核电厂常规岛厂用电电源慢速切换逻辑设计

2010-02-26管新娟

上海电力大学学报 2010年2期

管新娟

(华东电力设计院,上海 200063)

核电厂常规岛 6 kV厂用电由厂用工作电源及辅助优先电源供电,其厂用电系统的安全可靠性对整个机组乃至整个核电厂的安全、可靠运行有着相当重要的影响,而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节.

对于核电厂常规岛 6 kV厂用电的切换,由于其备用变压器容量较小,只能断开大部分电动机负荷后才可投入备用电源,因此只能进行慢速切换.此外,厂用电切换的基本要求是安全性和可靠性,其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏,而可靠性则体现为提高切换成功率,减少辅助变过流或重要辅机跳闸造成核岛停堆的事故.

本设计根据秦山核电厂二期扩建工程厂用电接线的实际,提出慢速切换的逻辑设计及技术要求,并给出初步整定值.

1 工程概况和运行条件

1.1 工程概况

秦山核电厂二期工程需扩建 2台 660MW汽轮发电机组,2台机组均采用半断路器方式接入500 kV电压系统.发电机出口与断路器相连,其与主变压器之间则用离相封闭母线连接.每台机组设 2台高压厂用分裂变变压器,分裂变的低压两侧各接一段 6 kV厂用母线.2台机组共设 2台高压辅助变压器,并通过高压开关接于 220 kV母线上.此外,2台辅助变压器均为双卷变压器,其低压侧接在 6 kV公用母线上.发电机主要技术参数如下:型式为 QFSN-660-2;额定容量为 733.3 MW.主变压器主要技术参数如下:双线圈铜绕组无励磁调压油浸式变压器,型式为单相,额定容量为 260MW(绕组温升 55 K时).高压厂用工作分裂变压器容量为 50/25-25 MW.辅助双卷变压器容量为 31.5 MW.

1.2 遵循的主要现行标准

核电厂常规岛厂用电电源遵循的主要现行标准见表 1.

表1 主要的现行标准

1.3 基本技术条件

装置类型:微机厂用电慢速切换装置,型号为MFC2000-2S.

工作环境条件:环境温度为 -10～+50℃;相对湿度为 5% ～95%;大气压力为 86～106 kPa.

装置直流电源:额定电压为 DC 48 V;允许偏差为 -10%～+10%;纹波系数为不大于 5%.

额定交流输入:交流电流为 5 A;交流电压为100 V或 57.7 V;频率为 50 Hz.

输出接点信号容量:跳合闸出口为 DC48 V,5 A(接通);信号为 DC 48 V,50W(断开);

测量精度:电压电流为不大于 ±2%;频率为不大于 ±0.1Hz;相角为不大于 0.5°;延时为不大于2 ms.

功率消耗:当交流电流回路为 5 A时,每相不大于 1W;当交流电压回路为 100 V时,每相不大于 1W;直流电源回路正常工作时,不大于 30W,切换时,不大于 50W.

过载能力:交流电流回路为 2倍额定电流时,可连续工作;为 10倍额定电流,允许过载 10 s;为40倍额定电流时,允许过载 1 s.交流电压回路为1.5倍额定电压时,可连续工作;直流电源回路为80%～115%额定电压时,可连续工作.

2 装置特点及主要技术性能

2.1 装置主要特点

核电厂常规岛厂用电电源慢速切换装置采用人机界面,即装置本体设有大液晶显示屏,能实时显示主接线、开关状态、母线电压、分支电流、频率差、相位差等运行参数,信息较齐全.此外,该系统还采用中文操作菜单,简单明了、易学易用.操作过程中提示故障异常情况,并可随时提供切换后的记录信息.该装置的主要功能包括切换功能、通信功能和其他功能.

(1)切换功能兼有正常手动切换,事故切换和不正常情况切换功能;兼有快速切换,同期捕捉、残压和长延时切换功能;所有切换模式都采用串联模式.

(2)通信功能 485口接入 DCS系统或电气监控系统,实现远方操作和信息上送;232口接插便携机,具有专用通信接口软件,可在便携机上进行监测,并对记录数据进行分析、储存、打印等.

(3)其他功能保护闭锁、出口闭锁;自动投入后加速保护;分支电流录波;监测后备电源失电、PT断线、开关位置异常等.

2.2 技术性能要求

秦山核电厂二期扩建工程的厂用电母线切换装置应具有同期捕捉、慢速切换、快速切换 3种切换方式,以及同时切换、串联切换 2种切换模式.每种切换方式都应能单独投退.本工程以慢速串联切换为主要切换方式.装置应具有同期检定和只动作一次的功能.

该装置能实现正常手动并联、串联切换,通过DCS操作员或装置面板上手动启动装置,实现从工作电源到备用电源,或从备用电源到工作电源的双向切换.对装置中不需要的功能,如定值和控制字等进行屏蔽,并设有管理密码,方便以后使用.

该装置的一次接线示意如图 1所示.图 1中,中高压工作厂变—— 主网供电时为工作开关LGA100JA合位,辅网供电时为备用开关LGA200JA合位.

图1 厂用电母线切换的一次接线示意

正常的母线切换由手动启动,在控制台、DCS系统或装置面板上均可进行.正常切换是双向的,可以由工作电源切向备用电源,也可以由备用电源切向工作电源.正常切换逻辑有以下几种方式.

(1)反向切换逻辑正常启机,事故后恢复.具体过程为:开入量“检修恢复方式”处于断开状态,经 LGA100JA断路器在分闸位置、LGA200JA断路器合闸位置、LGA工作进线断路器 PT有电压确认,且应确定在正常运行的无闭锁状态下,由开入“反向手动切换”接点闭合启动,装置先跳开备用进线开关,确认跳开后,经设定的定值“串联切换合闸延时”进行延时后,投入母线残压和长延时判断,若满足任一条件即闭合工作进线开关.检修后恢复的具体过程为:开入量“检修恢复方式”处于闭合状态,经 LGA100JA断路器在分闸位置、LGA 200JA断路器合闸位置、LGA工作进线断路器 PT有电压确认,且应确定在正常运行的无闭锁状态下,由开入“反向手动切换”接点闭合启动,装置先跳开备用进线开关,确认跳开后,投入快速、同捕、母线残压和长延时判断,若满足任一条件即闭合工作进线开关.

(2)正向切换逻辑工作进线闭合,备用进线断开,正常运行在无闭锁状态下,由开入量“正向手动切换”接点闭合启动,经 LGA 100JA断路器在合闸位置、LGA200JA断路器分闸位置、LGA备用进线断路器 PT有电压确认,且应确定在正常运行无闭锁状态下,装置先跳开工作进线开关,确认跳开后,经设定的定值“串联切换合闸延时”进行延时后(此时长延时计时),投入母线残压和长延时判断,若满足任一条件即闭合备用进线开关.

事故切换由保护出口启动,只能进行由工作电源切向备用电源的单向操作.

为实现核电厂常规岛厂用电电源的慢速切换,该装置应具有闭锁功能,在出现 PT断线、保护闭锁、失去备用电源等情况时自动报警,并将装置闭锁,防止装置误动.该装置还具有自检功能,可在线自动检测内部电路、合跳闸出口、直流电源和所设参数等内部运行情况,发现异常自动报警,并可显示故障位置和事故原因.此外,该装置具有数字化录波功能,能够提供完整的切换过程频差、相差和电压幅值.能够追踪每次切换的所有定值、所有开关状态、启动原因、装置发出的合跳闸命令等.录波从装置启动开始(应包括切换前 0.1 s的录波),每 10 ms采样一次,总录波时间不小于 2 s,并且保证数据在装置掉电后不丢失,同时具有远传功能.由于该装置具备打印功能,所有录波数据均可打印输出.在“复归”前可进行反复打印.