秦山核电站应急柴油发电机电压校正器退出原因分析

杜晓宇

摘 要：应急柴油发电机（EDG）作为核电站安全系统最关键设备，其功能主要是在规定的环境条件和地震载荷下，事故期间和事故后按指定加载程序加载，为各类应急设备提供相应的电力，确保核电厂反应堆安全地关闭、排除余热。电压校正器用于调节应急柴油发电机（EDG）的励磁电流，当其退出时将影响EDG的可靠性。该文通过一起电压校正器退出故障，逐一分析了EDG的励磁调节原理、电压校正器的电路及各模块的功能，并最终查明故障点，对今后的设备维护和原因分析具有借鉴意义。

关键词：EDG 电压校正器 励磁 KVAR2007 过欠压

中图分类号：T148 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0036-01

1 EDG励磁调节原理

秦山核电厂应急柴油发电机（以下简称EDG）作为事故工况下的应急电源，具备很高的可靠性。其励磁系统属于自并励系统，采用励磁变压器、移相电抗器和励磁变流器在交流侧并联后送入三相不可控桥式整流器，也称交流侧并联相复励系统。励磁调节有两种模式，一种通过可调电阻箱R1进行分流，另一种通过电压校正器导通可控硅进行分流。第一种调节方式精度低，响应速度慢，仅作为第二种方式的备用。电阻整定位置为EDG空载6.3kV，调节范围为6.0 ～6.6kV之间，在正常工况下，该电阻不允许调整。第二种调节方式精度高、响应速度快，作为正常的运行方式。

2 KAVR电压校正器原理

KVR2007电压校正器是用于同步发电机系统可控硅分流式自复励励磁系统的控制装置。通过对分流可控硅的分流控制改变发电机励磁电流，从而达到改变发电机电压和输出无功功率的目的。

2.1 稳压电源

KVR2007的供电电源来自三相PT输入。因而，供电电源的电压随机端电压的建立而建立。停机后，电路失电。电源部分通过对三相PT的输入电压进行降压、桥式整流、滤波、稳压后分别形成+15V（VCC）和+12V（VDD）。VCC作为内部电子电路的主电源，VDD作为继电器用电源。由于运算放大器需要，从+15V电源中，又变换出-15V电源，形成运算放大器的±15V对称电源。

2.2 数字电位器

数字电位器电路用于产生电路预设所需的人工设定电压，通过外接增压/减压按钮改变设定的模拟电压输出。模拟电压变化范围为0～10V。上电瞬间，预置输出信号为5V（出厂设定值，可由预设电路重新调整）。当持续按下增压按钮，电压缓缓上升，持续按下减压按钮，电压缓缓下降，发电机解列等，电路自动重新回归到预设的5V。

2.3 PT电压检测与转换

PT电压经过二次电压信号变压器变成9V左右的三相交流电压，经三相桥式整流和Γ型滤波，获得平稳的直流电压信号，该电压在发电机为额定电压时大约为10V，且与机端电压成比例关系。

2.4 过欠压保护

为了确保电压在正常范围内，电压校正器设置了过欠压保护，其定值为过压1.2UE （通过可调电阻W202调节）和欠压0.65UE（通过可调电阻W203调节）。过欠压保护动作后，电压校正器退出，EDG的电压由励磁屏内的电阻器进行控制。

3 事件分析

3.1 事件过程

2014年3月24日，进行月度试验时， EDG B通道主控并网成功。稍后，主控就地均发“电压校正器退出”报警，此时无功突升，在1.9～2.4Mvar之间波动，且无法手动控制，有功正常。现场检查发现电压校正器在“退出”状态。解列停机后，就地人员将电压校正器开关重新投入，主控就地的“电压校正器退出”报警均消报。再次进行B通道试验，至试验结束，无异常。

3.2 初步分析

当EDG并网运行时，电压校正器退出，此时励磁电流自动切换到电阻箱控制，因此主控无法手动控制。由于电阻箱整定位置在空载电压6.3kV，此时6kV电网电压6.1kV，即此时的整定值高，因此切换后无功突升。EDG此时在并网运行，而电阻箱整定精度较低，因此无功在不停的波动。通过以上分析，并根据电压校正器的原理，可初步判断电压校正器的过欠压保护动作，导致电压校正器退出。

3.3 根本原因分析

EDG电压由电压校正器进行调节，为了确保电压在正常范围内，电压校正器设置了过欠压保护，其定值为过压1.2UE和欠压0.65UE。

当EDG过压或欠压时，U8A或U8B输出为负，电容C202通过电阻R202放电，当放电后的电压低于UBC正极电压时，U8C输出为正，三极管T1导通，继电器K4动作，即过欠压保护出口，电压校正器退出。

针对电压校正器退出的缺陷，技术人员对过欠压保护回路中的元器件逐个进行检查，在分析到过欠压整定回路电源时发现：该稳压电源由数字电位器提供，若其电压出现漂移，将直接改变过欠压保护的整定值，从而导致过欠压保护动作，电压校正器退出，同时，VR出现漂移也将改变校正器的控制回路VOUT的电压范围。由于2#EDG并网时多次出现无功无法调节的缺陷，其中数字电位器异常是其主要疑点之一，因此，该原因也将导致电压校正器退出。

通过分析，可以基本确定电路板内部元器件状态不稳定产生漂移导致过欠电压保护动作，从而使电压校正器退出。

4 结语

虽然该事件对电厂安全无影响，但充分暴露出EDG电压校正器维修管理中存在的弱项：电压校正器板缺乏检查手段。现阶段对电压校正器的维护内容为目视检查和过欠压保护定值校验，对其整体性能无法进行测试，只能结合EDG启动、并网试验进行考核。缺少有效的设备对电压校正器进行全面的性能测试，不能确认卡件的健康状态。电厂现已着手研制电压校正器测试装置，届时将对其各项参数进行详细的检查确认，确保电压校正器不带病上岗。

参考文献

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