核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機的繼電保護分析

劉躍

摘 要：應(yīng)急柴油發(fā)電機作為核電廠運行的重要設(shè)備，當(dāng)發(fā)生核事故時，能夠發(fā)揮非常重要的作用，降低核電廠經(jīng)濟損失。一般來說，應(yīng)急柴油發(fā)電機出現(xiàn)非正常運行狀態(tài)情況下，繼電保護裝置能夠及時做出響應(yīng)，促使保護正確動作以切除故障，避免柴油機受到更加嚴(yán)重地損害。該文從應(yīng)急柴油發(fā)電機繼電保護運行方式入手，選取田灣核電站作為主要研究對象，分析柴油發(fā)電機繼電保護配置情況，最后提出完善應(yīng)急柴油發(fā)電機繼電保護的相關(guān)措施，希望為我國核電事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展提供更多參考和支持。

關(guān)鍵詞：核電廠 應(yīng)急柴油發(fā)電機 繼電保護

中圖分類號：TL36 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（a）-0019-02

近年來，能源危機日益嚴(yán)重，且環(huán)境污染問題給人們生活帶來了更大的壓力，在很大程度上阻礙著社會的可持續(xù)發(fā)展。隨著社會各領(lǐng)域的發(fā)展，對能源的需求量不斷增加，但能源具有不可再生性?；诳茖W(xué)發(fā)展觀的影響，核能作為清潔能源受到人們的廣泛關(guān)注，對核能的開發(fā)能夠有效地緩解能源危機。但受到諸多因素的影響，應(yīng)急柴油發(fā)電機運行中常常發(fā)生故障，對核電廠安全生產(chǎn)產(chǎn)生了消極影響。因此加強對核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機繼電保護的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 應(yīng)急柴油發(fā)電機繼電保護運行方式分析

應(yīng)急柴油發(fā)電機是事故發(fā)電機，具有極其特殊的運行方式。因此應(yīng)急柴油發(fā)電機繼電保護，應(yīng)選擇合適的運行方式?，F(xiàn)階段，應(yīng)急柴油發(fā)電機主要具有應(yīng)急與試驗兩種方式。

1.1 應(yīng)急方式

對于應(yīng)急柴油發(fā)電機啟動來說，具有兩個信號，一是6 kV母線電壓低于等額定電壓40%且時間超過2 s；二是6 kV母線頻率在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)且時間超過2 s。當(dāng)遇到此情況時，確保反應(yīng)堆的冷卻非常重要。因此應(yīng)急柴油發(fā)電機保護會更加強調(diào)動作的可靠性，以此來避免保護誤動[1]。一般來說，可以采用兩套7U T512型微機型差動保護，作為設(shè)備的主保護。當(dāng)遇到故障時，能夠立即做出反應(yīng)，減少對設(shè)備的損害。

1.2 試驗方式

試驗的主要目標(biāo)是檢驗設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，并在事故狀態(tài)下啟動，如果需要并網(wǎng)帶負荷，為了準(zhǔn)確反應(yīng)發(fā)電機故障，需要重視對設(shè)備保護動作靈敏性的關(guān)注。通常，在試驗情況下，除了投入兩套7U T512型差動保護外，還需要設(shè)置綜合保護，并配合逆功率保護等，準(zhǔn)確、及時地發(fā)出保護動作信號。綜上來看，對于發(fā)電機的兩種運行方式，其對應(yīng)的保護動作等也存在一定差別。

2 保護配置及定值分析

為了提高文章研究針對性，該文選取我國田灣核電站并以其工程中的應(yīng)急柴油發(fā)電機繼電保護作為研究對象。其中主要包括兩套保護裝置，一是7U T512差動保護，二是7U M511綜合保護，在實踐應(yīng)用中，具備較為完善的保護功能，能夠滿足中、小型發(fā)電機繼電保護的需求。下文將對繼電保護的配置及定值進行分析，深入了解柴油發(fā)電機的繼電保護功能。

我國相關(guān)制度明確規(guī)定，發(fā)電機功率超過1 MW，需要配備差動保護，以此來達到安全生產(chǎn)目標(biāo)。其中7U T512差動保護，能夠?qū)ο嚅g、接地等故障做出即時性反應(yīng)，在設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障時可靠動作。在設(shè)備運行中，提供差動對應(yīng)的啟動電流動作時間為1 s，啟動電流相對較低[2]。對此啟動電流要避免最大不平衡電流后，才能夠順利啟動。針對設(shè)備來說，要想避免在應(yīng)急情況下保護誤動作現(xiàn)象的出現(xiàn)，在繼電保護選擇時，要適當(dāng)提高啟動電流，一般設(shè)置為0.2IN。

通常情況下，7U T512差動保護具備附加制動區(qū)，近距離區(qū)外故障產(chǎn)生的強大電流，極有可能造成兩側(cè)CT飽和度不協(xié)調(diào)，使得差流現(xiàn)象更為突出。即便動作特性曲線出現(xiàn)較大幅度地上升，在實踐運行中都能夠避開特殊性。但是嚴(yán)重情況下，依舊會出現(xiàn)保護誤動作。因此為了提高保護可靠性，7U T512設(shè)置獨立的附加制動措施。采取這種方式，當(dāng)基本保護方式無法做出及時響應(yīng)時，附加制動能夠立即啟動，以此來彌補前者存在的不足。

對于7U T512差動保護來說，主要有發(fā)電機模式與變壓器模式兩種。但是后一種模式在運行過程中，會產(chǎn)生二次諧波。一般情況下，當(dāng)二次諧波含量高于相制動值時，差動保護將被制動。因此只要設(shè)備在運行過程中，其中一相符合動作條件，繼電器就會發(fā)出跳閘指令[3]。為了避免此動作，差動保護中提供一種交叉制動功能，能夠在進行一相檢測的同時，將三相進行閉鎖。但值得注意的是，交叉制動也存在一定弊端，如果變壓器空載合閘于故障母線，無論是涌流、還是故障發(fā)生在哪一相，保護動作時間都會延遲?；诖?，對于交叉制動功能是否真正應(yīng)用于實踐當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)核電廠生產(chǎn)實際工作需求進行判斷。相對來說，7U T512差動保護原理較完善，基本考慮到核電廠發(fā)電機運行存在的不同問題，并設(shè)置了不同的保護方式，從而實現(xiàn)對發(fā)電機的有效保護。

3 應(yīng)急柴油發(fā)電機繼電保護措施

對于應(yīng)急柴油發(fā)電機的繼電保護始終是核電廠日常管理的重點工作。因此要給予足夠重視，并采取合理的方式和方法，最大限度上提高繼電保護的有效性。

3.1 差動保護措施

發(fā)電機差動保護能夠在很大程度上降低短路電流。當(dāng)出現(xiàn)短路時，電流呈現(xiàn)非平衡狀態(tài)，對應(yīng)的電流也會發(fā)生變化。與此同時，差動保護會在正常情況下對工作電流進行調(diào)整，將其控制在與正常電流差距6%范圍之內(nèi)[4]。通過這種方式，能夠有效地提高繼電保護裝置的反應(yīng)，縮短中間延時效應(yīng)，并將此作為跳閘信號進行針對性處理后，完善設(shè)備應(yīng)急處理程序，確保柴油發(fā)電機組能夠始終處于良性循環(huán)狀態(tài)當(dāng)中，為核電廠的穩(wěn)定和有序生產(chǎn)提供更多的支持和保障。

3.2 定子接地保護

定子接地保護由懸浮、單點及多點3種接地方式組成。其中第一種接地，是將發(fā)電機定子串聯(lián)到一個接地點上，然后利用牽引導(dǎo)線將電流引入到大地當(dāng)中。一般情況下，該接地方式?jīng)]有形成靜電回路，如果遇到雷電天氣，極有可能對核電廠內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生一定程度的靜電飛弧[5]。第二種接地將3個核電設(shè)備并聯(lián)到1條回路當(dāng)中，然后通過牽引導(dǎo)線將高壓電流引入到大地當(dāng)中，如核電廠中的3個高壓系統(tǒng)，分別接入到不同的位置，避免形成靜電回路，從而實現(xiàn)對柴油發(fā)電機的全方位保護。第三種方式將前兩次中的每個設(shè)備都進行單獨接地處理。如核電廠中主變壓器、高低壓加熱器等電力設(shè)備都可以采取單獨接地的方式，在此基礎(chǔ)上，不僅能夠減少接地阻值，還降低設(shè)備向外輻射噪音信號，營造良好的運行環(huán)境，保證工作人員的人身安全。

4 結(jié)語

根據(jù)上文所述，核電廠生產(chǎn)過程中，應(yīng)急柴油發(fā)電機占據(jù)非常重要的位置。加強對應(yīng)急柴油發(fā)電機的保護，在提高核電廠綜合效益等方面發(fā)揮著積極作用。該文通過選取田灣核電站作為研究對象，對其中的柴油發(fā)電機繼電保護進行系統(tǒng)分析和研究，深入了解繼電保護功能。并在文章的最后從差動與定子接地兩個保護角度提出了設(shè)備繼電保護的有效策略。隨著我國核電事業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)部門還應(yīng)增加資金、人力投入，不斷提高柴油發(fā)電機繼電保護的有效性，實現(xiàn)對設(shè)備的綜合管理，縮短繼電保護反應(yīng)時間，不斷提高柴油發(fā)電機供電的可靠性，從而促使核電廠經(jīng)濟、環(huán)境及社會效益的充分發(fā)揮。

參考文獻

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