黃景昊+吳海杰

【摘 要】中壓電動(dòng)機(jī)作為核電廠廠用負(fù)荷的重要組成部分，在核電廠生產(chǎn)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其保護(hù)配置的合理性尤其重要。本文首先介紹了中壓電動(dòng)機(jī)的常見故障和保護(hù)配置。然后通過分析某廠發(fā)生的保護(hù)動(dòng)作事件，提出某核電廠電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置的優(yōu)缺點(diǎn)。最后，對(duì)某核電廠中壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)提出了一些優(yōu)化改進(jìn)建議。

【關(guān)鍵詞】中壓電動(dòng)機(jī)；保護(hù)配置；優(yōu)化

0 引言

近年來核電廠單臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量越來越大。大容量機(jī)組除了提高能量的轉(zhuǎn)換效率，為我們提供更多的電能，同時(shí)也對(duì)各輔機(jī)設(shè)備提出了更高的要求。特別是核電廠內(nèi)的大型電動(dòng)機(jī)，如電動(dòng)給水泵電動(dòng)機(jī)，凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)等。如這些電動(dòng)機(jī)的保護(hù)配置，保護(hù)整定值不合理，輕則影響電廠正常運(yùn)行，重則導(dǎo)致機(jī)組跳閘，電廠與電網(wǎng)解裂，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)效應(yīng)。因此有必要研究和探討核電廠大型電動(dòng)機(jī)的保護(hù)配置問題。

1 某核電廠中壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)基本配置

某核電廠采用SPAM-150C電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)控制裝置作為6kV電動(dòng)機(jī)的主保護(hù)裝置。SPAM-150C配有速斷保護(hù)、接地過電流保護(hù)、三相不平衡保護(hù)、長(zhǎng)起動(dòng)保護(hù)（堵轉(zhuǎn)保護(hù)）、過熱保護(hù)、低電壓保護(hù)。另外，主泵、主給水泵、循環(huán)水泵單獨(dú)配備了SPAE-010型高阻抗差動(dòng)保護(hù)裝置。

2 中壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作事件

2.1 三相不平衡保護(hù)

2.1.1 事件介紹

事件一：

某廠廠用電6kV電動(dòng)機(jī)在相鄰機(jī)組主變送電時(shí)，曾多次發(fā)生廠用電動(dòng)機(jī)意外跳閘事件。

① 2015年5月16日20：59，運(yùn)行人員操作0GEW430JA給2號(hào)主變送電時(shí)，在主變合閘沖擊過程中導(dǎo)致1號(hào)機(jī)組1RRI001PO、1DVN006ZV和0SAP403CO三臺(tái)6kV廠用電動(dòng)機(jī)跳閘。

② 2015年5月17日04：24分，2號(hào)主變第二次送電過程中再次導(dǎo)致1號(hào)機(jī)組1RRI001PO跳閘（第一次跳閘后，臨時(shí)修改了三相電流不平衡t.Δset值，由原來的40s改為100s，第二次沖擊時(shí)仍跳閘）。

事件二：

2016年5月19日，某電廠主控正常啟動(dòng)2ASG002PO（2LHB011JA）時(shí)，運(yùn)行約40s后，電動(dòng)機(jī)因不平衡保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2.1.2 原因分析

事件一：通過調(diào)取綜保裝置的動(dòng)作記錄，誤跳的電動(dòng)機(jī)電流不平衡度達(dá)到77%，時(shí)間持續(xù)100%，不平衡保護(hù)出口跳閘。由此，可判斷是外電網(wǎng)電壓波動(dòng)，引起中壓段電動(dòng)機(jī)誤跳閘。

事件二：通過調(diào)取綜保裝置的動(dòng)作記錄，電動(dòng)機(jī)三相電流不平衡度動(dòng)作值為33%，時(shí)間持續(xù)100%，2ASG002PO不平衡保護(hù)出口跳閘。經(jīng)查明為電動(dòng)機(jī)端的動(dòng)力電纜B端子松動(dòng)，接觸電阻變大，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作跳閘。

通過上面兩起事件得出兩個(gè)結(jié)論：

（1）不平衡保護(hù)容易因外部電壓波動(dòng)及回路電阻不平衡動(dòng)作。

（2） SPAM-150C綜保不平衡保護(hù)內(nèi)部算法采用反時(shí)限，無法通過修改定值完全避免保護(hù)誤動(dòng)。

2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)措施

（1）修改保護(hù)定值

在事件一中，主變第一次沖擊后，為避免不平衡保護(hù)再次誤動(dòng)，我廠首先修改了中壓段運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的不平衡保護(hù)定值（t.Δset從40s修改為120s）。但主變第二次沖擊時(shí)，仍有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)因三相不平衡保護(hù)誤動(dòng)跳閘，未能解決誤動(dòng)情況。

（2）通過投退壓板，臨時(shí)退出三相不平衡保護(hù)功能

由于無法通過修改定值完全避免保護(hù)誤動(dòng)，最后通過在相鄰機(jī)組變壓器沖擊時(shí)退出保護(hù)，避免保護(hù)誤動(dòng)。

2.2 過熱保護(hù)動(dòng)作事件

2.2.1 事件介紹

某核電廠工程在調(diào)試階段就出現(xiàn)過電動(dòng)給水泵啟動(dòng)時(shí)因熱過負(fù)荷保護(hù)誤動(dòng)而跳閘的情況。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查接線和調(diào)取保護(hù)裝置自身錄波發(fā)現(xiàn)，開關(guān)柜內(nèi)電動(dòng)給水泵饋線的 CT 二次觸頭因安裝不牢脫落，致使電動(dòng)機(jī)饋線進(jìn)入繼電保護(hù)裝置的三相電流缺相。因電動(dòng)機(jī)功率較大，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流較大、啟動(dòng)時(shí)間約19s，保護(hù)裝置沒能躲過電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)就動(dòng)作跳閘。但檢查保護(hù)裝置定值，并沒有發(fā)現(xiàn)整定值錯(cuò)誤。

2.2.2 原因分析

3 某核電廠中壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置優(yōu)化

3.1 三相不平衡保護(hù)介紹

某核電廠采用SPAM-150C型的三相不平衡保護(hù)單元作為該廠的三相不平衡保護(hù)。三相不平衡保護(hù)單元由一個(gè)單相保護(hù)和一個(gè)反時(shí)限電流不平衡保護(hù)組成。

三相不平衡保護(hù)動(dòng)作時(shí)間特性曲線t2.op=f（t.Δset，ΔI%）。

3.2 三相不平衡保護(hù)改進(jìn)

由于三相不平衡保護(hù)是通過比較電流的差值，往往不能判斷是區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障所致。因此，當(dāng)定值設(shè)置偏小時(shí)，容易因外電網(wǎng)波動(dòng)而誤動(dòng)，定值設(shè)置偏大時(shí)，卻又不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障及時(shí)切除故障點(diǎn)。因此在條件允許的情況下，可以優(yōu)化某核電廠電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，配備帶負(fù)序功率方向閉鎖功能的負(fù)序電流保護(hù)。

帶負(fù)序功率方向閉鎖功能的負(fù)序保護(hù)特點(diǎn)是，當(dāng)高壓系統(tǒng)（區(qū)外故障）不稱短路、線路非全相運(yùn)行及廠用系統(tǒng)兩相短路時(shí)，電動(dòng)機(jī)保護(hù)安裝處的一次負(fù)序電流方向指向系統(tǒng)（負(fù)序電流指向故障點(diǎn)），負(fù)序功率正方向指向電動(dòng)機(jī)，保護(hù)測(cè)量的負(fù)序功率為正值，負(fù)序過電流保護(hù)不動(dòng)作；當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子繞組兩相短路時(shí)（區(qū)內(nèi)故障），負(fù)序電流指向電動(dòng)機(jī)，把保護(hù)測(cè)量的負(fù)序功率為負(fù)值，負(fù)序過電流保護(hù)動(dòng)作。

經(jīng)方向元件閉鎖的負(fù)序電流保護(hù)具有以下特點(diǎn)：1）靈敏度高，不受負(fù)荷分量、過渡電阻的影響；2）方向元件只反應(yīng)區(qū)內(nèi)故障，反方向及死區(qū)均不考慮；3）方向僅與系統(tǒng)側(cè)阻抗有關(guān)，與被保護(hù)對(duì)象（電動(dòng)機(jī)）無關(guān)，方向元件原理簡(jiǎn)單。

3.3 電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)介紹及優(yōu)化

目前多數(shù)微機(jī)型電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)裝置主要采用的是熱模型過負(fù)荷保護(hù)，基于負(fù)荷電流計(jì)算得到等效電流Ieq，生成一個(gè)描述電動(dòng)機(jī)熱容量的熱模型。

某核電廠過熱保護(hù)只考慮了相電流I的熱效應(yīng)未考慮負(fù)序電流的熱效應(yīng)，Ieq=I。當(dāng)電動(dòng)機(jī)存在一個(gè)負(fù)序電流I2時(shí)（假設(shè)未達(dá)到不平衡保護(hù)動(dòng)作值），此時(shí)熱積累模型計(jì)算出的熱積累值將比實(shí)際熱積累值小，就會(huì)造成動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)，可能使電動(dòng)機(jī)損壞。

某核電廠通過更換能區(qū)分正負(fù)序電流的過熱保護(hù)，可以提高過熱保護(hù)的動(dòng)作可靠性。

4 結(jié)論

本文通過分析三相不平衡保護(hù)和過熱保護(hù)誤動(dòng)事件原因，提出了某核電廠中壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)配置上存在的缺陷。最后，建議將某核電廠三相不平衡保護(hù)修改成帶功率方向的負(fù)序電流保護(hù)；修改熱保護(hù)熱累計(jì)計(jì)算方法。

[責(zé)任編輯：許麗]