核电站厂用电慢速切换调试及设计改进

2020-07-10惠辉

商品与质量 2020年12期

惠辉

福建福清核电有限公司福建福清 350318

1 核电站厂用电慢切装置功能简介

1.1 慢切装置简介

核电站的厂用电系统为反应堆和汽轮发电机的厂用电设备提供电力，设计有两路相互独立的外电源，以实现电厂的纵深防御，机组正常运行时由高厂变供电，当厂变电源丧失或停役时则切换至辅助变供电，为保证电动机负荷的安全，厂用用电源切换采用慢速切换，切换装置为微机式，实时采集厂用电电压及中压开关的进线电压，通过内部逻辑实现相应的切换功能[1]。慢切装置设计有同时切换、串联切换2种切换模式，有同期捕捉、慢速切换、快速切换3种切换合闸方式。工程上根据核电站的供电情况，仅投入串联切换，并主要以慢速串联切换为主要切换方式。

1.2 慢切装置的原理介绍

正常的母线切换由DCS或装置手动启动,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。事故下仅进行工作电源向备用电源的单向切换。慢切装置所操作的开关为厂用电三个电源开关：厂变进线开关LGA001JA、母联开关LGB001JA、辅助变进线开关LGB102JA，如图1所示

图1 厂用电接线示意图

手动正向切换时分两步进行，满足条件时，发出手动正向切换1命令，跳开中压母联开关LGB001JA，经固有延时，再判逻辑满足后即发合LGB102JA命令，完成常备段厂用母线LGB向辅助电源的切换；当LGA单元厂用母线需要再供电时通过向慢切装置手动开入正向切换2命令来完成LGA母线向辅助电源的切换，LGA001JA断开，经逻辑判断后合LGB001JA，从而完成LGA单元厂用母线由LGB母线供电。手动反向切换可分手动反向切换1、手动反向切换2两步进行，实现LGA、LGB母线分段回切至厂变供电，此切换是手动正向切换的逆过程；也可以通过“检修后恢复起机”一步完成厂用电回切[2]。

2 厂用电慢切装置调试内容及方法

2.1 装置的手动切换试验

在调试期间，待设备各元器件检查合格后，将装置接入中压厂用电系统，在各中压开关侧实际模拟系统正常运行状态，通过DCS发出各手动切换命令，检查切换功能是否正确，中压开关是否正确动作，以此验证整个切换回路的正确性，并通过开关接点反馈信号读取切换动作时间，确认切换过程符合设计要求。在机组运行后，通常由运行人员直接进行切换试验，以验证各切换功能的正确性。

2.2 装置的事故自动切换试验

调试期间通过模拟事故工况来启动切换，测量切换时序及相应切换逻辑符合设计要求，此试验通常需在机组的各个工况下执行，包括机组未启机、机组功率达到各个平台工况，以真实检验发生电源切换时机组能否维持安全稳定状态。

3 调试期间误跳启动慢切换不成功的原因分析及改进

3.1 问题描述

某机组在调试期间开展主辅电源切换试验，在进行开关误跳切换时，在厂变正常进线开关LGA001JA断开后，未能按照切换逻辑实现向辅助电源切换，导致切换不成功，部分厂用电源完全丧失。

3.2 事故原因分析

（1）慢切装置检查：经查看慢切装置，“LGB母线PT完好”中断85ms。根据慢切装置切换逻辑，在手动断开LGA001JA后，为判断是可靠的误跳信号，装置增加了1.2S延时，现场在此延时期间装置出现了“LGB母线PT完好”中断。根据装置逻辑判断的流程图，在1.2S切换等待的时间内若出现闭锁信号（“LGB母线PT完好”中断），则终止逻辑判断，从而出现切换失败。

（2）就地中压柜检查：慢切装置外部开入“LGB母线PT完好”中断，导致切换失败，故对就地设备及回路进行了检查。该开入信号是经中压LGB母线PT柜的PT回路监视继电器A的重动常开点送至慢切装置，该PT监视回路串接有PT空开辅助触点、PT断线监视继电器B节点，在切换失败期间该信号仅中断85ms便恢复正常，说明PT回路无异常，故障点定位在PT断线监视继电器B上，该继电器在监视UAB、UBC、UCA的三个低电压继电器任一一个或两个动作时励磁，以此反应PT二次回路断线，而执行切换试验中LGB母线失电时三个低电压继电器将同时动作，但因元件固有的差异性，出现了三个辅助接点动作不一致的情况，导致PT断线继电器误动作，中压PT柜向慢切装置开入“LGB母线PT完好”信号短暂消失，慢切装置被闭锁，最终导致切换失败[3]。

（3）慢切PT断线逻辑修改分析论证。原设计中考虑到6.6kV开关柜中有PT断线判别功能，因而在“母线PT完好”信号中加入了“PT无断线”的判据，实际上慢切装置能够实现该PT断线判别功能，当PT回路出现单相、两相断线时由慢切自身采集的母线电压进行判别。

结合以上分析，慢切装置本身具备判断PT断线、闭锁的功能，受限于电压继电器元件特性，将开关柜PT断线信号作为闭锁条件有导致慢切失败的风险，为解决此问题，提出改进措施：取消6.6kV母线PT柜中“母线PT完好”信号中的PT断线逻辑，即取消PT断线监视继电器的节点。现场完成对该回路的变更改造，重新进行了带电切换试验，此后未再发生切换失败问题。