三門核電站充電器帶載異常分析及處理

鄭必龍

（

三門核電有限公司， 浙江 三門 317112）

三門核電站充電器帶載異常分析及處理

鄭必龍

（

三門核電有限公司， 浙江 三門 317112）

針對三門核電站SDC型充電器進行帶載試驗時，發(fā)生的帶載異常的原因進行分析，分別從充電器輸出電源、回路接線、負載箱容量、負載箱自身故障等方面進行檢查和試驗，查找導(dǎo)致異常的原因，并最終消除故障。

容量；參數(shù)設(shè)置

核電廠直流系統(tǒng)負責向電廠儀表、控制、監(jiān)測和其他執(zhí)行用于電廠啟動、正常運行和緊急停堆等重要功能所必須的設(shè)備提供不間斷電源。另外，在失去廠外和廠內(nèi)交流電源的情況下，直流蓄電池也能為重要或應(yīng)急負荷持續(xù)提供至少2 h的電源。三門核電站2號機組核島區(qū)域直流系統(tǒng)包括充電器柜、固定式蓄電池、直流開關(guān)柜、直流配電盤等變流、監(jiān)控和保護設(shè)備。本文主要介紹三門核電站2號機組SDC型充電器調(diào)試過程中，在對充電器進行帶載試驗時，負載電流和電壓波形出現(xiàn)異常的問題。

1　充電器作用及工作原理

1.1充電器簡介

三門核電站2號機組核島區(qū)域共配置有5臺充電器，4臺正常工作充電器在正常狀況下為廠內(nèi)直流負荷供電，同時為直流系統(tǒng)蓄電池浮充電，事故恢復(fù)后為蓄電池均衡充電或補充電。1臺備用充電器在4臺正常工作充電器發(fā)生故障時提供備用。直流充電器設(shè)備采用的是瑞士GTOR的SDC 220-700型充電器，其技術(shù)參數(shù)見表1。

1.2充電器的工作原理

正常運行情況下，交流電源通過匹配的整流輸入變壓器T001，將合適的市電送至6脈沖的相控整流器A030，整流器補償市電電壓波動及負載變化，保持輸出直流電壓穩(wěn)定。市電中的交流諧波成分經(jīng)過濾波電路中的電抗器L001和直流電容組件CB02進行濾除，整流器為負載提供直流電源，同時電池DB02也保持在備用狀態(tài)，如圖1所示。

表1　SDC 220-700型充電器技術(shù)參數(shù)T able 1　T echnical parameters of SDC's 220-700 charger

在整流器或市電輸入故障情況下，負載不再由整流器供電。此時，連接于直流電路上的DB02電池組，自動通過F027熔斷器、Q002斷路器，不間斷地向負載供電。

圖1　充電器原理圖Fig.1　T he principle diagram of the charger

2　故障原因分析及處理

2.1故障描述

2015年6月，三門核電站2號機3號充電器在進行帶載試驗過程中，帶載試驗執(zhí)行至第4擋280A時出現(xiàn)負載接觸器吸合失效且負載電流突升突降，并在第1擋350 A和第6擋420 A時開始出現(xiàn)系統(tǒng)震蕩，負載電流在0A至700 A間震蕩。

為便于對比，又對1號充電器進行帶載試驗，在相同的條件下，1號充電器執(zhí)行至第4擋也出現(xiàn)同樣的問題，并且負載箱在切換電阻時，接觸器頻繁動作，接觸器吸合和釋放時伴隨弧光，負載擋位切換紊亂。

2.2故障分析

根據(jù)負載箱原理及故障現(xiàn)象，分別從充電器輸出電源、回路接線、負載箱容量、負載箱故障等幾方面分析故障的可能原因，具體包括以下幾個方面。

2.2.1充電器輸出電源超出限制

當充電器輸出電源存在電壓偏高（低）或電源輸出不穩(wěn)定時，影響負載箱對電壓信號的采集，導(dǎo)致負載箱頻繁切換電阻。根據(jù)設(shè)計要求，充電器輸出電壓為232 V（1±1%）。

2.2.2接線不滿足要求

負載箱所產(chǎn)生的電流與電壓和回路中的電阻比值有關(guān)，假設(shè)輸出電壓一定，則輸出的電流與回路中的電阻成反比，如果回路電流出現(xiàn)震蕩，可以判定是回路中的阻值不恒定，所以導(dǎo)致回路電阻不恒定的原因有電纜連接松動，接觸電阻過大。

2.2.3操作或接線方式不正確

操作或接線方式不正確，可能導(dǎo)致負載箱控制邏輯混亂，負載箱切換功能失效。

2.2.4負載箱故障

根據(jù)現(xiàn)象判斷，導(dǎo)致電流震蕩的可能原因有以下幾種：1） 負載箱容量不滿足充電器帶載要求；2） 并行拼接的電阻故障或切換功能失效。Alber負載是通過BCT—2000放電儀來調(diào)節(jié)負載箱的電阻來維持電流的恒定輸出，若負載箱內(nèi)的電阻切換失效，將影響負載箱工作的可靠性；3） 負載箱溫度過高。測得負載箱最高溫度達90 ℃，可能造成負載箱控制系統(tǒng)故障。

2.3故障處理

2.3.1充電器輸出電源超出限制

查看充電器操作面板上的電壓，與充電器輸出的實際電壓相比較，電壓值一致，電壓為232.1 V，符合設(shè)定的輸出電流232 V（1±1%）的標準，因此，可排除因充電器輸出電源超出限制導(dǎo)致的故障。

2.3.2接線不滿足要求

根據(jù)廠家提供的螺栓力矩值，對負載箱和充電器兩端電纜的力矩值進行檢查，力矩值符合要求，因此，排除因接線不滿足要求導(dǎo)致的故障。

2.3.3操作/接線方式不正確

聯(lián)系廠家人員提供正確的負載箱操作步驟和接線方式，并與現(xiàn)場作對比?，F(xiàn)場的操作步驟和接線方式與廠家要求的一致。因此，排除因操作/接線方式不正確導(dǎo)致的故障。

2.3.4負載箱故障

1） 負載箱容量不滿足要求。負載箱模擬直流的最大負荷為750 A，負載箱型號是Alber 1NS—SV250/750，而實際的輸出電流最大為720A，滿足負載箱模擬輸出范圍，因此排除；

2） 并行拼接的電阻故障或切換功能失效。使用負載箱診斷功能，對負載箱進行手動模式加載，測試數(shù)據(jù)Step1至Step13電阻值大約是前一個Step電阻值的一半，Step14至Step16無接觸器和電阻片，阻值為0 Ω，測試結(jié)果表明負載箱的電阻值正常，相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

3） 負載箱溫度過高。對負載箱底部的8組風(fēng)扇進行檢查，發(fā)現(xiàn)有其中有一組風(fēng)扇故障，為保證散熱正常，現(xiàn)場使用1臺大功率的排風(fēng)機為負載箱散熱。再次對充電器進行試驗，但試驗結(jié)果變化不大，帶載試驗執(zhí)行至第4擋280 A時，同樣出現(xiàn)電流突升突降的問題，故負載箱溫度過高不是導(dǎo)致電流震蕩的根本原因。

表2　負載箱阻值測量數(shù)據(jù)T able 2 　Measurements for the resistance of load cases

由以上排查情況可知，操作步驟及設(shè)備本身并無問題，故判斷是負載箱參數(shù)設(shè)置存在問題，造成負載箱電流震蕩。

通過與廠家提供的負載箱設(shè)置參數(shù)進行比較，發(fā)現(xiàn)在BCT-2000系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置里，SET UP中LOAD BANK的二進制參數(shù)設(shè)置存在問題，相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。

表3　負載箱Step1-16新/舊二進制值對比T able 3　New/old binary values for load cases of Step1-16

表3中主要更改的參數(shù)是Step14、Step15、Step16，將其值改從700、720、630改為0，重新驗證試驗3號充電器帶載功能，發(fā)現(xiàn)充電器帶恢復(fù)載功能，經(jīng)分析，負載箱Step1至Step16的二進制值代表16種不同的電阻值，負載箱是通過系統(tǒng)分流器采集的實際電流與總電壓計算出每一步的電阻，并自動選擇相應(yīng)Step電阻來維持電流恒定。而負載的Step14至Step16是無電阻的Step，其參數(shù)由“0”改為700、720、630時，系統(tǒng)默認為有電阻的Step，導(dǎo)致系統(tǒng)在自動選擇Step時，選擇了Step14至Step16發(fā)生失步，故負載箱電阻頻繁動作，造成電流震蕩。

3　結(jié)束語

本文通過對三門核電站充電器帶載震蕩的分析，得出其根本原因是充電器帶載時，負載箱控制軟件發(fā)生失步，造成負載箱切換功能失效，從而導(dǎo)致充電器帶載異常。因此，在今后調(diào)試過程中，若發(fā)現(xiàn)有來源于國外的儀器或設(shè)備，需對其參數(shù)進行重點檢查與核對，減少類似故障的發(fā)生。

［1］ 陳鞏. 電力工程直流電源可靠性研究［M］.北京：中國電力出版社，2005，09.（CHEN Fan. Study on Reliable DC Power Supply for Electric Power Project［M］. Beijing： China Electric Power Press，Sept. 2005，09. ）

［2］ 陳穎，等.大功率蓄電池組充電器主電路設(shè)計［M］.湖南：大功率變流技術(shù)，2009，02.（CHEN Ying et. al. The Main Circuit Design for Large Power Battery Charger［M］. Hunan： Large Power AC Technique， Feb. 2009，02. ）

The Power Charger with Abnormal Load Analysis and Processing of Sanmen Nuclear Power Company

ZHENG Bi-long
（Sanmen Nuclear Power Company， Sanmen of Zhejiang Prov. 317112，China）

For sanmen nuclear power charger SDC type belt load test， this paper analyzes the causes of abnormality happened on load， respectively from the charger output power supply，circuit wiring， load capacity， load cases of check and test their own fault， etc， to find the causes of abnormality， and eventually eliminating the fault.

capacity； parameter settings

TL24 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）02-0168-04

TL24

A

1674-1617（2016）02-0168-04

2016-01-26

鄭必龍（1989—），男，湖北鄂州人，助理工程師，本科，從事直流及UPS系統(tǒng)調(diào)試及維護工作。