核電站繼電保護(hù)整定方法研究及應(yīng)用

徐盛海

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

1 核電站繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及技術(shù)的推廣，核電站所采用的繼電保護(hù)技術(shù)在發(fā)展和完善上也取得了較為顯著的成果?，F(xiàn)階段較為熱門的繼電保護(hù)裝置主要以微型繼電保護(hù)裝置為主，這種保護(hù)裝置借助微型處理器來實(shí)現(xiàn)不同的功能，包括對機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)督和分析，也包括對機(jī)組故障的判斷和分析，并根據(jù)實(shí)際情況來啟動對應(yīng)的防護(hù)措施。借助微型處理器的運(yùn)算能力，繼電保護(hù)功能也得到了實(shí)現(xiàn)，對于核電站機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)帶去了保障[1]。

2 繼電保護(hù)整定原則和方法

核電站所采用的繼電保護(hù)原則主要分為以下四個(gè)方面，在調(diào)整現(xiàn)有的繼電保護(hù)整定方法的過程中，要結(jié)合核電站內(nèi)各個(gè)發(fā)電機(jī)組中每一個(gè)部分的實(shí)際情況來進(jìn)行調(diào)整和整合。

2.1 可靠性

這一原則指的是，繼電保護(hù)設(shè)備在維護(hù)核電站內(nèi)發(fā)電設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，要做到遇到故障立即啟動防護(hù)機(jī)制，而在無需防護(hù)的時(shí)候，則應(yīng)該保持待機(jī)狀態(tài)。

2.2 速動性

在機(jī)組出現(xiàn)線路故障或者是超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，機(jī)電保護(hù)裝置可以在發(fā)生故障后的短時(shí)間內(nèi)切斷供電系統(tǒng)，從而提高發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免對發(fā)電站的電壓系統(tǒng)造成影響[2]。

2.3 靈敏性

機(jī)電保護(hù)裝置需要為核電機(jī)組提供全方位的監(jiān)測和分析，通過監(jiān)測結(jié)果來啟動相應(yīng)的防護(hù)措施。核電站配有的機(jī)電保護(hù)裝置必須要有靈敏度較高的檢測系統(tǒng)，針對性金屬性短路要做出及時(shí)的判斷和處理。

2.4 選擇性

繼電保護(hù)裝置在提供防護(hù)的時(shí)候，需要對故障源進(jìn)行確認(rèn)并選擇通過切斷線路或中斷設(shè)備系統(tǒng)這兩種方式來為核電站提供防護(hù)。

3 核電站繼電保護(hù)整定方法的應(yīng)用和改進(jìn)

核電站繼電保護(hù)裝置的完善以及防護(hù)技術(shù)的提升，首先需要整合核電站發(fā)電機(jī)組各個(gè)設(shè)備，然后根據(jù)機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)情況以及核電站的發(fā)電量來進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。針對繼電保護(hù)整定方法進(jìn)行完善的過程中，也需要考慮到電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、核電站的運(yùn)行方式以及機(jī)組本身的安全自動裝置之間的關(guān)系，做到統(tǒng)籌全局、合理安排。

3.1 針對供電系統(tǒng)進(jìn)行合理整定

變壓器和供電線路作為發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，需要得到全面的防護(hù)，這樣才可以保證核電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)。針對變壓器的整定保護(hù)需要先從額定電流整定開始，具體的情況分為過負(fù)荷整定和短路整定。針對供電線路的整定則以線路額定電流的總負(fù)荷為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行整定，而防護(hù)系統(tǒng)的靈敏系數(shù)則需要按照供電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中最小的短路電流數(shù)值來進(jìn)行計(jì)算和檢測。包括對電容器以及電動機(jī)的繼電保護(hù)方法進(jìn)行整定，也需要按照額定電流的最低值進(jìn)行改進(jìn)，從而為整個(gè)發(fā)電機(jī)組提供更有效的防護(hù)[3]。

3.2 優(yōu)化變壓器瓦斯保護(hù)

變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障的時(shí)候，會導(dǎo)致故障點(diǎn)周圍的溫度在短時(shí)間內(nèi)升高，隨著內(nèi)部空氣被排出導(dǎo)致空氣上升。在機(jī)組發(fā)生故障的時(shí)候，氣體量、油量和流動速度被稱作瓦斯保護(hù)?，F(xiàn)有的瓦斯保護(hù)裝置難以體現(xiàn)出變壓器以及線路出現(xiàn)的故障，在日常發(fā)電作業(yè)的過程中，只能是被當(dāng)成備用防護(hù)措施。針對此保護(hù)裝置的優(yōu)化，主要集中在靈敏度的提升以及聯(lián)動性的優(yōu)化，針對不同類型的故障在第一時(shí)間做出反應(yīng)，切斷電壓輸送并為變壓器提供防護(hù)。為了防止瓦斯保護(hù)裝置“誤運(yùn)行”，需要對保護(hù)裝置進(jìn)行定期的排查和檢測。在使用的過程中，如需對變壓器進(jìn)行故障排查、放氣或充氨的時(shí)候，瓦斯保護(hù)應(yīng)該從“跳閘”調(diào)整為“顯示警示信號”，從而降低保護(hù)裝置的誤啟動概率。

3.3 針對常見故障改進(jìn)繼電保護(hù)裝置

現(xiàn)有的繼電保護(hù)裝置針對常見問題的防護(hù)性仍存在問題，核電站的防護(hù)與普通發(fā)電站的防護(hù)工作存在較大差異。核電站機(jī)組最常見的故障現(xiàn)象就是線路短路，核電站的耗電量和電壓輸送量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他發(fā)電站，因此核電站的繼電保護(hù)裝置需要嚴(yán)格計(jì)算額定電壓的數(shù)值，根據(jù)這一數(shù)值的波動范圍設(shè)定防護(hù)系統(tǒng)。繼電保護(hù)裝置也需要具備事故的預(yù)防功能，借助對機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)情況的記錄和分析，判斷可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象、找出故障點(diǎn)并確定故障原因，從而進(jìn)行改進(jìn)，將損失和影響降到最低。

3.4 重視備自投裝置的作用

備自投裝置是一種可以保障供電穩(wěn)定性和連續(xù)性的裝置，在核電站機(jī)組的防護(hù)工作中擔(dān)扮演了一個(gè)十分重要的角色。根據(jù)核電站發(fā)電情況的不同，會配有電壓等級不同的備自投保護(hù)裝置，從而為機(jī)組提供分段的防護(hù)。一般來說低電壓的備自投裝置的整定時(shí)間是兩秒左右，隨著電壓的增加，裝置的整定時(shí)間也會有一定的浮動，時(shí)間差大概在零點(diǎn)五秒左右。在核電站應(yīng)用這一裝置，為不間斷供電帶去了更為可靠的保障。但是在訂購自投保護(hù)裝置的時(shí)候，需要與實(shí)際的電氣參數(shù)相匹配，而且不允許將此設(shè)備投入到低電壓的保護(hù)工作中，避免產(chǎn)生誤啟動。

3.5 完善現(xiàn)場監(jiān)管力度

保障核電站安全作業(yè)的根本是建立完善的監(jiān)管制度，并對現(xiàn)有的監(jiān)管工作進(jìn)行調(diào)整。針對核電站機(jī)組的檢測可以從變壓器、供電系統(tǒng)以及短路和斷路保護(hù)設(shè)備等幾個(gè)方面入手。將這幾個(gè)方面的檢查納入到核電站的年度考核計(jì)劃中。在日常的檢查工作中，需要對故障發(fā)生的次數(shù)、原因進(jìn)行記錄和分析，并對故障發(fā)生時(shí)繼電保護(hù)裝置的啟動情況進(jìn)行確認(rèn)，分析防護(hù)裝置的有效性。

4 結(jié)語

核電站的發(fā)電規(guī)模以及發(fā)電量每年都在以一個(gè)較快的速度發(fā)展，穩(wěn)定核電站機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)核電站作業(yè)安全，是當(dāng)前我國的科研人員面臨的主要問題。核電站事故的后果不堪設(shè)想，只有不斷完善繼電保護(hù)技術(shù)，制定出更優(yōu)、更有效的方案，并對現(xiàn)有的監(jiān)管制度和體系進(jìn)行優(yōu)化，提高工作效率，才可以為核電站的工作帶去保障，有利于國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。