輔助電鍋爐電極異常放電原因分析及處理

陳景榮，魏彥勛，邱立偉，李 強

(中核核電運行管理有限公司，浙江 嘉興 314300)

輔助電鍋爐電極異常放電原因分析及處理

陳景榮，魏彥勛，邱立偉，李 強

(中核核電運行管理有限公司，浙江 嘉興 314300)

介紹了一起輔助電鍋爐電極放電的故障，從電鍋爐工作結構及要求、保護動作行為方面分析了造成電極放電的原因，并提出了改進對策和措施，對提高輔助電鍋爐的可靠性、保證安全運行具有重要意義。

輔助電鍋爐；電極；放電；單相接地

0 引言

輔助電鍋爐是電廠的一個重要汽源，主要為機組啟動時提供輔助氣源，直到切換至正常氣源。某核電廠輔助電鍋爐供電電壓為13.8 kV，通過一個6.3/13.8 kV升壓變壓器供電。電鍋爐的型號為HVJ-338-C250，額定功率為25 MW，額定電壓為13.5 kV，額定電流為1 069 A，為高電壓射流式(HVJ)電極型蒸汽鍋爐。

輔助電鍋爐結構如圖1所示，水由循環泵從鍋爐的下方送至中心集箱，靠重力從中心集箱上的噴嘴流出并沖擊電極板，從而形成電流通路。高電壓電源直接與電極的端子相連，當電導率在最大額定值時，約有3 %的水流被蒸發；而未蒸發的那部分水，約為總流量的97 %，從電極流至反電極時，又形成了第2條電流通路。

1 故障現象

2014-03-03T09：55，電鍋爐正在升功率的過程中，9LGR105JA開關跳閘，電鍋爐停運，控制柜上報警裝置出現“速斷跳閘”、“零序保護跳閘”2個報警信號。電鍋爐就地柜SPAD346C2差動繼電器的SPAJ4D28模塊的過流速斷保護動作，致開關跳閘。查看保護裝置內的記錄值，發現其B相電流達到6.15 In(額定相電流)，時間達到100 %；而過流速斷保護定值為1.39 In，時間為0.04 s。

為了進一步查找和確認故障原因，查看就地柜鍋爐側SPAD346C2繼電器及220 kV側故障錄波器電流值。如表1所示，13.8 kV側B相電流突增至6.15 In，持續78 ms，不計負荷電流可以認為A，C相電流為0；220 kV側A，B相電流為1.43 A，不計負荷電流可以認為C相電流為0。

圖1 射流式(HVJ)電極型電鍋爐結構

表1 故障電流數據

并且，鍋爐變壓器系升壓變，接線方式為YN，d11；220 kV輔助變壓器接線方式為YN，yn0。如13.8 kV側B相接地，經過變壓繞組的轉變，輔變高壓220 kV側體現為C相電流為0，A，B相電流大小相等、方向相同，和記錄的數據特征吻合。再結合報警中出現“零序保護跳閘”報警信號，同時13.8 kV側二次電流折算到13.8 kV一次側電流為6.15×1 250(CT變比)=7 687 A；220 kV側二次電流折算到13.8 kV側電流為1.43×200(CT變比)×(220/13.8)×1.732=7 897 A，這和電鍋爐的某一相電極發生接地故障時，忽略系統阻抗，計算的短路電流(8 494 A)相當，因此可以確認故障為B相發生了單相接地。

2 檢查處理

測量B相電極及電纜絕緣電阻為25.7 MΩ；將B相電纜與電極脫開后，單獨測量電纜的絕緣電阻，大于200 GΩ， 對B相電極施加工頻額定電壓13.8 kV，無放電等異常現象，因此確認主回路絕緣正常。初步判斷故障由非直接短路引起，可能是操作不當或爐水電導率過高而造成異常放電。采取保守策略處理：打開鍋爐人孔進行檢查，B相主絕緣(內部套管、外部套管)情況良好，無放電痕跡，驗證了出現故障后，測試絕緣、額定電壓耐壓試驗均通過的情況。檢查B相電極極板及對應吊籃位置時，發現B相單電極極板和雙電極的1個極板與吊籃存在明顯放電痕跡，且因放電故障電流非常大，導致重量較輕的單電極極板在強大的電動力作用下發生位置移動。由于B相單電極極板位移，絕緣密封墊可能存在損傷，為了避免B相單電極在運行時產生泄漏，對B相單電極極板重新進行了安裝。

3 原因分析

處理完后再次送電，電鍋爐沒有發生放電打弧現象，排除了金屬性短路造成放電的可能。進一步分析引起放電的可能因素有以下幾種。

(1) 爐水升壓過程中操作不當，導致壓力突然大幅度變化。

(2) 爐水電導率超出要求(500～1 428 μs/m)。由于水的電導率與溫度有關，因此在升溫的過程中，冷態合格的爐水電導率也可能超標，導致放電。

(3) 鍋爐內存在可能引起泡沫現象的有機物或其他物質。

(4) 鐵離子超標，電導率相應增大。在鍋爐啟動升溫過程中，鐵離子因溫度升高，水化作用減弱而“瘦身”，熱運動加快；同時因溫度升高，水溶液的粘度降低，也減小了離子運動所受的阻力，使離子遷移變得更加容易。這些因素都導致電導率相應增大，甚至導致異常放電。

4 防范措施

(1) 定期檢查排污閥動作是否可靠、定值是否有異常變動。每次啟動前，應手動排污，并取樣對比，確保爐水的電導率在合格的范圍內。

(2) 檢修后，對鍋爐內部進行徹底清洗，去除所有的防銹油、鐵屑等，防止鐵離子等超標。

(3) 啟動時緩慢升壓，防止壓力突變產生氣穴導致異常放電。

(4) 控制爐水的電導率不超出鍋爐滿負荷輸出所需要的電導率數值的10 %。

(5) 將爐水的鐵離子含量控制在2.0 ppm（2×10-6)以內。

2014-11-30。

陳景榮(1978-)，男，高級工程師，主要從事核電廠電氣檢修管理工作，email：chenjingr@cnnp.com.cn。

魏彥勛(1986-)，男，助理工程師，主要從事核電廠繼電保護檢修工作。

邱立偉(1983-)，男，工程師，主要從事核電廠繼電保護檢修工作。

李 強(1983-)，男，工程師，主要從事核電廠高壓檢修工作。