关于附加柴油发电机报警闪发跳闸问题及处理措施

陈伟民 李志硕

福建福清核电有限公司 福建福清 350300

某核电厂厂区附加电源柴油发电机组构成的厂区附加电源系统，具有在全厂断电的基准事故状态下，为所需的核辅助设备供电的后备功能，同时也作为应急柴油发电机组故障或者检修时的替代柴油机，保证了厂区供电电源的可靠性。因此，附加电源柴油发电机组的可用性是保证核电站运行安全的重要手段。本文在附加柴油发电机逻辑原理的基础上，对调试试验期间出现的异常报警进行分析和提供处理措施，保证厂区附加电源系统的可用性。

1 附加电源柴油发电机组逻辑概述

厂区附加柴油机组的保护包括：差动保护、过电流保护、过负荷保护、90%定子接地故障保护、失磁保护、逆功率保护、低电压保护等，其中差动保护、过流保护、失磁和逆功率保护都是直接动作于GCB；而过负荷只作用于CCB，不跳发电机出口断路器；低电压保护则通过三取二逻辑和转速>80%逻辑相与，出口GCB；以上保护均产生报警送主控，通知运行人员。

实际上附加柴油机的逻辑部分非常复杂，除了保护逻辑外，还有庞大的控制逻辑，包括应急启动、启动顺序、调速控制、发电机温度控制等，其中停机序列，如图1所示，包括紧急停机记忆、正常跳闸停机记忆开和紧急停机记忆关、手动停机和紧急停机记忆关等逻辑。当柴油机启动时，所有触发以上相关记忆的逻辑，都将会关闭启机记忆，从而导致一系列子系统关闭，最后启机失败。

图1 停机序列概述

2 问题分析

2.1 问题概述

某核电厂厂区附加电源系统柴油发电机组的空载励磁补充试验期间，当柴油发电机启机时，工控机中出现柴油发电机的轴承温度监测闪发报警导致停机，且工控机上定子绕组温度监测存在不稳定现象。具体问题如下：显示定子绕组温度544MT、轴承温度545MT、推力轴承温度527MT、恒温阀出口滑油温度206MT闪发报警导致柴油机停机，启机失败；试验期间伴随有定子绕组温度537MT显示存在波动[1]。

2.2 跳闸停机逻辑分析论证

544MT、545MT、527MT等均为附加柴油发电机组轴承附近的温度探头，作为监视柴油发电机定子绕组和轴承温度的传感器，将温度转换为4～20mA量送入保护。根据控制逻辑图（部分见图2），当544MT检测到温度大于130℃时会发出发电机定子绕组温度高高报警并记录事件日志，将信号送入DCS，且伴随普通跳闸信号，该信号将会导致普通跳闸记忆开导致最终的跳闸。

图2 544MT和545MT跳闸逻辑

经过比较，其他包括206MT和527MT跳闸的逻辑与544MT闪发导致跳闸的逻辑一样，只是涉及普通跳闸信号的定值不同，且这些信号为机械保护，即直接通过定值设定和简单的可靠的逻辑之后送入不同平台，完成动作。

通过上述分析，只要相关温度达到预设值，报警跳闸属于保护，但是试验现象表明，当启机过程中同步监测各轴承温度即544MT等温度报警闪发时，工控机上显示的值为50℃～70℃之间，温度在正常范围之内，且柴油机内轴承温度不可能会突变。因此考虑为信号回路故障，且该故障为瞬间间歇性故障。

2.3 现场试验录波

通过上述分析，结合附加柴油发电机组电气控制柜内使用的NI模块的抗干扰能力较差，判断MT报警闪发导致跳闸停机的原因为电磁干扰引起信号波动触发柴油机组普通跳闸信号。在实验过程中通过对相关温度监视信号回路进行录波，如图3所示。

图3 PLC信号录波

通过观察波形，541MT信号在3879ms到3979ms之间在一个尖峰，峰值远大于正常值，且持续的时间极短，在3ms左右，存在瞬间突发性，对于信号通道而言，该尖峰足以触发相关温度监视器的报警跳闸信号。

结合DY现场实际情况，544MT-527MT均为柴油发电机组轴承附近温度探头。启机过程中同步监测各轴承温度正常（50-70℃），结合NI硬件的本身特点及工作环境，判断为NI模块抗干扰能力差，滤波功能设置存在问题，电磁干扰触发停机[2]。

3 解决方案

通过分析该相关温度报警闪发导致跳闸停机的原因后，鉴于附加柴油发电机组在核电站安上的重要性，不改变已有的程序和逻辑的基础上，针对NI抗干扰能力问题，采取相关措施如下：

检查MT温度信号等回路屏蔽层及电控柜接地接地MT等温度信号电缆屏蔽层两段接地良好，电控柜接地正确。

增加电磁干扰隔离模块，如图4所示；

同时调整RTD模块（电阻温度监测器）的采样频率，即将模块的模式从高速模式修改为高分辨率模式（高速模式，采样频率为2．5ms；高分辨率模式200ms）。

针对滤波功能设置存在问题采取相关措施为：增加滤波功能，去除波形毛刺

通过上述行动措施再次启机，厂区附加柴油发电机组的轴承各温度监视检测模块显示正常，且未发生报警闪发，多次试验录波显示波形正常[3]。

4 结语

作为6．6kV厂区附加电源，关系到整个核电站的安全性和可靠性，能否正常响应启机关系重大。在本次空载励磁补充试验期间出现的定子绕组温度544MT、轴承温度545MT、推力轴承温度527MT、恒温阀出口滑油温度206MT闪发报警导致柴油机停机，伴随有定子绕组温度537MT显示存在波动问题，通过对应行动措施验证该问题是由于所使用的NI受到电磁干扰，且滤波功能设置存在问题，导致的触发停机。

图4 537MT隔离模块

同时作为同行电厂的相关经验反馈，对该问题提出调试项目改进，确保6．6kV厂区附加电源柴油机组的稳定性和安全可靠性。通过上述方案的应用，附加柴油发电机组主轴承相关温度检测正常，无报警闪发。