核電廠應(yīng)急柴油機(jī)滿功率控制

黃棋　賀強(qiáng)

【摘 要】柴油機(jī)作為電廠應(yīng)急電源，在內(nèi)外電源失去時(shí)，緊急啟動(dòng)為電廠重要設(shè)備和系統(tǒng)提供應(yīng)急電源，確保機(jī)組停運(yùn)至安全狀態(tài)。大修期間，柴油機(jī)檢修后，通過執(zhí)行柴油機(jī)質(zhì)量計(jì)劃和相關(guān)定期試驗(yàn)，檢驗(yàn)柴油機(jī)檢修質(zhì)量及其安全功能是否滿足設(shè)計(jì)需要。柴油機(jī)再鑒定中，滿功率試驗(yàn)是通過電廠應(yīng)急母線向電網(wǎng)供電方式完成，柴油機(jī)滿功率期間有功、無功受電網(wǎng)影響較大，及時(shí)控制柴油機(jī)滿功率因電網(wǎng)波動(dòng)導(dǎo)致有功與無功的變化，確保柴油機(jī)一次再鑒定成功。

【關(guān)鍵詞】柴油機(jī)；質(zhì)量計(jì)劃；再鑒定；有功、無功控制；一次成功

0 引言

2016年10月5日上午，嶺澳核電站一期2號(hào)機(jī)組，執(zhí)行滿功率并網(wǎng)試驗(yàn)（T2LHQ002），在滿功率平臺(tái)運(yùn)行了大約10分鐘，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)過負(fù)荷報(bào)警，L2LHB001JA跳閘，通過錄波器發(fā)現(xiàn)跳閘前發(fā)電機(jī)電流約680A，超過了過負(fù)荷保護(hù)定值660A，延時(shí)3S后，L2LHB001JA跳閘。通過計(jì)算判斷無功輸出由4MVAR上升了約1.5MVAR。

1999年，大亞灣核電站2號(hào)機(jī)柴油機(jī)滿功率并網(wǎng)試驗(yàn)（PT2LHQ002）過程中，柴油機(jī)運(yùn)行到1小時(shí)15分鐘，柴油機(jī)過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作（觸發(fā)D2LHQ426AA），跳開D2LHB001JA，20S后，現(xiàn)場(chǎng)操作員手動(dòng)按下D2LHQ410TO就地停運(yùn)按鈕，柴油發(fā)電機(jī)失磁，引起D2LHB002JA跳閘，D2LHB002JA跳閘5S后，D2LHB001JA自動(dòng)合閘，D2LHB轉(zhuǎn)為D2LGC供電。分析跳閘的根本原因是，電網(wǎng)頻率發(fā)生波動(dòng)，造成柴油發(fā)電機(jī)超功率保護(hù)動(dòng)作。

1 柴油機(jī)滿功率試驗(yàn)專業(yè)知識(shí)介紹

1.1 柴油機(jī)滿功率試驗(yàn)供電方式

柴油機(jī)檢修完成后，需在大修中執(zhí)行滿功率并網(wǎng)試驗(yàn)，柴油機(jī)出線開關(guān)通過并網(wǎng)裝置接入應(yīng)急母線LHA或者LHB，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功、無功通過應(yīng)急母線上游配電盤LGB或LGC母線向外電網(wǎng)輸出。

1.2 柴油機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)原理

柴油發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是一個(gè)具有PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)規(guī)律的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)對(duì)象是控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓U或發(fā)電機(jī)輸出無功Q。

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器有“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種運(yùn)行模式，通過LHP/Q959CC設(shè)定（現(xiàn)場(chǎng)就地控制盤內(nèi)）。在手動(dòng)模式下，通過勵(lì)磁電流設(shè)定卡945RH（Iref）設(shè)定勵(lì)磁電流參考值，勵(lì)磁電流反饋與給定電流（Iref）相平衡，從而手動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓U或發(fā)電機(jī)輸出無功Q。

在自動(dòng)模式下，通過機(jī)端電壓設(shè)定卡944RH（Uref）設(shè)定機(jī)端電壓參考值，參考值944RH（Uref）、機(jī)端電壓反饋、無功反饋和勵(lì)磁電流反饋構(gòu)成自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

1.3 柴油機(jī)滿功率有功和無功調(diào)節(jié)方法

柴油機(jī)有功調(diào)節(jié)，柴油機(jī)控制方式LHP/Q401CC處于“LOCAL”狀態(tài)下，通過就地控制旋鈕LHP/Q411CC調(diào)整轉(zhuǎn)速偏置設(shè)定值（410UC）與轉(zhuǎn)速設(shè)定值（1500rpm）、轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)（電網(wǎng)頻率）計(jì)算出偏差信號(hào)和反饋信號(hào)比較，通過PID調(diào)節(jié)器，輸出調(diào)整油門開度信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有功輸出量的調(diào)整；

柴油機(jī)無功調(diào)節(jié)，柴油機(jī)控制方式LHP/Q401CC處于“LOCAL”狀態(tài)下，通過就地控制旋鈕LHP/Q412CC調(diào)整機(jī)端電壓設(shè)定卡（944RH）與電壓設(shè)定值（6.6KV）、電壓反饋信號(hào)（電網(wǎng)電壓）計(jì)算出偏差信號(hào)和反饋信號(hào)比較通過PID調(diào)節(jié)器，輸出調(diào)整勵(lì)磁電流信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無功輸出量的調(diào)整；

根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)無功功率變化1MVAR時(shí)，對(duì)應(yīng)機(jī)端二次電壓變化約為0.30V-0.40V，折算為一次電壓為19.8～26.4V。如果電網(wǎng)電壓出現(xiàn)約40V左右變化，足以導(dǎo)致無功出現(xiàn)1.5MVAR波動(dòng)，出現(xiàn)發(fā)電機(jī)過負(fù)荷跳閘信號(hào)。

2 柴油機(jī)滿功率電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)有功和無功影響及控制

柴油發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，由于柴油發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)能力相對(duì)電網(wǎng)較小，實(shí)際電壓和頻率受電網(wǎng)控制。當(dāng)電網(wǎng)的頻率和電壓發(fā)生變化后，會(huì)影響控制回路的偏差信號(hào)，柴油發(fā)電機(jī)會(huì)自發(fā)進(jìn)行調(diào)整，最終改變有功、無功輸出。

對(duì)于頻率，當(dāng)電網(wǎng)頻率下降時(shí)，也就是轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)下降了，轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)產(chǎn)生，調(diào)速系統(tǒng)會(huì)開大油門，增加有功輸出，但柴油機(jī)難以提高整個(gè)電網(wǎng)的頻率，轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)會(huì)一直存在，這意味著調(diào)速系統(tǒng)會(huì)持續(xù)開大油門，此時(shí)需要通過就地LHP/Q411CC調(diào)整轉(zhuǎn)速偏置信號(hào)（410UC），否則柴油機(jī)有超功率保護(hù)停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)（柴油機(jī)油門開度保護(hù)信號(hào)）。

對(duì)于電壓，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)，也就是電壓反饋信號(hào)下降了，電壓偏差信號(hào)產(chǎn)生，勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)增加勵(lì)磁電流，增加無功輸出，此時(shí)需要通過就地LHP/Q412CC調(diào)整機(jī)端電壓值（944RH），否則柴油機(jī)有過流保護(hù)停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

柴油發(fā)電機(jī)機(jī)并網(wǎng)滿功率運(yùn)行時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)操作人員持續(xù)監(jiān)盤，根據(jù)電網(wǎng)波動(dòng)情況，及時(shí)手動(dòng)干預(yù)調(diào)整轉(zhuǎn)速和電壓偏差信號(hào)，以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)的異常波動(dòng)，免超功率或過流保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致柴油機(jī)跳閘。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳濟(jì)東.大亞灣核電站系統(tǒng)與運(yùn)行（下冊(cè)）[M].北京原子能出版社，1994.

[2]賀禹.核電站操作員取照必讀（下冊(cè)）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[3]李豪.柴油機(jī)再鑒定質(zhì)量計(jì)劃[Z].2016.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]