“華龍一號” 核電機(jī)組主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺繼電保護(hù)整定

陳琛 董萃偲

關(guān)鍵詞：華龍一號;主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺;繼電保護(hù)

1 背景簡述

中國自20世紀(jì)80年代引進(jìn)國外核電技術(shù)后，通過消化、吸收、創(chuàng)新，全面實(shí)現(xiàn)了核電自主設(shè)計(jì)、自主建設(shè)、自主運(yùn)營，并跨入了“自主創(chuàng)造”的新階段。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)“華龍一號”隨之應(yīng)運(yùn)而生[1]。

本文介紹了主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺供電方案，敘述了主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺的繼電保護(hù)配置，給出高阻抗差動繼電器的整定方法及算例。

2 主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺供電方案簡介

在熱機(jī)修廠房中設(shè)立2面7RCS段中壓配電盤為主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺供電，中壓盤采用一進(jìn)一出接線，不設(shè)進(jìn)線斷路器。主冷卻劑泵電機(jī)滿載功率7.5MW，空載功率1.63MW，額定電壓6.6kV，滿載電流749A，空載電流163A，啟動電流3700A，啟動時間16s。試驗(yàn)時電機(jī)僅空載運(yùn)行。

7RCS段中壓盤電源取自公用中壓配電間6.6kV中壓盤7ESR段。最小運(yùn)行方式下，7ESR段母線兩相短路電流為19490.0A;最大運(yùn)行方式下，7ESR母線三相短路電流為23954.8A。

3 7RCS段中壓繼電保護(hù)整定

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，3-10kV容量大于2000kW的異步電動機(jī)應(yīng)配置差動保護(hù)、過電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、單相接地保護(hù)。

3.1 高阻抗差動保護(hù)

繼電器動作電壓整定，必須按照最不利的CT飽和情況和躲過最大穿越性故障電流選擇，以保證繼電器不誤動。取1.3倍電動機(jī)最大啟動電流Iq作為最大穿越性電流，一端CT飽和繼電器不誤動，忽略飽和CT二次漏抗，繼電器動作電壓滿足：

當(dāng)電動機(jī)發(fā)生保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時，流過故障電流的CT為高阻抗差動繼電器提供電壓。為保證區(qū)內(nèi)故障時，CT能夠提供足夠的動作電壓，CT的勵磁拐點(diǎn)電壓Uk應(yīng)為繼電器動作電壓Uop的兩倍左右。即

取Uop=43V，設(shè)置高阻抗差動繼電器UN=50V，則電壓整定值為0.86UN。

3.2 過電流保護(hù)

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，電動機(jī)過電流保護(hù)動作電流為：

Krel為可靠系數(shù)，取1.2;

Kcon為接線系數(shù)，取1.0;

IrM為電動機(jī)額定電流，單位A;

Kr為繼電器返回系數(shù)，取0.9;

nTA為CT變比;

由于主冷卻劑泵電機(jī)僅工作在空載狀態(tài)，則電動機(jī)額定電流選其空載時額定電流值。

過電流保護(hù)的動作時限，需要躲過電動機(jī)啟動時間，其動作時限為：

則top取18s。其中tst為電動機(jī)實(shí)際啟動時間。考慮到主冷卻劑泵電機(jī)空載運(yùn)行時會低于滿載運(yùn)行啟動時間，現(xiàn)場可根據(jù)實(shí)際空載試驗(yàn)結(jié)果對動作時限進(jìn)行調(diào)整。

3.3 低電壓保護(hù)

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，電動機(jī)應(yīng)裝設(shè)0.5s時限的低電壓保護(hù)，保護(hù)動作電壓應(yīng)為額定電壓的65%-70%。

3.4 單相接地保護(hù)

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，單相接地電流大于5A時裝設(shè)單相接地保護(hù)，單相接地電流5-10A時動作于跳閘或信號。本項(xiàng)目中壓廠用電為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，將單相接地電流值整定為5A，繼電器動作于信號。

4 7SER段中壓繼電保護(hù)整定

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，配電回路需要配置無時限/帶時限電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、單相接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。

4.1 電流速斷保護(hù)

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，無時限電流速斷保護(hù)裝置的動作電流應(yīng)躲過線路末端短路時最大三相短路電流，即

保護(hù)裝置靈敏系數(shù)計(jì)算為0.8，小于1.5。無時限電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)不滿足要求。由于下游負(fù)荷為空載運(yùn)行，但是其啟動電流大，考慮到CT準(zhǔn)確級及誤差限制，為防止保護(hù)繞組進(jìn)入飽和狀態(tài)，將一次動作電流取20倍CT額定電流，即二次動作電流為20A。考慮與下游主保護(hù)之間的配合，取時間級差0.2s。此時，帶時限電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)計(jì)算為3.25。

Krel為可靠系數(shù)，取1.3;

Kcon為接線系數(shù)，取1.0;

為最大運(yùn)行方式下線路末端三相短路電流初始值，經(jīng)計(jì)算為18.6734kA;

nTA為CT變比;

4.2 過電流保護(hù)

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，為躲過下游電動機(jī)啟動電流，取電動機(jī)啟動電流為線路過負(fù)荷電流。則過電流保護(hù)動作電流值為：

過電流保護(hù)同時也為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。此時，過電流保護(hù)靈敏系數(shù)為3.12。滿足規(guī)定要求。

Krel為可靠系數(shù)，取1.2;

為返回系數(shù)，取0.9;

為線路過負(fù)荷（包括電動機(jī)啟動所引起的）電流，單位A;

5 總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了 “華龍一號”核電機(jī)組主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺配電方案和繼電保護(hù)整定過程。這為其他工程中高阻抗差動保護(hù)整定提供了依據(jù)。隨著“華龍一號”核電機(jī)組在國內(nèi)外落地，在不久的將來，“華龍一號”必將乘勢騰飛。

參考文獻(xiàn)：

[1]邰江. “華龍一號”安全特性分析[J]. 中國核電，2015， 04：293-299.