引言
在核電廠中,廠用電是核電廠安全運行的基石,失去廠用電將會給核電廠帶來極大的安全隱患。
三門核電廠用電為主給水泵、循環(huán)水泵等重要設(shè)備提供動力,任意一段母線的失電將導致反應(yīng)堆降功率甚至停堆,因而廠用電的切換是保障廠用設(shè)備及系統(tǒng)安全運行的重要手段。
1三門核電廠用電切換介紹
三門核電一期工程廠用電切換采用并聯(lián)切換、快速切換和殘壓切換相結(jié)合的模式,在每臺機組核島2段中壓母線（ES-1、ES-2）和常規(guī)島4段中壓母線（ES-3、ES-4、ES-5、ES-6）上通過中壓進線斷路器SEL-351保護裝置邏輯搭接而成。
通過廠用電切換,每段母線都可以由廠用變壓器通過主進線斷路器（M1）或輔助變壓器通過備用進線斷路器（M2）進行帶載。
2切換邏輯分析
（1）并聯(lián)切換:在正常情況下由運行人員從廠用變壓器手動切換至輔助變壓器（或從輔助變壓器至廠用變壓器）帶載中壓母線。
（2）快速切換:當主變、廠變發(fā)生故障或發(fā)電機出口斷路器（GCB）失靈或500kV開關(guān)站失靈均會啟動快速切換,由廠變電源切換至220kV輔變電源。快速切換過程是單向的,即只能從廠變電源切換至輔變電源,而不能進行反向切換。
（3）殘壓切換:若快速切換不成功,在30%Un母線電壓下延時3S進入殘壓切換過程（核島中壓殘壓切換為3.5S延時）。
2.1并聯(lián)切換
并聯(lián)切換是廠用電正常運行期間進行母線供電方式切換的最重要手段,可以由運行人員通過PLS（電廠控制系統(tǒng)）對中壓母線進線斷路器進行遠程分合閘控制,或者通過就地分合閘旋轉(zhuǎn)開關(guān)進行就地控制,能夠在母線不停電的情況下進行供電電源切換。并聯(lián)切換需要對同期進行判定。
以M1斷路器作為待切換斷路器為例,邏輯如圖1所示,并聯(lián)切換時需要M1斷路器的進線電壓和中壓母線電壓符合同期條件。
M1合閘命令發(fā)出后,會保持2S,當保護裝置檢測到M1斷路器已合閘,同時存在合閘命令,將會跳開M2斷路器,完成中壓母線的并聯(lián)切換。
由圖2實際錄波波形可見,并聯(lián)切換時,因為同期判定合理,母線電壓十分穩(wěn)定,波形幾乎無抖動現(xiàn)象,對中壓負荷的運行沒有影響。
2.2快速切換
快速切換作為事故切換方式之一,能夠?qū)崿F(xiàn)故障時中壓母線由廠變帶載不斷電切換至輔變帶載。
快速切換啟動條件[2]:
（1）發(fā)電機出口斷路器失靈,將聯(lián)跳500kVGIS斷路器并啟動快速切換。
（2）500kVGIS斷路器失靈,并且主變高壓側(cè)和GIS之間的隔離刀閘在合位,將聯(lián)跳GCB并啟動快速切換。
（3）主變、廠變、離相封閉母線等故障將會啟動快速切換。
三門核電設(shè)計中要求母線失壓不能超過100mS,即快速切換過程必須在100mS以內(nèi)完成,保證主泵變頻器能自動重啟,主泵不跳閘。
當故障發(fā)生時,發(fā)變組保護或廠變保護裝置（GET60）檢測到故障,在20mS以內(nèi)（已包含出口繼電器動作時間）保護出口動作,驅(qū)動86閉鎖繼電器在14mS以內(nèi)跳閘,通過86繼電器去跳開工作進線開關(guān)M1,同時開放備用進線開關(guān)M2柜上SEL-351的同期元件出口發(fā)出合M2的命令,M2開關(guān)在65mS以內(nèi)合上。總計時間在99mS以內(nèi)。
備用進線斷路器快速切換邏輯如圖3所示,通過SEL-351保護裝置實現(xiàn)功能。快切開放時間僅200mS,若200mS內(nèi)快切未完成,則會被閉鎖,以保證合閘時的安全。
在核島ES-1段中壓母線通過實際模擬故障信號啟動快速切換進行錄波,波形如圖4所示,SEL-351保護裝置檢測到上游故障信號后在60mS內(nèi)將廠用進線斷路器跳開,備用進線斷路器合閘。
圖4快速切換波形
而通過對上游主變廠變保護的校驗,保護動作時間和86出口繼電器的動作時間均能夠滿足要求,從而使快速切換動作時間維持在100mS以內(nèi)。快速切換需要進行同期檢測,在切換過程中,母線電壓基本能保持穩(wěn)定。
2.3殘壓切換
殘壓切換是反應(yīng)堆能夠安全停堆的重要支撐,在快速切換失效時,中壓母線將發(fā)生低電壓工況,其帶載的重要安全設(shè)備會因為低電壓而停運,從而對反應(yīng)堆安全停堆帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。這種情況下,殘壓切換將會使備用進線斷路器合閘,通過輔助變壓器對中壓母線進行帶載,并通過觸發(fā)順序帶載邏輯,使核島中壓相關(guān)設(shè)備經(jīng)過一定的時序依次自動合閘,從而使反應(yīng)堆安全停堆。
殘壓切換僅在母線電壓低至30%額定電壓下才會觸發(fā),邏輯如圖5所示。
在核島ES-1段中壓母線通過實際模擬故障信號啟動快速切換,并通過臨時措施強制快速切換失敗,此時母線出現(xiàn)低電壓,隨后殘壓切換成功。
工況波形如圖6所示,故障發(fā)生后廠用進線斷路器立即跳開,母線電壓經(jīng)過2S左右后降至30%,隨后經(jīng)過3.5S備用進線斷路器合閘成功,母線電壓立即恢復。
圖6殘壓切換波形
3結(jié)語
通過對三門核電廠廠用電三種切換邏輯的分析和實際波形的對比,可見現(xiàn)行切換邏輯是合理且具有可行性的,能夠滿足電廠工況需求,也減少了單獨設(shè)立切換裝置的成本。
