核電廠應(yīng)急柴油機滿功率控制

黃棋　賀強

【摘 要】柴油機作為電廠應(yīng)急電源，在內(nèi)外電源失去時，緊急啟動為電廠重要設(shè)備和系統(tǒng)提供應(yīng)急電源，確保機組停運至安全狀態(tài)。大修期間，柴油機檢修后，通過執(zhí)行柴油機質(zhì)量計劃和相關(guān)定期試驗，檢驗柴油機檢修質(zhì)量及其安全功能是否滿足設(shè)計需要。柴油機再鑒定中，滿功率試驗是通過電廠應(yīng)急母線向電網(wǎng)供電方式完成，柴油機滿功率期間有功、無功受電網(wǎng)影響較大，及時控制柴油機滿功率因電網(wǎng)波動導(dǎo)致有功與無功的變化，確保柴油機一次再鑒定成功。

【關(guān)鍵詞】柴油機；質(zhì)量計劃；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號機組，執(zhí)行滿功率并網(wǎng)試驗（T2LHQ002），在滿功率平臺運行了大約10分鐘，現(xiàn)場出現(xiàn)柴油發(fā)電機過負荷報警，L2LHB001JA跳閘，通過錄波器發(fā)現(xiàn)跳閘前發(fā)電機電流約680A，超過了過負荷保護定值660A，延時3S后，L2LHB001JA跳閘。通過計算判斷無功輸出由4MVAR上升了約1.5MVAR。

1999年，大亞灣核電站2號機柴油機滿功率并網(wǎng)試驗（PT2LHQ002）過程中，柴油機運行到1小時15分鐘，柴油機過負荷保護動作（觸發(fā)D2LHQ426AA），跳開D2LHB001JA，20S后，現(xiàn)場操作員手動按下D2LHQ410TO就地停運按鈕，柴油發(fā)電機失磁，引起D2LHB002JA跳閘，D2LHB002JA跳閘5S后，D2LHB001JA自動合閘，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，造成柴油發(fā)電機超功率保護動作。

1 柴油機滿功率試驗專業(yè)知識介紹

1.1 柴油機滿功率試驗供電方式

柴油機檢修完成后，需在大修中執(zhí)行滿功率并網(wǎng)試驗，柴油機出線開關(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 柴油機勵磁調(diào)節(jié)原理

柴油發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器是一個具有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)對象是控制發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流從而調(diào)節(jié)發(fā)電機機端電壓U或發(fā)電機輸出無功Q。

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

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

1.3 柴油機滿功率有功和無功調(diào)節(jié)方法

柴油機有功調(diào)節(jié)，柴油機控制方式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（電網(wǎng)頻率）計算出偏差信號和反饋信號比較，通過PID調(diào)節(jié)器，輸出調(diào)整油門開度信號，從而實現(xiàn)對有功輸出量的調(diào)整；

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

根據(jù)歷史經(jīng)驗，當(dāng)無功功率變化1MVAR時，對應(yīng)機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，出現(xiàn)發(fā)電機過負荷跳閘信號。

2 柴油機滿功率電網(wǎng)波動對有功和無功影響及控制

柴油發(fā)電機并網(wǎng)后，由于柴油發(fā)電機的調(diào)節(jié)能力相對電網(wǎng)較小，實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，會影響控制回路的偏差信號，柴油發(fā)電機會自發(fā)進行調(diào)整，最終改變有功、無功輸出。

對于頻率，當(dāng)電網(wǎng)頻率下降時，也就是轉(zhuǎn)速反饋信號下降了，轉(zhuǎn)速偏差信號產(chǎn)生，調(diào)速系統(tǒng)會開大油門，增加有功輸出，但柴油機難以提高整個電網(wǎng)的頻率，轉(zhuǎn)速偏差信號會一直存在，這意味著調(diào)速系統(tǒng)會持續(xù)開大油門，此時需要通過就地LHP/Q411CC調(diào)整轉(zhuǎn)速偏置信號（410UC），否則柴油機有超功率保護停機風(fēng)險（柴油機油門開度保護信號）。

對于電壓，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時，也就是電壓反饋信號下降了，電壓偏差信號產(chǎn)生，勵磁系統(tǒng)會增加勵磁電流，增加無功輸出，此時需要通過就地LHP/Q412CC調(diào)整機端電壓值（944RH），否則柴油機有過流保護停機風(fēng)險。

3 結(jié)束語

柴油發(fā)電機機并網(wǎng)滿功率運行時，需要現(xiàn)場操作人員持續(xù)監(jiān)盤，根據(jù)電網(wǎng)波動情況，及時手動干預(yù)調(diào)整轉(zhuǎn)速和電壓偏差信號，以應(yīng)對電網(wǎng)的異常波動，免超功率或過流保護動作導(dǎo)致柴油機跳閘。

【參考文獻】

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[3]李豪.柴油機再鑒定質(zhì)量計劃[Z].2016.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]