核電站繼電保護整定方法研究及應用

徐盛海

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

1 核電站繼電保護發展現狀

隨著大規模集成電路的發展以及技術的推廣，核電站所采用的繼電保護技術在發展和完善上也取得了較為顯著的成果。現階段較為熱門的繼電保護裝置主要以微型繼電保護裝置為主，這種保護裝置借助微型處理器來實現不同的功能，包括對機組運轉情況的監督和分析，也包括對機組故障的判斷和分析，并根據實際情況來啟動對應的防護措施。借助微型處理器的運算能力，繼電保護功能也得到了實現，對于核電站機組的運轉帶去了保障[1]。

2 繼電保護整定原則和方法

核電站所采用的繼電保護原則主要分為以下四個方面，在調整現有的繼電保護整定方法的過程中，要結合核電站內各個發電機組中每一個部分的實際情況來進行調整和整合。

2.1 可靠性

這一原則指的是，繼電保護設備在維護核電站內發電設施運轉的過程中，要做到遇到故障立即啟動防護機制，而在無需防護的時候，則應該保持待機狀態。

2.2 速動性

在機組出現線路故障或者是超負荷運轉的情況，機電保護裝置可以在發生故障后的短時間內切斷供電系統，從而提高發電系統的穩定性，避免對發電站的電壓系統造成影響[2]。

2.3 靈敏性

機電保護裝置需要為核電機組提供全方位的監測和分析，通過監測結果來啟動相應的防護措施。核電站配有的機電保護裝置必須要有靈敏度較高的檢測系統，針對性金屬性短路要做出及時的判斷和處理。

2.4 選擇性

繼電保護裝置在提供防護的時候，需要對故障源進行確認并選擇通過切斷線路或中斷設備系統這兩種方式來為核電站提供防護。

3 核電站繼電保護整定方法的應用和改進

核電站繼電保護裝置的完善以及防護技術的提升，首先需要整合核電站發電機組各個設備，然后根據機組的運轉情況以及核電站的發電量來進行進一步的改進和完善。針對繼電保護整定方法進行完善的過程中，也需要考慮到電力網的結構、核電站的運行方式以及機組本身的安全自動裝置之間的關系，做到統籌全局、合理安排。

3.1 針對供電系統進行合理整定

變壓器和供電線路作為發電機組的重要組成部分，需要得到全面的防護，這樣才可以保證核電機組的運轉。針對變壓器的整定保護需要先從額定電流整定開始，具體的情況分為過負荷整定和短路整定。針對供電線路的整定則以線路額定電流的總負荷為標準來進行整定，而防護系統的靈敏系數則需要按照供電系統運轉過程中最小的短路電流數值來進行計算和檢測。包括對電容器以及電動機的繼電保護方法進行整定，也需要按照額定電流的最低值進行改進，從而為整個發電機組提供更有效的防護[3]。

3.2 優化變壓器瓦斯保護

變壓器內部出現故障的時候，會導致故障點周圍的溫度在短時間內升高，隨著內部空氣被排出導致空氣上升。在機組發生故障的時候，氣體量、油量和流動速度被稱作瓦斯保護。現有的瓦斯保護裝置難以體現出變壓器以及線路出現的故障，在日常發電作業的過程中，只能是被當成備用防護措施。針對此保護裝置的優化，主要集中在靈敏度的提升以及聯動性的優化，針對不同類型的故障在第一時間做出反應，切斷電壓輸送并為變壓器提供防護。為了防止瓦斯保護裝置“誤運行”，需要對保護裝置進行定期的排查和檢測。在使用的過程中，如需對變壓器進行故障排查、放氣或充氨的時候，瓦斯保護應該從“跳閘”調整為“顯示警示信號”，從而降低保護裝置的誤啟動概率。

3.3 針對常見故障改進繼電保護裝置

現有的繼電保護裝置針對常見問題的防護性仍存在問題，核電站的防護與普通發電站的防護工作存在較大差異。核電站機組最常見的故障現象就是線路短路，核電站的耗電量和電壓輸送量遠遠高于其他發電站，因此核電站的繼電保護裝置需要嚴格計算額定電壓的數值，根據這一數值的波動范圍設定防護系統。繼電保護裝置也需要具備事故的預防功能，借助對機組運轉情況的記錄和分析，判斷可能出現的故障現象、找出故障點并確定故障原因，從而進行改進，將損失和影響降到最低。

3.4 重視備自投裝置的作用

備自投裝置是一種可以保障供電穩定性和連續性的裝置，在核電站機組的防護工作中擔扮演了一個十分重要的角色。根據核電站發電情況的不同，會配有電壓等級不同的備自投保護裝置，從而為機組提供分段的防護。一般來說低電壓的備自投裝置的整定時間是兩秒左右，隨著電壓的增加，裝置的整定時間也會有一定的浮動，時間差大概在零點五秒左右。在核電站應用這一裝置，為不間斷供電帶去了更為可靠的保障。但是在訂購自投保護裝置的時候，需要與實際的電氣參數相匹配，而且不允許將此設備投入到低電壓的保護工作中，避免產生誤啟動。

3.5 完善現場監管力度

保障核電站安全作業的根本是建立完善的監管制度，并對現有的監管工作進行調整。針對核電站機組的檢測可以從變壓器、供電系統以及短路和斷路保護設備等幾個方面入手。將這幾個方面的檢查納入到核電站的年度考核計劃中。在日常的檢查工作中，需要對故障發生的次數、原因進行記錄和分析，并對故障發生時繼電保護裝置的啟動情況進行確認，分析防護裝置的有效性。

4 結語

核電站的發電規模以及發電量每年都在以一個較快的速度發展，穩定核電站機組的運行、維護核電站作業安全，是當前我國的科研人員面臨的主要問題。核電站事故的后果不堪設想，只有不斷完善繼電保護技術，制定出更優、更有效的方案，并對現有的監管制度和體系進行優化，提高工作效率，才可以為核電站的工作帶去保障，有利于國家的經濟發展。