關于核電廠直流接地檢測過程中雙路供電問題的分析

李志鵬 孔海波

中國核電工程有限公司華東分公司 浙江海鹽 314300

在核電廠中，直流系統起著至關重要的作用，絕大多數最重要的控制系統均直接或間接的由直流系統供電，如果直流系統出現兩極接地，將導致正負極相互短路，造成直流充電設備損壞，或充電設備關機而導致蓄電池過放，為此在直流系統的設計過程中，設計人員均為每個直流配電盤配備了接地檢測系統，當出現單極接地時，接地檢測系統檢測出接地故障和接地回路，并發出報警，以便運行值班人員聯系盡快排除接地故障。

1 母線絕緣檢測的原理

接地檢測系統檢測絕緣的過程主要分為兩步，先以雙電橋的原理測量正、負母線對地的絕緣電阻，當母線對地的絕緣電阻低于設置的門限值時，絕緣監測儀面板報出母線絕緣報警，然后啟動支路絕緣巡回檢查。

2 支路絕緣檢測的原理

當檢測出母線絕緣低時，由絕緣監測儀主機發出低頻交流信號，注入到直流回路中，每個直流回路均裝有零序互感器，如果負載不存在接地，則正極和負極流入的交流分量相互抵消，互感器二次側中不會產生交流分量；相反，如果下游負荷存在接地，則正極和負極交流分量的矢量和則不為零，從而使安裝在直流支路中的CT回路產生交流電流分量，絕緣監測設備通過對該交流電流分量進行放大、濾波、與電壓相位比較以及其他數據處理過程后，將信號送至主機，若檢測結果為低于支路絕緣報警值，則在面板上發出報警[1]。

2020年8月，在某核電廠機組調試過程中48V直流系統出現絕緣支路報警，報警支路為開關1和開關2，兩個開關下游負荷為同一個（A列NC*繼電器機柜），該機柜為DCS分散控制系統機柜，在核電廠中的重要性較高。為確保當一路上游電源開關跳閘后，該機柜仍不至于失去電源，固從該48V配電盤系統的兩個饋線開關分別引一路電源，在機柜內將負極并接，正極經二極管隔離模塊并接，以保證供電的可靠性。

當巡檢人員發現該報警時，便著手進行排查，但排查人員以便攜式絕緣檢測儀經過了多輪排查后，仍然未能查出接地回路。于是對該負荷的絕緣檢測回路進行分析，檢測回路圖如下：

圖1 DCS 雙路供電回路圖

經分析，對于這種單系統雙路供單一負荷的情況，存在一種即使沒有接地故障，也會導致通過CT的電流不等，從而出現接地報警的可能。如圖所示，根據基爾霍夫電流定律，由于負載不存在接地，故流入負載側的總電流為0，即兩個開關的四路接線的電流矢量和為0，但是單個開關的兩個正負極矢量和不一定為0，只有當兩個開關的正負回路電阻比值相等時，兩個開關的零序CT中通過的電流才會均勻分配，單個開關正負回路電流矢量和才能完全為0。正負回路電阻比值相差越大，則電流分配越不平衡，零序CT中產生的電流就越大。至此，產生誤報警的原因已經找到，根據分析出的產生報警的原因，制定了兩個方案如下。

對電纜回路的接線端子進行緊固。由于報警是因正負回路阻值偏差，導致電流分配不均產生的，因此只要保證電纜回路的電阻比值相等，則可消除該誤報警，而單個開關的正負電纜長度一致，電纜本身對阻值不一致的影響很小，因此阻值的偏差主要集中在幾個電纜端接的部位，端接不牢固是導致回路電阻增加的主要原因，因此對接線端子進行緊固的方法是有一定效果的。

將互感器二次回路并接。由圖1可知，當設備不存在接地，即便出現電流分配不均，兩個開關的4個直流回路的總電流也是零，因此將兩個回路的互感器二次側并聯，如圖2，理論上應能使兩個回路產生的電流正好抵消，從而流入裝置的電流仍能保持為零。按照此方法可以完全消除雙路供電產生的誤報警。

圖2 互感器二次回路并接圖

3 結語

雙路供電負荷的支路出現絕緣報警又無法查找到接地點時，應考慮產生接地報警為雙回路供電電流分配不均勻而產生的，而通過對電纜接線端子緊固以及將互感器二次回路并接的方法，可以有效的消除雙路供電對真實接地檢測結果的影響[2]。由于將互感器二次回路并接需要增加新的接線，對原設計進行了改動，因此在現場實際接地排查過程中，應優先考慮對端子進行緊固，再考慮將互感器二次回路并接。