核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)分析

劉躍

摘 要：應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)作為核電廠運(yùn)行的重要設(shè)備，當(dāng)發(fā)生核事故時(shí)，能夠發(fā)揮非常重要的作用，降低核電廠經(jīng)濟(jì)損失。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)非正常運(yùn)行狀態(tài)情況下，繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)做出響應(yīng)，促使保護(hù)正確動(dòng)作以切除故障，避免柴油機(jī)受到更加嚴(yán)重地?fù)p害。該文從應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)運(yùn)行方式入手，選取田灣核電站作為主要研究對(duì)象，分析柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)配置情況，最后提出完善應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的相關(guān)措施，希望為我國(guó)核電事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展提供更多參考和支持。

關(guān)鍵詞：核電廠 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī) 繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TL36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）09（a）-0019-02

近年來(lái)，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，且環(huán)境污染問(wèn)題給人們生活帶來(lái)了更大的壓力，在很大程度上阻礙著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)能源的需求量不斷增加，但能源具有不可再生性。基于科學(xué)發(fā)展觀的影響，核能作為清潔能源受到人們的廣泛關(guān)注，對(duì)核能的開(kāi)發(fā)能夠有效地緩解能源危機(jī)。但受到諸多因素的影響，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行中常常發(fā)生故障，對(duì)核電廠安全生產(chǎn)產(chǎn)生了消極影響。因此加強(qiáng)對(duì)核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)運(yùn)行方式分析

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)是事故發(fā)電機(jī)，具有極其特殊的運(yùn)行方式。因此應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)，應(yīng)選擇合適的運(yùn)行方式。現(xiàn)階段，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)主要具有應(yīng)急與試驗(yàn)兩種方式。

1.1 應(yīng)急方式

對(duì)于應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)來(lái)說(shuō)，具有兩個(gè)信號(hào)，一是6 kV母線電壓低于等額定電壓40%且時(shí)間超過(guò)2 s；二是6 kV母線頻率在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)且時(shí)間超過(guò)2 s。當(dāng)遇到此情況時(shí)，確保反應(yīng)堆的冷卻非常重要。因此應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)保護(hù)會(huì)更加強(qiáng)調(diào)動(dòng)作的可靠性，以此來(lái)避免保護(hù)誤動(dòng)[1]。一般來(lái)說(shuō)，可以采用兩套7U T512型微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)，作為設(shè)備的主保護(hù)。當(dāng)遇到故障時(shí)，能夠立即做出反應(yīng)，減少對(duì)設(shè)備的損害。

1.2 試驗(yàn)方式

試驗(yàn)的主要目標(biāo)是檢驗(yàn)設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，并在事故狀態(tài)下啟動(dòng)，如果需要并網(wǎng)帶負(fù)荷，為了準(zhǔn)確反應(yīng)發(fā)電機(jī)故障，需要重視對(duì)設(shè)備保護(hù)動(dòng)作靈敏性的關(guān)注。通常，在試驗(yàn)情況下，除了投入兩套7U T512型差動(dòng)保護(hù)外，還需要設(shè)置綜合保護(hù)，并配合逆功率保護(hù)等，準(zhǔn)確、及時(shí)地發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。綜上來(lái)看，對(duì)于發(fā)電機(jī)的兩種運(yùn)行方式，其對(duì)應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作等也存在一定差別。

2 保護(hù)配置及定值分析

為了提高文章研究針對(duì)性，該文選取我國(guó)田灣核電站并以其工程中的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)作為研究對(duì)象。其中主要包括兩套保護(hù)裝置，一是7U T512差動(dòng)保護(hù)，二是7U M511綜合保護(hù)，在實(shí)踐應(yīng)用中，具備較為完善的保護(hù)功能，能夠滿足中、小型發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的需求。下文將對(duì)繼電保護(hù)的配置及定值進(jìn)行分析，深入了解柴油發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)功能。

我國(guó)相關(guān)制度明確規(guī)定，發(fā)電機(jī)功率超過(guò)1 MW，需要配備差動(dòng)保護(hù)，以此來(lái)達(dá)到安全生產(chǎn)目標(biāo)。其中7U T512差動(dòng)保護(hù)，能夠?qū)ο嚅g、接地等故障做出即時(shí)性反應(yīng)，在設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)可靠動(dòng)作。在設(shè)備運(yùn)行中，提供差動(dòng)對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電流動(dòng)作時(shí)間為1 s，啟動(dòng)電流相對(duì)較低[2]。對(duì)此啟動(dòng)電流要避免最大不平衡電流后，才能夠順利啟動(dòng)。針對(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō)，要想避免在應(yīng)急情況下保護(hù)誤動(dòng)作現(xiàn)象的出現(xiàn)，在繼電保護(hù)選擇時(shí)，要適當(dāng)提高啟動(dòng)電流，一般設(shè)置為0.2IN。

通常情況下，7U T512差動(dòng)保護(hù)具備附加制動(dòng)區(qū)，近距離區(qū)外故障產(chǎn)生的強(qiáng)大電流，極有可能造成兩側(cè)CT飽和度不協(xié)調(diào)，使得差流現(xiàn)象更為突出。即便動(dòng)作特性曲線出現(xiàn)較大幅度地上升，在實(shí)踐運(yùn)行中都能夠避開(kāi)特殊性。但是嚴(yán)重情況下，依舊會(huì)出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作。因此為了提高保護(hù)可靠性，7U T512設(shè)置獨(dú)立的附加制動(dòng)措施。采取這種方式，當(dāng)基本保護(hù)方式無(wú)法做出及時(shí)響應(yīng)時(shí)，附加制動(dòng)能夠立即啟動(dòng)，以此來(lái)彌補(bǔ)前者存在的不足。

對(duì)于7U T512差動(dòng)保護(hù)來(lái)說(shuō)，主要有發(fā)電機(jī)模式與變壓器模式兩種。但是后一種模式在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生二次諧波。一般情況下，當(dāng)二次諧波含量高于相制動(dòng)值時(shí)，差動(dòng)保護(hù)將被制動(dòng)。因此只要設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，其中一相符合動(dòng)作條件，繼電器就會(huì)發(fā)出跳閘指令[3]。為了避免此動(dòng)作，差動(dòng)保護(hù)中提供一種交叉制動(dòng)功能，能夠在進(jìn)行一相檢測(cè)的同時(shí)，將三相進(jìn)行閉鎖。但值得注意的是，交叉制動(dòng)也存在一定弊端，如果變壓器空載合閘于故障母線，無(wú)論是涌流、還是故障發(fā)生在哪一相，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間都會(huì)延遲。基于此，對(duì)于交叉制動(dòng)功能是否真正應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)根據(jù)核電廠生產(chǎn)實(shí)際工作需求進(jìn)行判斷。相對(duì)來(lái)說(shuō)，7U T512差動(dòng)保護(hù)原理較完善，基本考慮到核電廠發(fā)電機(jī)運(yùn)行存在的不同問(wèn)題，并設(shè)置了不同的保護(hù)方式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的有效保護(hù)。

3 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)措施

對(duì)于應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)始終是核電廠日常管理的重點(diǎn)工作。因此要給予足夠重視，并采取合理的方式和方法，最大限度上提高繼電保護(hù)的有效性。

3.1 差動(dòng)保護(hù)措施

發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)能夠在很大程度上降低短路電流。當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，電流呈現(xiàn)非平衡狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的電流也會(huì)發(fā)生變化。與此同時(shí)，差動(dòng)保護(hù)會(huì)在正常情況下對(duì)工作電流進(jìn)行調(diào)整，將其控制在與正常電流差距6%范圍之內(nèi)[4]。通過(guò)這種方式，能夠有效地提高繼電保護(hù)裝置的反應(yīng)，縮短中間延時(shí)效應(yīng)，并將此作為跳閘信號(hào)進(jìn)行針對(duì)性處理后，完善設(shè)備應(yīng)急處理程序，確保柴油發(fā)電機(jī)組能夠始終處于良性循環(huán)狀態(tài)當(dāng)中，為核電廠的穩(wěn)定和有序生產(chǎn)提供更多的支持和保障。

3.2 定子接地保護(hù)

定子接地保護(hù)由懸浮、單點(diǎn)及多點(diǎn)3種接地方式組成。其中第一種接地，是將發(fā)電機(jī)定子串聯(lián)到一個(gè)接地點(diǎn)上，然后利用牽引導(dǎo)線將電流引入到大地當(dāng)中。一般情況下，該接地方式?jīng)]有形成靜電回路，如果遇到雷電天氣，極有可能對(duì)核電廠內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生一定程度的靜電飛弧[5]。第二種接地將3個(gè)核電設(shè)備并聯(lián)到1條回路當(dāng)中，然后通過(guò)牽引導(dǎo)線將高壓電流引入到大地當(dāng)中，如核電廠中的3個(gè)高壓系統(tǒng)，分別接入到不同的位置，避免形成靜電回路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的全方位保護(hù)。第三種方式將前兩次中的每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行單獨(dú)接地處理。如核電廠中主變壓器、高低壓加熱器等電力設(shè)備都可以采取單獨(dú)接地的方式，在此基礎(chǔ)上，不僅能夠減少接地阻值，還降低設(shè)備向外輻射噪音信號(hào)，營(yíng)造良好的運(yùn)行環(huán)境，保證工作人員的人身安全。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文所述，核電廠生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)占據(jù)非常重要的位置。加強(qiáng)對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的保護(hù)，在提高核電廠綜合效益等方面發(fā)揮著積極作用。該文通過(guò)選取田灣核電站作為研究對(duì)象，對(duì)其中的柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究，深入了解繼電保護(hù)功能。并在文章的最后從差動(dòng)與定子接地兩個(gè)保護(hù)角度提出了設(shè)備繼電保護(hù)的有效策略。隨著我國(guó)核電事業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)部門(mén)還應(yīng)增加資金、人力投入，不斷提高柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的有效性，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的綜合管理，縮短繼電保護(hù)反應(yīng)時(shí)間，不斷提高柴油發(fā)電機(jī)供電的可靠性，從而促使核電廠經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益的充分發(fā)揮。

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