓄電池經(jīng)長期運(yùn)行（如定期充、放電）后，電解液溫度變化使殼內(nèi)外壓力不一致，致使電解液從蓄電池上扣蓋與槽體之間滲透出，隨著機(jī)組運(yùn)行，析出的電解液慢慢累積，就會爬到地腳螺栓，而2LAA001BT蓄電池組的地腳螺栓與地基不絕緣，就會引起接地。

2.2.2設(shè)備和天氣原因

（1）電纜老化、接線端子老化、元器件老化；

（2）天氣原因，大雨、濃霧等特殊天氣引起直流系統(tǒng)接地，天氣好轉(zhuǎn)時可能消失；

（3）設(shè)備停運(yùn)或故障引起。例如在交流配電盤停電時，PS坑內(nèi)的水上漲后，雖然觸發(fā)了泵啟動信號但由于泵沒有動力電源而不能啟動，造成PS坑內(nèi)的水將液位開關(guān)淹沒觸發(fā)絕緣報(bào)警。

2.2.3人因失誤

（1）拆線后沒及時絕緣包扎；

（2）壓接接線鼻子時不規(guī)范，沒有將裸露的多余的細(xì)股芯線修剪干凈；

（3）現(xiàn)場拆下的熱工設(shè)備沒有放置在恰當(dāng)?shù)胤?，被水淋、泡了引起接地?/p>

（4）現(xiàn)場設(shè)備上的異物，金屬片、掉落的接線鼻子等沒清理干凈；

（5）相關(guān)檢修時，擠上或壓傷控制回路電纜而未覺察。

（6）現(xiàn)場設(shè)備上的線沒有絕緣包扎。

2.3維修對策

2.3.1設(shè)計(jì)問題對策

（1）DVG房間潮濕問題對策。DVG防火閥房間由于冷凝水大量存在，一直十分潮濕。為了避免該問題的再次發(fā)生，經(jīng)設(shè)計(jì)院批準(zhǔn)，在108和207大修中，實(shí)施了《DVG通風(fēng)系統(tǒng)防火閥移位改造》，增加部分風(fēng)管，同時將1DVG025～028VA及1DVG025～028BC從W019房間向上移到W128房間，2DVG025～028VA及2DVG025～028B從W068房間向上移到W168房間。技改實(shí)施后，1、2#機(jī)組DVG系統(tǒng)絕緣情況良好，至今未發(fā)生一起絕緣故障。

（2）蓄電池防震架設(shè)計(jì)問題。隨著《核島蓄電池長周期更換項(xiàng)目》的展開，我們有機(jī)會對蓄電池組地腳螺栓接地問題進(jìn)行徹底解決。防震架表面均采用絕緣防銹、耐酸漆粉刷，并調(diào)整地腳螺栓位置，使地腳螺栓與地基絕緣，這樣即使再發(fā)生蓄電池爬酸現(xiàn)象，也會由于地腳螺栓與地基之間絕緣，而不會發(fā)生直流系統(tǒng)接地。

綜上，對于設(shè)計(jì)和安裝問題，我們可以通過合理的技術(shù)改造或糾正性維修項(xiàng)目徹底根決。

2.3.2設(shè)備問題對策

對于設(shè)備老化而導(dǎo)致的絕緣故障，應(yīng)根據(jù)設(shè)備、元器件的壽期開展合理的長周期更換項(xiàng)目，目前我廠不間斷電源系統(tǒng)、鉛酸蓄電池組、及電容、電子元器件等部件長周期更換項(xiàng)目都已經(jīng)陸續(xù)開展，這將大大降低元器件老化而帶來的接地風(fēng)險。此外，要定期巡檢，對故障設(shè)備及時維修，避免因天氣、設(shè)備損壞而導(dǎo)致接地。

2.3.3人因?qū)Σ?/p>

人因失誤造成直流系統(tǒng)接地占有相當(dāng)大的比例。對此，要吸取以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，做到：拆線后及時絕緣包扎；壓接接線鼻子時要規(guī)范，將裸露的多余的細(xì)股芯線修剪干凈；現(xiàn)場拆下的熱工設(shè)備要放置在恰當(dāng)?shù)胤?，防止被雨淋，被水泡；現(xiàn)場設(shè)備上的異物，金屬片、掉落的接線鼻子要清理干凈；相關(guān)檢修后，有必要對進(jìn)行絕緣測量；現(xiàn)場設(shè)備上的看似與系統(tǒng)無關(guān)的線也要絕緣包扎，不要裸露線頭。

3　絕緣監(jiān)測裝置原理及應(yīng)用

秦山二期1、2#機(jī)組直流絕緣監(jiān)測采用的是固定型絕緣監(jiān)測和便攜式絕緣監(jiān)測相結(jié)合的方法。其具體的型號應(yīng)用見下表。固定型絕緣監(jiān)測裝置監(jiān)測到母線絕緣故障時，由運(yùn)行人員根據(jù)報(bào)警信號及時通知維修人員，維修人員再應(yīng)用便攜式絕緣監(jiān)測裝置查找具體的接地點(diǎn)。

表1

3.1固定型絕緣監(jiān)測裝置

固定性絕緣監(jiān)測裝置包含WZJD-6A/H、RAE962和DTB210三種型號，RAE962和DTB210是應(yīng)用平衡電橋原理，WZJD-6A/H應(yīng)用不平衡電橋原理。

3.1.1DTB210和RAE962型絕緣監(jiān)測裝置

這兩種型號是法國I.C.E. （Industrielle de Controle ETD’Equipment）以及法國 D Instrumentation制造商提供的產(chǎn)品，我廠核島直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初時均采用這兩種型號產(chǎn)品，采用的是平衡電橋原理。平衡電橋原理是較早應(yīng)用于直流系統(tǒng)絕緣檢測的方法，當(dāng)有某一極絕緣下降時，利用電橋的不平衡來使繼電器動作。這種方法存在一些不足:當(dāng)正負(fù)極絕緣電阻相差較大，而實(shí)際上任一極的絕緣水平并未低于允許值的情況下，繼電器也可能動作報(bào)警；另外，當(dāng)直流系統(tǒng)正負(fù)極絕緣電阻同等下降時，電橋仍處于平衡狀態(tài)，所以不能作出正確的判斷，存在檢測死區(qū)。

3.1.2WZJD-6A/H型絕緣監(jiān)測裝置

在直流系統(tǒng)中，直流母線對地的絕緣電阻，分為母線正極對地絕緣電阻（R+）與母線負(fù)極對地絕緣電阻（R-）。按電路基本原理分析，要求取R +與R -兩個未知數(shù)，必須建立兩組獨(dú)立的電回路方程式，再將其聯(lián)立求解，方可求得R +與R -的電阻值。該儀器設(shè)計(jì)了兩個不平衡電橋電路。當(dāng)K1閉合，K2斷開時，則電橋1工作，電橋2不工作，此時可以列出電橋1的電回路方程式。當(dāng)K2閉合，K1斷開時，則電橋2工作，電橋1不工作，此時可以列出電橋2的電回路方程式。將上述兩個電回路方程式聯(lián)立求解，可以求得R +與R -的電阻值。

3.1.3替代改造

DTB210和RAE962類型絕緣監(jiān)測儀經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐證明存在著下述問題 : ①直流絕緣監(jiān)測裝置原理落后，平衡電橋法存在檢測死區(qū)；②長時間使用后絕緣值指示不準(zhǔn)確，影響維修和運(yùn)行人員的判斷； ③國外進(jìn)口裝置，造價太高，且不易維修，只能更換； ④沒有記憶功能 ，對于閃發(fā)的報(bào)警 ，無法確認(rèn)報(bào)警時直流系統(tǒng)的接地工況。⑤直流絕緣監(jiān)測裝置曾經(jīng)出現(xiàn)誤報(bào)警； ⑥進(jìn)口備件難以采購。

針對上述問題，2005年對1/2LCA、1/2LCB系統(tǒng)絕緣監(jiān)測儀進(jìn)行了國產(chǎn)化替代，替換為星炬的WZJD-6A/H產(chǎn)品，2009年又將1/2LBA、1/2LBB系統(tǒng)進(jìn)行了WZJD-6A/H的替換改造。WZJD-6A/H產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)三級報(bào)警，同時對直流系統(tǒng)正、負(fù)對地絕緣同等程度的下降也能較準(zhǔn)確檢測，不存在死區(qū)，而且具有記憶功能，屬于國產(chǎn)化產(chǎn)品，采購容易，其投入運(yùn)行以來一直運(yùn)行良好，尚未發(fā)現(xiàn)誤報(bào)情況，隨著國外型號產(chǎn)品的老化，可以陸續(xù)將DTB210和RAE962產(chǎn)品替換為WZJD-6A/H產(chǎn)品，以提高直流絕緣監(jiān)測水平。

4　結(jié)語

直流絕緣故障在我廠每年都有發(fā)生，且絕緣故障直接危害機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是LCA/B、LBA/LBB系統(tǒng)，一旦發(fā)生，甚至可能影響大修關(guān)鍵路徑。對此，針對種種接地故障原因，應(yīng)制定恰當(dāng)?shù)木S修對策，對于國外絕緣監(jiān)測儀的替代工作也應(yīng)陸續(xù)開始準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

［1］WZJD-6A/H絕緣監(jiān)測儀使用說明書. 浙江星炬電力科技有限公司，2005.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.271

作者簡介：徐明（1982-），男，蒙古族，浙江海鹽人，工程師，研究方向：核島直流絕緣。