秦山核電站應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)電壓校正器退出原因分析

杜曉宇

摘 要：應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)（EDG）作為核電站安全系統(tǒng)最關(guān)鍵設(shè)備，其功能主要是在規(guī)定的環(huán)境條件和地震載荷下，事故期間和事故后按指定加載程序加載，為各類應(yīng)急設(shè)備提供相應(yīng)的電力，確保核電廠反應(yīng)堆安全地關(guān)閉、排除余熱。電壓校正器用于調(diào)節(jié)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)（EDG）的勵磁電流，當(dāng)其退出時將影響EDG的可靠性。該文通過一起電壓校正器退出故障，逐一分析了EDG的勵磁調(diào)節(jié)原理、電壓校正器的電路及各模塊的功能，并最終查明故障點，對今后的設(shè)備維護(hù)和原因分析具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：EDG 電壓校正器 勵磁 KVAR2007 過欠壓

中圖分類號：T148 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0036-01

1 EDG勵磁調(diào)節(jié)原理

秦山核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)（以下簡稱EDG）作為事故工況下的應(yīng)急電源，具備很高的可靠性。其勵磁系統(tǒng)屬于自并勵系統(tǒng)，采用勵磁變壓器、移相電抗器和勵磁變流器在交流側(cè)并聯(lián)后送入三相不可控橋式整流器，也稱交流側(cè)并聯(lián)相復(fù)勵系統(tǒng)。勵磁調(diào)節(jié)有兩種模式，一種通過可調(diào)電阻箱R1進(jìn)行分流，另一種通過電壓校正器導(dǎo)通可控硅進(jìn)行分流。第一種調(diào)節(jié)方式精度低，響應(yīng)速度慢，僅作為第二種方式的備用。電阻整定位置為EDG空載6.3kV，調(diào)節(jié)范圍為6.0 ～6.6kV之間，在正常工況下，該電阻不允許調(diào)整。第二種調(diào)節(jié)方式精度高、響應(yīng)速度快，作為正常的運(yùn)行方式。

2 KAVR電壓校正器原理

KVR2007電壓校正器是用于同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可控硅分流式自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)的控制裝置。通過對分流可控硅的分流控制改變發(fā)電機(jī)勵磁電流，從而達(dá)到改變發(fā)電機(jī)電壓和輸出無功功率的目的。

2.1 穩(wěn)壓電源

KVR2007的供電電源來自三相PT輸入。因而，供電電源的電壓隨機(jī)端電壓的建立而建立。停機(jī)后，電路失電。電源部分通過對三相PT的輸入電壓進(jìn)行降壓、橋式整流、濾波、穩(wěn)壓后分別形成+15V（VCC）和+12V（VDD）。VCC作為內(nèi)部電子電路的主電源，VDD作為繼電器用電源。由于運(yùn)算放大器需要，從+15V電源中，又變換出-15V電源，形成運(yùn)算放大器的±15V對稱電源。

2.2 數(shù)字電位器

數(shù)字電位器電路用于產(chǎn)生電路預(yù)設(shè)所需的人工設(shè)定電壓，通過外接增壓/減壓按鈕改變設(shè)定的模擬電壓輸出。模擬電壓變化范圍為0～10V。上電瞬間，預(yù)置輸出信號為5V（出廠設(shè)定值，可由預(yù)設(shè)電路重新調(diào)整）。當(dāng)持續(xù)按下增壓按鈕，電壓緩緩上升，持續(xù)按下減壓按鈕，電壓緩緩下降，發(fā)電機(jī)解列等，電路自動重新回歸到預(yù)設(shè)的5V。

2.3 PT電壓檢測與轉(zhuǎn)換

PT電壓經(jīng)過二次電壓信號變壓器變成9V左右的三相交流電壓，經(jīng)三相橋式整流和Γ型濾波，獲得平穩(wěn)的直流電壓信號，該電壓在發(fā)電機(jī)為額定電壓時大約為10V，且與機(jī)端電壓成比例關(guān)系。

2.4 過欠壓保護(hù)

為了確保電壓在正常范圍內(nèi)，電壓校正器設(shè)置了過欠壓保護(hù)，其定值為過壓1.2UE （通過可調(diào)電阻W202調(diào)節(jié)）和欠壓0.65UE（通過可調(diào)電阻W203調(diào)節(jié)）。過欠壓保護(hù)動作后，電壓校正器退出，EDG的電壓由勵磁屏內(nèi)的電阻器進(jìn)行控制。

3 事件分析

3.1 事件過程

2014年3月24日，進(jìn)行月度試驗時， EDG B通道主控并網(wǎng)成功。稍后，主控就地均發(fā)“電壓校正器退出”報警，此時無功突升，在1.9～2.4Mvar之間波動，且無法手動控制，有功正常。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)電壓校正器在“退出”狀態(tài)。解列停機(jī)后，就地人員將電壓校正器開關(guān)重新投入，主控就地的“電壓校正器退出”報警均消報。再次進(jìn)行B通道試驗，至試驗結(jié)束，無異常。

3.2 初步分析

當(dāng)EDG并網(wǎng)運(yùn)行時，電壓校正器退出，此時勵磁電流自動切換到電阻箱控制，因此主控?zé)o法手動控制。由于電阻箱整定位置在空載電壓6.3kV，此時6kV電網(wǎng)電壓6.1kV，即此時的整定值高，因此切換后無功突升。EDG此時在并網(wǎng)運(yùn)行，而電阻箱整定精度較低，因此無功在不停的波動。通過以上分析，并根據(jù)電壓校正器的原理，可初步判斷電壓校正器的過欠壓保護(hù)動作，導(dǎo)致電壓校正器退出。

3.3 根本原因分析

EDG電壓由電壓校正器進(jìn)行調(diào)節(jié)，為了確保電壓在正常范圍內(nèi)，電壓校正器設(shè)置了過欠壓保護(hù)，其定值為過壓1.2UE和欠壓0.65UE。

當(dāng)EDG過壓或欠壓時，U8A或U8B輸出為負(fù)，電容C202通過電阻R202放電，當(dāng)放電后的電壓低于UBC正極電壓時，U8C輸出為正，三極管T1導(dǎo)通，繼電器K4動作，即過欠壓保護(hù)出口，電壓校正器退出。

針對電壓校正器退出的缺陷，技術(shù)人員對過欠壓保護(hù)回路中的元器件逐個進(jìn)行檢查，在分析到過欠壓整定回路電源時發(fā)現(xiàn)：該穩(wěn)壓電源由數(shù)字電位器提供，若其電壓出現(xiàn)漂移，將直接改變過欠壓保護(hù)的整定值，從而導(dǎo)致過欠壓保護(hù)動作，電壓校正器退出，同時，VR出現(xiàn)漂移也將改變校正器的控制回路VOUT的電壓范圍。由于2#EDG并網(wǎng)時多次出現(xiàn)無功無法調(diào)節(jié)的缺陷，其中數(shù)字電位器異常是其主要疑點之一，因此，該原因也將導(dǎo)致電壓校正器退出。

通過分析，可以基本確定電路板內(nèi)部元器件狀態(tài)不穩(wěn)定產(chǎn)生漂移導(dǎo)致過欠電壓保護(hù)動作，從而使電壓校正器退出。

4 結(jié)語

雖然該事件對電廠安全無影響，但充分暴露出EDG電壓校正器維修管理中存在的弱項：電壓校正器板缺乏檢查手段。現(xiàn)階段對電壓校正器的維護(hù)內(nèi)容為目視檢查和過欠壓保護(hù)定值校驗，對其整體性能無法進(jìn)行測試，只能結(jié)合EDG啟動、并網(wǎng)試驗進(jìn)行考核。缺少有效的設(shè)備對電壓校正器進(jìn)行全面的性能測試，不能確認(rèn)卡件的健康狀態(tài)。電廠現(xiàn)已著手研制電壓校正器測試裝置，屆時將對其各項參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的檢查確認(rèn)，確保電壓校正器不帶病上崗。

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