關(guān)于核電廠直流接地檢測過程中雙路供電問題的分析

李志鵬 孔海波

中國核電工程有限公司華東分公司 浙江海鹽 314300

在核電廠中，直流系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，絕大多數(shù)最重要的控制系統(tǒng)均直接或間接的由直流系統(tǒng)供電，如果直流系統(tǒng)出現(xiàn)兩極接地，將導(dǎo)致正負(fù)極相互短路，造成直流充電設(shè)備損壞，或充電設(shè)備關(guān)機(jī)而導(dǎo)致蓄電池過放，為此在直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員均為每個(gè)直流配電盤配備了接地檢測系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)單極接地時(shí)，接地檢測系統(tǒng)檢測出接地故障和接地回路，并發(fā)出報(bào)警，以便運(yùn)行值班人員聯(lián)系盡快排除接地故障。

1 母線絕緣檢測的原理

接地檢測系統(tǒng)檢測絕緣的過程主要分為兩步，先以雙電橋的原理測量正、負(fù)母線對地的絕緣電阻，當(dāng)母線對地的絕緣電阻低于設(shè)置的門限值時(shí)，絕緣監(jiān)測儀面板報(bào)出母線絕緣報(bào)警，然后啟動支路絕緣巡回檢查。

2 支路絕緣檢測的原理

當(dāng)檢測出母線絕緣低時(shí)，由絕緣監(jiān)測儀主機(jī)發(fā)出低頻交流信號，注入到直流回路中，每個(gè)直流回路均裝有零序互感器，如果負(fù)載不存在接地，則正極和負(fù)極流入的交流分量相互抵消，互感器二次側(cè)中不會產(chǎn)生交流分量；相反，如果下游負(fù)荷存在接地，則正極和負(fù)極交流分量的矢量和則不為零，從而使安裝在直流支路中的CT回路產(chǎn)生交流電流分量，絕緣監(jiān)測設(shè)備通過對該交流電流分量進(jìn)行放大、濾波、與電壓相位比較以及其他數(shù)據(jù)處理過程后，將信號送至主機(jī)，若檢測結(jié)果為低于支路絕緣報(bào)警值，則在面板上發(fā)出報(bào)警[1]。

2020年8月，在某核電廠機(jī)組調(diào)試過程中48V直流系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣支路報(bào)警，報(bào)警支路為開關(guān)1和開關(guān)2，兩個(gè)開關(guān)下游負(fù)荷為同一個(gè)（A列NC*繼電器機(jī)柜），該機(jī)柜為DCS分散控制系統(tǒng)機(jī)柜，在核電廠中的重要性較高。為確保當(dāng)一路上游電源開關(guān)跳閘后，該機(jī)柜仍不至于失去電源，固從該48V配電盤系統(tǒng)的兩個(gè)饋線開關(guān)分別引一路電源，在機(jī)柜內(nèi)將負(fù)極并接，正極經(jīng)二極管隔離模塊并接，以保證供電的可靠性。

當(dāng)巡檢人員發(fā)現(xiàn)該報(bào)警時(shí)，便著手進(jìn)行排查，但排查人員以便攜式絕緣檢測儀經(jīng)過了多輪排查后，仍然未能查出接地回路。于是對該負(fù)荷的絕緣檢測回路進(jìn)行分析，檢測回路圖如下：

圖1 DCS 雙路供電回路圖

經(jīng)分析，對于這種單系統(tǒng)雙路供單一負(fù)荷的情況，存在一種即使沒有接地故障，也會導(dǎo)致通過CT的電流不等，從而出現(xiàn)接地報(bào)警的可能。如圖所示，根據(jù)基爾霍夫電流定律，由于負(fù)載不存在接地，故流入負(fù)載側(cè)的總電流為0，即兩個(gè)開關(guān)的四路接線的電流矢量和為0，但是單個(gè)開關(guān)的兩個(gè)正負(fù)極矢量和不一定為0，只有當(dāng)兩個(gè)開關(guān)的正負(fù)回路電阻比值相等時(shí)，兩個(gè)開關(guān)的零序CT中通過的電流才會均勻分配，單個(gè)開關(guān)正負(fù)回路電流矢量和才能完全為0。正負(fù)回路電阻比值相差越大，則電流分配越不平衡，零序CT中產(chǎn)生的電流就越大。至此，產(chǎn)生誤報(bào)警的原因已經(jīng)找到，根據(jù)分析出的產(chǎn)生報(bào)警的原因，制定了兩個(gè)方案如下。

對電纜回路的接線端子進(jìn)行緊固。由于報(bào)警是因正負(fù)回路阻值偏差，導(dǎo)致電流分配不均產(chǎn)生的，因此只要保證電纜回路的電阻比值相等，則可消除該誤報(bào)警，而單個(gè)開關(guān)的正負(fù)電纜長度一致，電纜本身對阻值不一致的影響很小，因此阻值的偏差主要集中在幾個(gè)電纜端接的部位，端接不牢固是導(dǎo)致回路電阻增加的主要原因，因此對接線端子進(jìn)行緊固的方法是有一定效果的。

將互感器二次回路并接。由圖1可知，當(dāng)設(shè)備不存在接地，即便出現(xiàn)電流分配不均，兩個(gè)開關(guān)的4個(gè)直流回路的總電流也是零，因此將兩個(gè)回路的互感器二次側(cè)并聯(lián)，如圖2，理論上應(yīng)能使兩個(gè)回路產(chǎn)生的電流正好抵消，從而流入裝置的電流仍能保持為零。按照此方法可以完全消除雙路供電產(chǎn)生的誤報(bào)警。

圖2 互感器二次回路并接圖

3 結(jié)語

雙路供電負(fù)荷的支路出現(xiàn)絕緣報(bào)警又無法查找到接地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮產(chǎn)生接地報(bào)警為雙回路供電電流分配不均勻而產(chǎn)生的，而通過對電纜接線端子緊固以及將互感器二次回路并接的方法，可以有效的消除雙路供電對真實(shí)接地檢測結(jié)果的影響[2]。由于將互感器二次回路并接需要增加新的接線，對原設(shè)計(jì)進(jìn)行了改動，因此在現(xiàn)場實(shí)際接地排查過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮對端子進(jìn)行緊固，再考慮將互感器二次回路并接。