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(jì)規(guī)范要求，突出低壓配電設(shè)計(jì)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(yùn)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(yùn)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(shí)，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(yùn)行會直接決定整個(gè)低壓系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)踐性價(jià)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(shí)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?yàn)樵O(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(shí)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(gè)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(jì)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(diǎn)直接接地，變壓器當(dāng)中的中性點(diǎn)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(jì)期間，在電機(jī)額定功率不足55kw的同時(shí)，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(shí)，饋線回路會出現(xiàn)配置零序國電保護(hù)[2]。對于上述兩個(gè)案例，第一個(gè)案例中因?yàn)楣收匣芈返臄嗦菲魉矔r(shí)脫扣器的整定電流超過了變壓器的中性點(diǎn)零序過電流保護(hù)的相關(guān)額定電流，導(dǎo)致兩個(gè)回路的接地故障保護(hù)無法實(shí)現(xiàn)有效的配合，此時(shí)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(diǎn)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(shí)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(jì)

首先，斷路器的設(shè)計(jì)。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(shí)少于斷路器瞬時(shí)或者是短延時(shí)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(shí)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(xiàng)動作值比較高，此時(shí)便需要根據(jù)斷路器的實(shí)際單相動作值進(jìn)行針對性驗(yàn)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(diǎn)徐玲過電流保護(hù)選擇性方面，因?yàn)轲伨€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(shí)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(shí)脫扣器的誤差問題以及零序保護(hù)的負(fù)值，此時(shí)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(diǎn)零序過電流保護(hù)采取選擇性的配合，此時(shí)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(diǎn)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(jì)。熔斷器的設(shè)計(jì)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(shí)間內(nèi)實(shí)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(diǎn)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(diǎn)查詢方面，通過介質(zhì)損耗試驗(yàn)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(shí)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(diǎn)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(gè)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?dú)鈦磉M(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(shí)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(gè)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(diǎn);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(yàn)證出具體故障點(diǎn)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。可以將臨時(shí)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(gè)時(shí)候需要把低壓配電系統(tǒng)的實(shí)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(yùn)行的時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)候，可以把等效電容這種方法引入到測量當(dāng)中，需要的時(shí)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(jì)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(jì)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）