核電廠低壓開關柜改造

楊建明，王 琳，王傳陽，吳曉敏

（中核核電運行管理有限公司二廠，浙江 海鹽 314300）

1 事件經過與原因分析

1.1 事件經過

2009-03-03晚，某核電廠2LKH001TB母線抽屜2LKH321JA和2LKH323JA 2個8E/2間隔發生電氣短路故障，2個抽屜間隔燒毀嚴重，并造成2LKH整段母線短時失電。電氣人員緊急趕到現場處理，將2個燒毀的抽屜拉出。

3月6日，辦理廠內特殊作業許可證(PX)票，按照《2LKH母線抽屜間隔燒毀故障處理方案》，在海水低潮位、對鼓網運行影響小的工況下，完成了2個故障抽屜負荷2CRF201TF和2CRF202TF鼓網低速電動機的再供電，并對燒毀的抽屜間隔進行徹底清理，恢復了2LKH母線供電。

1.2 原因分析

結合現場實際情況，通過對拆除下來的轉接件背板進行檢查，分析短路原因。

1.2.1 短路故障點確認

檢查轉接件背板內部小母排，有明顯的短路痕跡；抽屜內的元器件被嚴重熏黑，抽屜框架由于短路瞬間過熱有些變形，但內部元器件均沒有燒糊的痕跡。判斷短路發生在開關柜轉接件背板內部，而不是由抽屜內元器件引起的。

1.2.2 短路類型和保護動作分析

轉接件背板內部小母排的A，B相有明顯短路時打出的凹痕，確認A，B相發生了相間短路。

1.2.2.1 保護定值

上游6kV開關1LGB116JA保護過流定值為 1.74A，0.6s，CT 變 比 為 100/1；380V母線進線開關F1型框架斷路器的保護過流定值為2In=2×1250=2500A，t=0.3s；反時限定值I1=In，t1=(INT/5.5)×6I1。

1.2.2.2 保護裝置記錄值

上游6kV開關綜合保護裝置SPAJ142C啟動時記錄的短路數據為A：3.75A；B：0；C：4.35A，短路持續時間為保護時間定值(0.6s)的12%。由于B相在設計上未接線，其記錄數據沒有意義。

1.2.2.3 保護動作分析

根據SPAJ142C記錄的數據，折算到一次側電流分別為，A相：375A；C相：435A。A、C兩相電流有一定差別(可能是受380V母線運行負荷、CT精度和綜合保護裝置采樣精度等影響)，但相差并不大。結合干式變接線方式(D，Yn11)初步推測，380V側故障可能發生的類型有：A，B兩相短路；C相單相接地或三相短路。根據現場實際情況，A，B相小母排有明顯的短路痕跡，判斷故障應為A，B兩相相間短路。

故障發生后6kV綜合保護裝置啟動，但未達到出口時間。380V斷路器反時限保護啟動，但其動作時間較長，亦未達到出口時間。從6kV保護記錄數據推算出，380V側A，B兩相相間短路電流約12000A，380V母線進線開關過流保護正確動作切除故障。

1.2.3 短路故障原因

查詢以往檢修記錄，LKH低壓開關柜自1999年投運以來，多次發生因為接插件松動導致抽屜無法推到位，造成電源缺相，影響下游負荷正常運行的情況。

由于2LKH321JA抽屜A相一次接插件與轉接件內出線側接頭部分(與CCU之間有連接電纜)的接插不緊密(因一次接插件插頭張力不足，無法充分夾緊)，運行后通過A相的電流使得一次接插件插頭局部過熱，轉接件內的接頭連接電纜絕緣被破壞，同時轉接件背板線槽內頂住一次接頭的阻燃塑料板也受熱軟化。沒有被充分夾緊的A相出線側金屬接頭松動后落到下方B相進線側的轉接小母排上，造成A，B兩相短路。事后檢查也發現轉接件內A相出線側接頭被打掉。由于每個抽屜間隔內的轉接小母排都是直接與開關柜主母排相連的，所以在發生短路時相當于380V AC母線兩相短路，其短路電流極大。短路瞬間，強烈電弧將整個抽屜間隔和相鄰抽屜間隔嚴重熏黑，同時電弧也造成了間隔內的電氣元器件損壞：轉接小母排打出短路凹痕；控制電纜絕緣層破壞；瞬間炸出許多金屬銅小顆粒等。

根據以上分析，確認此次短路故障產生的原因是開關柜質量不可靠，而且此類缺陷存在共性。經過技術委員會討論，決定進行技術改造，整體更換LKH低壓開關柜。

2 改造準備工作

2.1 成立改造專項組確認改造原則

發生燒毀事件后，公司立即成立了專項組，確定2號機組LKH低壓開關柜改造在即將開始的205大修中實施，1號機組LKH低壓開關柜改造在107大修中實施。確定了改造的總體原則。

(1)為避免一次接插件缺陷問題，改造選用該廠擴建機組全面使用的MNS3.0型低壓開關柜。該開關柜采用已經改進的全新一次接插件，對張力值有了具體量化要求，接插可靠。

(2)全部更換LKH母線的6面低壓開關柜(包括進線開關)，原6kV/380V變壓器LKH001TR及其6kV電源不變。

(3)低壓開關柜的所有負荷位置不變，報警信號保留。

(4)開關柜的基礎不變，要求新柜安裝尺寸與原柜型一致，保證能夠安裝。

(5)110V DC控制電源取自LBA保持不變。

(6)所有遠控和報警功能保留，改造后要求能夠實現原來開關柜的所有接口和功能。

(7)改造后母排與變壓器準確銜接。母排尺寸的精確測量決定了改造后變壓器與母排是否能夠準確銜接。為此，在改造前期對2LKH母線低壓母排與變壓器低壓側母排的接口尺寸進行了測量和記錄。根據測量數據結合變壓器廠家出廠圖紙尺寸，與ABB公司繪制的變壓器接口尺寸進行比對，確認ABB公司在母排的連接螺栓孔開孔時需要制作成橢圓形，才能方便現場進行左右微調。將上述信息反饋給ABB公司，在制作時進行落實。

2.2 交流和審查改造方案

2009-03-18，公司相關部門的技術人員與廈門ABB公司的廠家技術人員舉行了面對面的技術交流。對開關柜柜體尺寸、接口及出線方式，開關柜抽屜回路、一次系統圖設計要求，二次原理圖設計要求，開關柜運輸包裝等問題進行了充分的討論，達成一致意見。

2009-04-08，公司相關部門及廈門ABB公司會同設計院，對2LKH低壓開關柜改造設計圖紙中存在的問題進行了逐項討論與審查，形成最終設計圖紙。

2.3 出廠驗收

2009-06-02，對2LKH低壓開關柜進行出廠驗收，發現部分8E/2抽屜二次插件接觸不良，造成抽屜無法正常工作。與廠家技術人員進行交流后確認，造成二次插件接觸不良的原因是安裝人員在壓接二次插接件時壓線鉗使用不當。ABB公司立即對2LKH低壓開關柜所有8E/2抽屜二次插接件進行重新壓接，確保出廠時二次接插件接觸良好。

3 改造現場實施

2009-06-05，2LKH低壓開關柜改造開始現場施工，對此次改造所涉及的開關柜外部接線、控制連線、一次接線進行核對，并詳細記錄到二次拆接線卡中，確保改造后實現接口的完全銜接。

6月6日，施工人員完成一次動力電纜、外部控制電纜的拆除工作，并將6面舊低壓開關柜全部拆除，對開關柜的基礎焊點進行打磨、找平。

6月10日，6面新低壓開關柜運至現場并安裝就位。

6月11日，由于前期對變壓器與低壓開關柜母排的接口尺寸進行了精確測量，順利地完成了母排對接及一次電纜、控制電纜的回接工作。隨后完成了抽屜內熱繼電器、中間繼電器的校驗；一次接插件張力和間隙測量；母線進線斷路器檢測及其保護定值的校驗和動作試驗。

6月13日，對下游負荷進行絕緣檢查，檢查合格后基本具備送電條件。

6月14日，發現部分負荷在以前的安裝時存在接零和接地錯誤，對存在此類錯誤的負荷在開關柜出線側進行了改正。

6月15日，完成了母線的絕緣測量，正常后，送上直流110V電源，對外接的報警信號進行模擬，確認在主控KIT和T20盤上觀察到送至主控的信號均能正常報警。對低壓開關柜進行遠控和就地功能試驗，包括鼓網低速電機回路、反沖洗水泵回路，模擬結果啟停均正常。

6月15日，對2LKH母線進行沖擊試驗，2LKH100JA分合正常，2LKH開關柜運行正常。

測量2LKH母線電壓正常、母線相序為正序，2LKH開關柜送電工作完成。至此，2LKH低壓開關柜改造現場實施工作全部完成。

4 改造中的問題及整改措施

(1)2LKH001TR變壓器的溫控器實際電源(220V AC)與廠家出廠圖紙上標示的電源(380V AC)不相符。

整改措施：在核實變壓器溫控器圖紙和拆線記錄后，安裝人員按正確的接線方式對溫控器電源線進行了調整。該問題反映出在技術改造中做好拆接線記錄工作是十分重要的。

(2)按照原來2LKH低壓開關柜在安裝時的負荷接地方式，接零、接地存在錯誤。

整改措施：對所有負荷進行核實并根據現場實際接線情況進行改正。同時將此問題反饋到電廠大修1LKH低壓開關柜的改造工作中，明確負荷具體的接地、接零方式，對不合理的接線方式進行調整，讓電源側、負荷側兩側的接線方式保持一致。

(3)對8E型抽屜的一次接插件進行張力測量時，發現此次改造的一次接插件的張力值均在70～90N，而以往的張力值大小的要求為90～120N。經咨詢ABB廠家，確認此次改造中所使用的一次接插件是新型號的產品，故測試值在70～90N是滿足要求的。

（4）改造完成后低壓開關柜送電，因部分設備處于隔離狀態無法試驗，無法保證電源相序正確。

整改措施：此次2LKH低壓開關柜改造完成后，通過設備再鑒定以確保改造后的電源相序正確，保證設備正常運行。建議在1LKH低壓開關柜改造中，在母線停運前先對所有負荷的電源相序進行測量和記錄，在改造完成后進行逐一核對，以減少由于人為原因造成設備電源相序錯誤的可能性。

5 結束語

在改造實施過程中，對工作中遇到的問題和存在的隱患，進行積極處理和反饋。QA和QC人員嚴格把關、認真監督、及時提醒，確保了2LKH低壓開關柜改造的質量。2LKH低壓開關柜改造工作的順利完成，確保了大修的進度，同時改造過程中積累的經驗也在1LKH低壓開關柜改造中起到了很好的借鑒作用，避免了同類問題的出現。