核電站廠用電慢速切換調試及設計改進

惠輝

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

1 核電站廠用電慢切裝置功能簡介

1.1 慢切裝置簡介

核電站的廠用電系統(tǒng)為反應堆和汽輪發(fā)電機的廠用電設備提供電力，設計有兩路相互獨立的外電源，以實現(xiàn)電廠的縱深防御，機組正常運行時由高廠變供電，當廠變電源喪失或停役時則切換至輔助變供電，為保證電動機負荷的安全，廠用用電源切換采用慢速切換，切換裝置為微機式，實時采集廠用電電壓及中壓開關的進線電壓，通過內部邏輯實現(xiàn)相應的切換功能[1]。慢切裝置設計有同時切換、串聯(lián)切換2種切換模式，有同期捕捉、慢速切換、快速切換3種切換合閘方式。工程上根據(jù)核電站的供電情況，僅投入串聯(lián)切換，并主要以慢速串聯(lián)切換為主要切換方式。

1.2 慢切裝置的原理介紹

正常的母線切換由DCS或裝置手動啟動,正常切換是雙向的,可以由工作電源切向備用電源,也可以由備用電源切向工作電源。事故下僅進行工作電源向備用電源的單向切換。慢切裝置所操作的開關為廠用電三個電源開關：廠變進線開關LGA001JA、母聯(lián)開關LGB001JA、輔助變進線開關LGB102JA，如圖1所示

圖1 廠用電接線示意圖

手動正向切換時分兩步進行，滿足條件時，發(fā)出手動正向切換1命令，跳開中壓母聯(lián)開關LGB001JA，經固有延時，再判邏輯滿足后即發(fā)合LGB102JA命令，完成常備段廠用母線LGB向輔助電源的切換；當LGA單元廠用母線需要再供電時通過向慢切裝置手動開入正向切換2命令來完成LGA母線向輔助電源的切換，LGA001JA斷開，經邏輯判斷后合LGB001JA，從而完成LGA單元廠用母線由LGB母線供電。手動反向切換可分手動反向切換1、手動反向切換2兩步進行，實現(xiàn)LGA、LGB母線分段回切至廠變供電，此切換是手動正向切換的逆過程；也可以通過“檢修后恢復起機”一步完成廠用電回切[2]。

2 廠用電慢切裝置調試內容及方法

2.1 裝置的手動切換試驗

在調試期間，待設備各元器件檢查合格后，將裝置接入中壓廠用電系統(tǒng)，在各中壓開關側實際模擬系統(tǒng)正常運行狀態(tài)，通過DCS發(fā)出各手動切換命令，檢查切換功能是否正確，中壓開關是否正確動作，以此驗證整個切換回路的正確性，并通過開關接點反饋信號讀取切換動作時間，確認切換過程符合設計要求。在機組運行后，通常由運行人員直接進行切換試驗，以驗證各切換功能的正確性。

2.2 裝置的事故自動切換試驗

調試期間通過模擬事故工況來啟動切換，測量切換時序及相應切換邏輯符合設計要求，此試驗通常需在機組的各個工況下執(zhí)行，包括機組未啟機、機組功率達到各個平臺工況，以真實檢驗發(fā)生電源切換時機組能否維持安全穩(wěn)定狀態(tài)。

3 調試期間誤跳啟動慢切換不成功的原因分析及改進

3.1 問題描述

某機組在調試期間開展主輔電源切換試驗，在進行開關誤跳切換時，在廠變正常進線開關LGA001JA斷開后，未能按照切換邏輯實現(xiàn)向輔助電源切換，導致切換不成功，部分廠用電源完全喪失。

3.2 事故原因分析

（1）慢切裝置檢查：經查看慢切裝置，“LGB母線PT完好”中斷85ms。根據(jù)慢切裝置切換邏輯，在手動斷開LGA001JA后，為判斷是可靠的誤跳信號，裝置增加了1.2S延時，現(xiàn)場在此延時期間裝置出現(xiàn)了“LGB母線PT完好”中斷。根據(jù)裝置邏輯判斷的流程圖，在1.2S切換等待的時間內若出現(xiàn)閉鎖信號（“LGB母線PT完好”中斷），則終止邏輯判斷，從而出現(xiàn)切換失敗。

（2）就地中壓柜檢查：慢切裝置外部開入“LGB母線PT完好”中斷，導致切換失敗，故對就地設備及回路進行了檢查。該開入信號是經中壓LGB母線PT柜的PT回路監(jiān)視繼電器A的重動常開點送至慢切裝置，該PT監(jiān)視回路串接有PT空開輔助觸點、PT斷線監(jiān)視繼電器B節(jié)點，在切換失敗期間該信號僅中斷85ms便恢復正常，說明PT回路無異常，故障點定位在PT斷線監(jiān)視繼電器B上，該繼電器在監(jiān)視UAB、UBC、UCA的三個低電壓繼電器任一一個或兩個動作時勵磁，以此反應PT二次回路斷線，而執(zhí)行切換試驗中LGB母線失電時三個低電壓繼電器將同時動作，但因元件固有的差異性，出現(xiàn)了三個輔助接點動作不一致的情況，導致PT斷線繼電器誤動作，中壓PT柜向慢切裝置開入“LGB母線PT完好”信號短暫消失，慢切裝置被閉鎖，最終導致切換失敗[3]。

（3）慢切PT斷線邏輯修改分析論證。原設計中考慮到6.6kV開關柜中有PT斷線判別功能，因而在“母線PT完好”信號中加入了“PT無斷線”的判據(jù)，實際上慢切裝置能夠實現(xiàn)該PT斷線判別功能，當PT回路出現(xiàn)單相、兩相斷線時由慢切自身采集的母線電壓進行判別。

結合以上分析，慢切裝置本身具備判斷PT斷線、閉鎖的功能，受限于電壓繼電器元件特性，將開關柜PT斷線信號作為閉鎖條件有導致慢切失敗的風險，為解決此問題，提出改進措施：取消6.6kV母線PT柜中“母線PT完好”信號中的PT斷線邏輯，即取消PT斷線監(jiān)視繼電器的節(jié)點?，F(xiàn)場完成對該回路的變更改造，重新進行了帶電切換試驗，此后未再發(fā)生切換失敗問題。

4 結論

本文通過分析廠用電慢速切換裝置在核電廠用電系統(tǒng)中的實際應用情況，總結了慢速切換的調試方法，同時結合調試暴露的問題進行分析、論證，并實施改進及驗證，實現(xiàn)廠用電慢速切換裝置的應用優(yōu)化，為在建或已建同行電廠提供借鑒和參考。