核電站BOP低壓配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)剖析

嚴(yán)浩東

【摘??要】本文以某核電站為例，探討B(tài)OP系統(tǒng)中低壓配電系統(tǒng)的接地故障保護(hù)的相關(guān)問題，并借助分析探討，總結(jié)相應(yīng)的接地故障處理與保護(hù)措施，結(jié)合相關(guān)的設(shè)計規(guī)范要求，突出低壓配電設(shè)計當(dāng)中的電氣安全性相關(guān)考慮。希望可以借助本次研究為相關(guān)從業(yè)者提供理論幫助。

【關(guān)鍵詞】核電站BOP;低壓配電系統(tǒng);接地故障;保護(hù)措施

0.引言

近些年有許多關(guān)于核電站的低壓用電設(shè)備出現(xiàn)接地故障的現(xiàn)象，其主要表現(xiàn)為單相接地故障而導(dǎo)致的低壓變壓器零序保護(hù)越級動作。對于核電站BOP系統(tǒng)而言，如何做好低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)措施非常重要，這是提高核電站運行效益的關(guān)鍵。核電廠用電系統(tǒng)的可靠性屬于保障核電站正常運行的基礎(chǔ)，在核電廠分布中具備廣泛性、龐大性的特征，在低壓系統(tǒng)的故障同時，接地故障發(fā)生率較高。對此，接地故障的保護(hù)是否可以合理運行會直接決定整個低壓系統(tǒng)的運行質(zhì)量，而接地保護(hù)屬于復(fù)雜程度較高的環(huán)節(jié)，所需要考慮的因素非常多，所以重視度也應(yīng)當(dāng)保持高水平。對此，探討核電站BOP低壓配電系統(tǒng)接地故障保護(hù)具備顯著實踐性價值。

1.典型核電站BOP低壓配電系統(tǒng)接地故障

近些年出現(xiàn)了許多關(guān)于核電站BOP低壓配電系統(tǒng)的接地故障，其中某核電站中的水泵電動機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)了接地故障，該設(shè)備型號為45KW，電源開關(guān)未做任何反應(yīng)，變壓器零序保護(hù)動作并引發(fā)跳閘。低壓配電系統(tǒng)的配電盤出現(xiàn)斷電[1];另一電站出現(xiàn)了電廠風(fēng)機(jī)電動機(jī)的內(nèi)部接地故障，此時低電壓變壓器的零序保護(hù)器在熔斷器之前出現(xiàn)了熔斷動作，低壓廠當(dāng)中的配電盤出現(xiàn)了斷電。國內(nèi)頻頻出現(xiàn)關(guān)于核電站的低壓配電系統(tǒng)接地故障，而其中許多故障都是因為設(shè)備單相接地故障而導(dǎo)致的，用電設(shè)備保護(hù)元件并不會及時動作，從而導(dǎo)致變壓器零序過電流保護(hù)性斷開，促使整個低壓配電盤出現(xiàn)失電問題，這一些跳閘現(xiàn)象直接證明了低壓配電系統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計中存在一定的缺陷或不足。

通過分析，認(rèn)為導(dǎo)致這一問題的原因主要是在于系統(tǒng)的中性點直接接地，變壓器當(dāng)中的中性點均設(shè)置了關(guān)于零序過電流保護(hù)，這也是促使變壓器高壓側(cè)開關(guān)出現(xiàn)跳閘的主要原因。在低壓配電系統(tǒng)設(shè)計期間，在電機(jī)額定功率不足55kw的同時，設(shè)置零序過電流保護(hù)。在電加熱器的額定電流超過100A時，饋線回路會出現(xiàn)配置零序國電保護(hù)[2]。對于上述兩個案例，第一個案例中因為故障回路的斷路器瞬時脫扣器的整定電流超過了變壓器的中性點零序過電流保護(hù)的相關(guān)額定電流，導(dǎo)致兩個回路的接地故障保護(hù)無法實現(xiàn)有效的配合，此時便會導(dǎo)致越級跳閘問題的發(fā)生。另一案例當(dāng)中回路配置了關(guān)于零序過電流保護(hù)，但是表面上和變壓器中性點的零序過電流保護(hù)存在選擇性的配合，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)饋線回路出現(xiàn)接地故障，此時解讀故障的電流會超過2500A。

2.低壓配電系統(tǒng)接地故障處理措施

2.1接地保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

首先，斷路器的設(shè)計。在短路保護(hù)電路屬于斷路器的情況下，被保護(hù)線路的末端短路電流應(yīng)當(dāng)是時少于斷路器瞬時或者是短延時的電流脫扣器整體電流的1.4倍左右，在無法滿足這一條件的基礎(chǔ)上，需要應(yīng)用零序過電流保護(hù)或者是提升電纜的面積實現(xiàn)短路電流的提高，但是需要注意，部分廠家的斷路器脫扣器的單項動作值比較高，此時便需要根據(jù)斷路器的實際單相動作值進(jìn)行針對性驗證，這也間接提高了對于短路電流值的要求。在變壓器的中性點徐玲過電流保護(hù)選擇性方面，因為饋線零序過電流保護(hù)的整定數(shù)值比較小，變壓器的過電流保護(hù)和不配置電流保護(hù)饋線回路時可以滿足相關(guān)的動作需求，斷路器屬于保護(hù)性元件，可以直接兼并接地保護(hù)的相關(guān)回路，在考慮到斷路器瞬時脫扣器的誤差問題以及零序保護(hù)的負(fù)值，此時變壓器的零序過電流保護(hù)需要滿足選擇性要求[3]。配電線路在應(yīng)用過電流保護(hù)作為接地保護(hù)并不是必須的，故障電流相對較小的情況下也不一定能夠達(dá)到滿足脫扣器動作值的需求。如果和變壓器的中性點零序過電流保護(hù)采取選擇性的配合，此時配置零序過電流保護(hù)的斷路器饋線功率并不是哭到，中性點的零序過電流保護(hù)和斷路器的配合應(yīng)當(dāng)保持對稱性;其次，熔斷器的設(shè)計。熔斷器的設(shè)計應(yīng)當(dāng)滿足基礎(chǔ)的電壓、頻率以及環(huán)境方面的要求，其核心在于正確的選擇溶體額定電流，故障條件之下必須在規(guī)范時間內(nèi)實現(xiàn)故障回路的斷開，用電設(shè)備在動作期間不出現(xiàn)熔斷，故障期間可以選擇性的切斷靠近故障點的溶體進(jìn)行熔斷。熔斷器本身應(yīng)當(dāng)帶有最大故障電流的適應(yīng)功能。

2.2故障的排查與處理

在低壓配電系統(tǒng)接地故障點查詢方面，通過介質(zhì)損耗試驗發(fā)現(xiàn)了低壓配電系統(tǒng)接地故障，需要利用吊罩檢查這種最直觀的方法來檢查。對于部分核電站BOP低壓配電系統(tǒng)而言，設(shè)備當(dāng)中的內(nèi)芯是不可以和空氣長時間接觸的，必須把低壓配電系統(tǒng)解開之后和夾片連接了之后，才可以進(jìn)行一些檢查。在具體工作中，可以從下面幾點著手探討接地故障：1、將穿芯螺桿對于低壓配電系統(tǒng)的絕緣條件進(jìn)行測量;2、把每個間隙之間和槽部進(jìn)行檢查，看看有沒有遺落的螺帽和廢料等金屬物;3、把底部進(jìn)行清洗，避免看不見的地方出現(xiàn)臟東西;4、字間隙之間利用高壓油流或者氮氣來進(jìn)行沖洗。如果這四種方法還是不能把故障的原因找到，就需要用到直流法和交流法了。另外，對于部分低壓配電系統(tǒng)而言，可以采用直流法實現(xiàn)故障部位的排查。在低壓配電系統(tǒng)兩邊采用硅鋼片，并通上6V的直流電，利用直流電壓表來對每個級別的硅鋼片的電壓進(jìn)行測量，如果說電壓等于或者表針呈現(xiàn)的使負(fù)數(shù)，就說明測量的部位是故障點;交流法，在低壓配電系統(tǒng)低壓繞組當(dāng)中接入交流電，低壓配電系統(tǒng)在這種情況下會磁通，用交流豪表來測量，如果接地出現(xiàn)了故障，交流豪表就會出現(xiàn)電流，如果指針指向的使零，那么這就是故障的地方。低壓配電系統(tǒng)接地故障處理方面，在驗證出具體故障點之后，可以把低壓交流沖擊法進(jìn)行配合。把一套電焊機(jī)拉出來，把比較低的一端街上低壓配電系統(tǒng)的引出線上，另外一端連接在接地線上，通過緩慢升壓，來進(jìn)行電流的觀察，這種觀察適合10S一次，如果沒有這些條件?？梢詫⑴R時的措施用起來，使低壓配電系統(tǒng)不會受到影響而停止工作，這種方法的采用只是用來應(yīng)急的，需要把故障的原因找到進(jìn)行排除。這個時候需要把低壓配電系統(tǒng)的實際接地電流的大小得知，然后進(jìn)行串電阻的容值大小的選定。在將電阻串入其中后，需要把接地電流控制一下，不要超過100毫安，這樣可以讓電阻在運行的時候不會受到損壞，釋放出高壓，低壓配電系統(tǒng)發(fā)熱也可以控制住。

3.總結(jié)

綜上所述，低壓配電系統(tǒng)是否接地對于低壓配電系統(tǒng)繞組介質(zhì)損耗因素以及電容量測量結(jié)果有著很明顯的影響。低壓配電系統(tǒng)沒有接地，低壓配電系統(tǒng)附近的低壓繞組對于高中壓繞組及地的電容量就會減少，介質(zhì)損耗的因素就會加大;而其他的兩種，對于測量結(jié)果的變化就會非常的效。在進(jìn)行低壓配電系統(tǒng)繞組介質(zhì)損耗因素以及電容量測試的時候，當(dāng)發(fā)現(xiàn)了檢測的數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值不符合的時候，需要進(jìn)行分析，是什么原因?qū)е碌模灰霈F(xiàn)判斷的失誤。如果繞組介質(zhì)損耗因素以及電容量數(shù)據(jù)不爭取的時候，可以把等效電容這種方法引入到測量當(dāng)中，需要的時候可以把分解測試也利用進(jìn)來。

參考文獻(xiàn)：

[1]李燁.核電廠非1E級低壓負(fù)荷中心接地故障保護(hù)可靠性問題分析[J].發(fā)電設(shè)備，2018，21（5）：328-330.

[2]謝順.高層建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全分析[J].通訊世界，2017，31（13）：211-212.

[3]史純江.分析高層建筑電氣設(shè)計中低壓配電系統(tǒng)安全性[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2017，15（12）：244-245.

（作者單位：福建福清核電有限公司）