消弧线圈在核电厂选线问题分析--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

消弧线圈在核电厂选线问题分析

发表时间：2021/6/10 来源：《基层建设》2021年第6期作者：弥山山韩花

[导读] 摘要：国内某核电厂中压厂用电系统采用经消弧线圈接地方式，在系统发生单相接地故障时，及时补偿系统电容电流，避免产生弧光过电压及铁磁谐振过电压。

        中国核电工程有限公司华东分公司
        摘要：国内某核电厂中压厂用电系统采用经消弧线圈接地方式，在系统发生单相接地故障时，及时补偿系统电容电流，避免产生弧光过电压及铁磁谐振过电压。同时消弧线圈控制器根据采集数据进行故障选线分析，判断出具体故障支路，缩短故障处理时间。由于核电厂供电方式的灵活性，导致特定工况下消弧线圈无法实现选线功能，本文结合现场问题进行分析解决，最终实现消弧线圈在核电厂灵活供电模式下的故障选线功能。
        关键词：消弧线圈；故障选线；灵活性
        Analysis of line selection of Arc Suppression Coil in Nuclear Power Plant
        Mi shan-shan，Hanhua
        （East China Branch Company of China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.）
        1.引言
        百万千瓦等级核电机组厂用电负荷电缆众多，系统电容电流急剧增加，对厂用电系统中性点不接地运行方式构成安全隐患，电容电流一旦过大，极易诱发间歇性电弧，产生弧光接地过电压，此种形式的过电压可达相电压的3~5倍或者更高，且持续时间长，造成系统中的绝缘薄弱环节击穿，对整个厂用电系统有很大危害，甚至造成机组停机停堆。电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》明确规定：3kV～10kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电容电流超过30A时，应采用不接地方式，如需在接地故障条件下保持运行时，应采用消弧线圈接地方式。消弧线圈对减小故障点的残余电流、抑制间歇性弧光过电压及谐振过电压有较明显的效果，保证系统可靠供电。
        2.消弧线圈概述
        某核电厂厂用电源系统中性点采用经消弧线圈接地方式，消弧线圈控制器时刻采集中性点电压、中性点电流、负荷电流等模拟量，当厂用电负荷发生单相接地故障时，消弧线圈控制器通过采集的模拟量进行故障判断，当判断为接地故障后迅速投入消弧线圈补偿功能，补偿系统接地故障产生的电容电流，保证系统处于过补偿状态，防止系统发生铁磁谐振过电压。同时发出故障选线报警信号，通知运维人员及时处理。消弧线圈具有多路选线功能，能够提供多达48路选线信号，采用并联中电阻选线法，能够准确判断故障线路，准确率极高。消弧线圈一次接线及配置图如下图1所示：

                        图1 消弧线圈一次接线图及配置图
        3.核电厂供电灵活导致无法选线问题
        3.1问题描述
        厂用电母线有多种供电方式，正常运行时由高厂变供电，事故或者检修状态下切换至辅变进行供电。当厂用电系统由高厂变供电时，消弧线圈控制器实时采集高厂变中性点电压、中性点电流，负荷电流等模拟量，当下游负荷分支发生接地故障，消弧控制器迅速做出判断，投入并联中电阻，向接地点注入有功分量，使得电流幅值、相位变化明显，区别于其它正常线路，对金属接地、高阻接地和母线接地，可以准确选出接地故障线路，实现故障选线功能。
        当高厂变系统故障或者检修时，此时厂用电系统通过辅助变为厂用电源供电，此时高厂变中性点电压、电流无法采集判断，高厂变侧消弧线圈退出运行。消弧线圈的选线功能只能通过辅助变消弧线圈实现。但是现场实际设计中厂用电母线下游负荷分支零序电流未接入辅助变消弧线圈控制屏内，当厂用电母线下游任一负荷分支发生接地故障时，由于负荷零序电流未接入辅助变消弧线圈控制器，故障判据不满足，故此时消弧线圈无法做出故障响应，发出接地报警信号，无法实现辅助变带厂用电供电方式下选线功能。
        3.2问题分析
        当系统正常运行时，此时系统三相电压、电流基本上是对称的正序分量，此时产生的中性点零序电压、零序电流基本为0；当系统发生单相接地瞬间，故障线路零序接地电流流向母线，即接地瞬间的故障零序电流与非故障线路零序电流反向，且接地瞬间的故障线路零序电流幅值最大，近似为非故障线路零序电流之和。随着消弧线圈补偿电流的投入，故障线路零序接地电流逐渐减小，若消弧线圈处于过补偿状态，则故障线路零序接地电流最后变到补偿后的稳态值，故障线路零序接地电流从流向母线转为流向线路。因此，对每条线路的零序电流方向和幅值进行综合比较，就可判断出接地故障线路，基于此时系统的暂态变化，可以通过相位的变化实现选线功能。
        小电流选线法正是基于此种暂态算法，通过对比故障前后的电压幅值、电流幅值及相位变化实现选线功能。正常运行期间，各负荷支路仅有电容电流，且幅值、相位差基本相同，一旦发生接地故障，故障相与非故障相零序电流方向相反，通过这一暂态变化实现可靠选线。小电流选线原理相比之前的并联电阻选线方式，不需要采集中性点处模拟量，只需要监测负荷侧零序电压、电流幅值及其相位的变化，无论厂用电系统是处于高厂变带载还是辅助变带载工况，均能实现接地选线功能，满足了核电厂灵活供电方式下接地故障选线功能。
        结语
        消弧线圈作为保障系统供电可靠性的关键设备，至关重要。目前消弧线圈在核电厂的应用相对较少，调试经验缺乏，本文理论结合调试实际，针对核电厂灵活供电模式下的无法实现选线功能，引入新型故障判据，成功实现选线功能，为后续类似工程消弧线圈调试提供参考借鉴。
        参考文献：
        [1] DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
        [2] 35kV中性点经消弧线圈接地对铁磁谐振过电压影响的研究郝耀华 2020.2