核電站繼電保護整定方法研究及應用

徐盛海

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

1 核電站繼電保護發(fā)展現(xiàn)狀

隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及技術的推廣，核電站所采用的繼電保護技術在發(fā)展和完善上也取得了較為顯著的成果。現(xiàn)階段較為熱門的繼電保護裝置主要以微型繼電保護裝置為主，這種保護裝置借助微型處理器來實現(xiàn)不同的功能，包括對機組運轉(zhuǎn)情況的監(jiān)督和分析，也包括對機組故障的判斷和分析，并根據(jù)實際情況來啟動對應的防護措施。借助微型處理器的運算能力，繼電保護功能也得到了實現(xiàn)，對于核電站機組的運轉(zhuǎn)帶去了保障[1]。

2 繼電保護整定原則和方法

核電站所采用的繼電保護原則主要分為以下四個方面，在調(diào)整現(xiàn)有的繼電保護整定方法的過程中，要結(jié)合核電站內(nèi)各個發(fā)電機組中每一個部分的實際情況來進行調(diào)整和整合。

2.1 可靠性

這一原則指的是，繼電保護設備在維護核電站內(nèi)發(fā)電設施運轉(zhuǎn)的過程中，要做到遇到故障立即啟動防護機制，而在無需防護的時候，則應該保持待機狀態(tài)。

2.2 速動性

在機組出現(xiàn)線路故障或者是超負荷運轉(zhuǎn)的情況，機電保護裝置可以在發(fā)生故障后的短時間內(nèi)切斷供電系統(tǒng)，從而提高發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免對發(fā)電站的電壓系統(tǒng)造成影響[2]。

2.3 靈敏性

機電保護裝置需要為核電機組提供全方位的監(jiān)測和分析，通過監(jiān)測結(jié)果來啟動相應的防護措施。核電站配有的機電保護裝置必須要有靈敏度較高的檢測系統(tǒng)，針對性金屬性短路要做出及時的判斷和處理。

2.4 選擇性

繼電保護裝置在提供防護的時候，需要對故障源進行確認并選擇通過切斷線路或中斷設備系統(tǒng)這兩種方式來為核電站提供防護。

3 核電站繼電保護整定方法的應用和改進

核電站繼電保護裝置的完善以及防護技術的提升，首先需要整合核電站發(fā)電機組各個設備，然后根據(jù)機組的運轉(zhuǎn)情況以及核電站的發(fā)電量來進行進一步的改進和完善。針對繼電保護整定方法進行完善的過程中，也需要考慮到電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、核電站的運行方式以及機組本身的安全自動裝置之間的關系，做到統(tǒng)籌全局、合理安排。

3.1 針對供電系統(tǒng)進行合理整定

變壓器和供電線路作為發(fā)電機組的重要組成部分，需要得到全面的防護，這樣才可以保證核電機組的運轉(zhuǎn)。針對變壓器的整定保護需要先從額定電流整定開始，具體的情況分為過負荷整定和短路整定。針對供電線路的整定則以線路額定電流的總負荷為標準來進行整定，而防護系統(tǒng)的靈敏系數(shù)則需要按照供電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中最小的短路電流數(shù)值來進行計算和檢測。包括對電容器以及電動機的繼電保護方法進行整定，也需要按照額定電流的最低值進行改進，從而為整個發(fā)電機組提供更有效的防護[3]。

3.2 優(yōu)化變壓器瓦斯保護

變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障的時候，會導致故障點周圍的溫度在短時間內(nèi)升高，隨著內(nèi)部空氣被排出導致空氣上升。在機組發(fā)生故障的時候，氣體量、油量和流動速度被稱作瓦斯保護。現(xiàn)有的瓦斯保護裝置難以體現(xiàn)出變壓器以及線路出現(xiàn)的故障，在日常發(fā)電作業(yè)的過程中，只能是被當成備用防護措施。針對此保護裝置的優(yōu)化，主要集中在靈敏度的提升以及聯(lián)動性的優(yōu)化，針對不同類型的故障在第一時間做出反應，切斷電壓輸送并為變壓器提供防護。為了防止瓦斯保護裝置“誤運行”，需要對保護裝置進行定期的排查和檢測。在使用的過程中，如需對變壓器進行故障排查、放氣或充氨的時候，瓦斯保護應該從“跳閘”調(diào)整為“顯示警示信號”，從而降低保護裝置的誤啟動概率。

3.3 針對常見故障改進繼電保護裝置

現(xiàn)有的繼電保護裝置針對常見問題的防護性仍存在問題，核電站的防護與普通發(fā)電站的防護工作存在較大差異。核電站機組最常見的故障現(xiàn)象就是線路短路，核電站的耗電量和電壓輸送量遠遠高于其他發(fā)電站，因此核電站的繼電保護裝置需要嚴格計算額定電壓的數(shù)值，根據(jù)這一數(shù)值的波動范圍設定防護系統(tǒng)。繼電保護裝置也需要具備事故的預防功能，借助對機組運轉(zhuǎn)情況的記錄和分析，判斷可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象、找出故障點并確定故障原因，從而進行改進，將損失和影響降到最低。

3.4 重視備自投裝置的作用

備自投裝置是一種可以保障供電穩(wěn)定性和連續(xù)性的裝置，在核電站機組的防護工作中擔扮演了一個十分重要的角色。根據(jù)核電站發(fā)電情況的不同，會配有電壓等級不同的備自投保護裝置，從而為機組提供分段的防護。一般來說低電壓的備自投裝置的整定時間是兩秒左右，隨著電壓的增加，裝置的整定時間也會有一定的浮動，時間差大概在零點五秒左右。在核電站應用這一裝置，為不間斷供電帶去了更為可靠的保障。但是在訂購自投保護裝置的時候，需要與實際的電氣參數(shù)相匹配，而且不允許將此設備投入到低電壓的保護工作中，避免產(chǎn)生誤啟動。

3.5 完善現(xiàn)場監(jiān)管力度

保障核電站安全作業(yè)的根本是建立完善的監(jiān)管制度，并對現(xiàn)有的監(jiān)管工作進行調(diào)整。針對核電站機組的檢測可以從變壓器、供電系統(tǒng)以及短路和斷路保護設備等幾個方面入手。將這幾個方面的檢查納入到核電站的年度考核計劃中。在日常的檢查工作中，需要對故障發(fā)生的次數(shù)、原因進行記錄和分析，并對故障發(fā)生時繼電保護裝置的啟動情況進行確認，分析防護裝置的有效性。

4 結(jié)語

核電站的發(fā)電規(guī)模以及發(fā)電量每年都在以一個較快的速度發(fā)展，穩(wěn)定核電站機組的運行、維護核電站作業(yè)安全，是當前我國的科研人員面臨的主要問題。核電站事故的后果不堪設想，只有不斷完善繼電保護技術，制定出更優(yōu)、更有效的方案，并對現(xiàn)有的監(jiān)管制度和體系進行優(yōu)化，提高工作效率，才可以為核電站的工作帶去保障，有利于國家的經(jīng)濟發(fā)展。