羅振宇

【摘 要】分析了秦山核電三廠48V直流不間斷電源系統(tǒng)出現(xiàn)接地的影響，通過對比目前主流的接地查找方式以及梳理秦山第三核電廠目前采用的接地查找操作，識別出目前操作中容易失誤的薄弱環(huán)節(jié)，并給予針對性的改進建議。

【關鍵詞】48V直流不間斷電源;接地;接地查找

中圖分類號： TM862 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）05-0079-002

1 48V不間斷直流電源系統(tǒng)概述

秦山核電三廠兩臺CANDU 6機組的48V不間斷直流電源系統(tǒng)主要負荷有控制邏輯、保護邏輯、報警回路、狀態(tài)指示等。48V直流電源系統(tǒng)分為三個相互獨立的通道（A，B，C），每個通道包括兩個100%容量的整流器、一個蓄電池組、48伏直流母線和母線下面的若干配電盤。各個通道的整流器電源分別來自三級電源MCC17A、MCC19B、MCC18C。正常狀態(tài)下，兩個整流器同時運行，蓄電池組處于浮充狀態(tài)，在喪失所有安全交流電源的情況下蓄電池仍可以至少維持60分鐘的供電。除在正常運行時為負荷和蓄電池供電的整流器之外，主控室設備間和副控室還各有一臺試驗整流器，用于發(fā)生48V接地故障時進行接地回路的查找，試驗整流器的電源來自交流母線，完全獨立于正常供電的整流器和直流母線。

為了控制機組狀態(tài)，維持各系統(tǒng)正常運行，需要根據(jù)需要啟停泵、風機，開關閥門，操縱員也需要通過報警和指示來獲取機組和系統(tǒng)的狀態(tài)。一旦48V直流電源喪失，將導致設備不能如期動作，狀態(tài)失去指示，控制失靈，核安全、電廠安全受到威脅。

典型的48V直流負荷失電的影響如下：

開關類型的負荷將因為接觸器失電，導致MCC不能給下游負荷供電，電機類設備和加熱器均會失電;

對于400V母線和11.6/6.3KV供電的設備由于起停繼電器不能得電，因此無法從主控對設備投切，同時設備的工藝邏輯和保護功能喪失，但是在220V DC供電正常時其電氣保護依然有效;

對于氣動閥，由于其控制電磁閥失電，氣動閥失效，將保持在其被設計的“失效安全”狀態(tài)，但要注意該 “安全”狀態(tài)可能并非機組正常運行時的狀態(tài)，因此可能造成系統(tǒng)的擾動以及停機停堆。

對于報警，將導致一些窗報不可用，某些開關量產(chǎn)生的主控室計算機集中報警將不能發(fā)出或被誤觸發(fā)。

對于主控盤臺上的狀態(tài)指示，將導致受影響的開關指示器處于自由狀態(tài)，手柄的不一致燈不能點亮，盤臺上的某些指示燈失電導致不能指示狀態(tài)。

2 48V直流負荷接地的危害以及查找方式

正常情況下，48V直流不間斷電源系統(tǒng)是一個存在正負極的極性供電系統(tǒng)，無論母線、配電盤還是負荷，其正極對地應為+24V，負極對地應為-24V。若某一負荷因電纜絕緣破損、負荷進水等故障導致絕緣下降，此時就發(fā)生了接地故障。發(fā)生任一通道的直流接地后，主控室報警CRT上將根據(jù)通道不同，將分別出現(xiàn)相關報警，提醒操縱員存在接地故障，盡快啟動接地查找。

2.1 48V直流負荷接地的危害

當48V直流系統(tǒng)發(fā)生一極接地時，如果不發(fā)生另一極接地，一般對直流系統(tǒng)的運行不會產(chǎn)生直接影響，但帶一極接地不允許長時間運行，因為一極多點接地可能造成誤動等嚴重后果;或者一旦另一極發(fā)生接地時，極有可能造成短路，致使保護、信號或控制回路的誤動或拒動。

僅以某配電盤的第一排的負荷為例，因接地而邏輯誤動可能導致的嚴重故障有：反應堆廠房失去送風;停堆冷卻系統(tǒng)一系列電動閥無法遠程操作;氚逸出至反應堆廠房，停堆系統(tǒng)可能部分注入;堆芯添加中子毒物補充負反應性功能部分失效;一臺上充泵無法控制。

以上故障涉及到反應性控制、堆芯冷卻、放射性包容等核安全三大功能，雖然可以通過有效停堆、隔離安全殼和手動操作等方式進行補償，確保三大安全功能的有效，但對于電站安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生了重要的影響。

2.2 直流負荷接地查找的方法

目前直流系統(tǒng)接地主流的查找方法有拉路法、便攜式/微機式直流絕緣監(jiān)察裝置檢測法和支路電流轉(zhuǎn)移法等。

拉路法顧名思義，通過斷開負荷進行接地查找的方法。當僅存在一路負荷接地時，逐個回路斷開負荷，將接地的負荷斷開時，整個直流系統(tǒng)就會恢復正常，報警消除。此方法除對單一回路接地判斷準確的優(yōu)勢之外，會造成負荷失電，邏輯動作、設備失去保護等危險，對于同時存在兩個接地回路的工況也無法有效判斷。

便攜式接地檢測儀的原理是為直流回路注入低頻交流信號，未接地的直流回路不能為交流信號提供通路，而存在接地的直流回路可以通過線路和接地點導通交流信號，使用接地檢測儀逐個為直流回路注入交流信號后，當支路可以檢測到交流信號時，說明此回路存在接地。目前一般的直流系統(tǒng)均設有直流絕緣監(jiān)察裝置，基本原理與便攜式接地檢測儀一致，但是實現(xiàn)了查找接地的實時化、自動化，抗干擾能力和雜波過濾能力均更強。如其他核電廠使用的HY-DC3000型、RAE 935型。

秦三廠直流系統(tǒng)負荷有微機型繼電保護裝置，交流信號注入直流系統(tǒng)存在繼電保護裝置誤動的風險，因此在秦山核電三廠運行手冊中使用支路電流轉(zhuǎn)移法查找接地。即使用另一路不同于正式供電的整流器的電源，通過臨時線路為某一回路48V直流負荷供電，再斷開該回路的正式的供電線路，若該回路接地，則正式電源恢復正常，臨時電源有接地表征，通過逐個回路的檢查可判斷所有存在接地的回路。該方法優(yōu)點，原理簡單，操作直觀明了，同時還克服拉路導致負荷失電的風險。這種方法可查出各種類型的接地故障，包括一點接地、多點接地、母線接地、電源內(nèi)部接地等等。

2.3 三廠48V直流接地查找具體方法和存在的問題

下面以48V 直流電源A通道出現(xiàn)接地報警，根據(jù)運行手冊中的異常相應章節(jié)對某個盤臺內(nèi)查找接地為例進行說明。

操縱員執(zhí)行報警響應時，首先需要為試驗整流器接通電源，合上配電盤臺柜內(nèi)的試驗供電總開關CB100，并通過萬用表驗明試驗電源供電成功。然后在配電盤臺柜內(nèi)先合上第一母排負荷的試驗供電回路空氣開關CB 102，再斷開正常供電回路的空氣開關CB 101，檢查盤臺試驗回路電壓表的“正對地”和“地對負”電壓指示24V，“正對負”電壓指示48V，否則說明第一母排端子中存在接地的負荷，還需檢查48V A通道接地報警是否消失，若報警消失，說明接地點僅存在第一母排端子的負荷當中，報警不能消保則說明還存在其他接地點，最后，再合上正常供電回路的空氣開關CB 101，斷開試驗供電回路空氣開關CB 102。

重復以上操作直到配電盤臺所有母排檢查完成，假設接地點僅存在于所查找的配電盤內(nèi)，其他配電盤不存在接地。當接地的母排確認之后，就需要通過兩根導線，從試驗電源回路接引一路電源，逐個負荷進行接地檢查。在對具體負荷檢查的時候，需要將導線分別連接試驗電源和負荷的出線進行供電，通過稍用力抬高熔絲被旋松的一側(cè)的方式將熔絲與正常電源的鋼帶斷開，即斷開負荷的正式供電電源。如果查到接地的負荷回路，正式電源恢復正常，試驗電源有接地表征。

在對具體負荷查找接地的過程中，需要松開熔絲的固定螺絲，實際上需要完全取下固定螺絲才能準確判斷是否存在接地現(xiàn)象。一個母排中，上百個熔絲安裝十分緊密，取下熔絲固定螺絲和抬起熔絲一側(cè)的時候，極有可能誤碰旁邊熔絲，造成該旁邊熔絲供電不良。在操作過程中，螺絲啟動器等工具也可能導致發(fā)生另一點接地甚至短路。

在排除人因失誤的因素之外，造成負荷失電的最大可能性在于試驗導線與熔絲接線樁的連接可靠性和接線樁的安裝牢固程度，任何一點接觸不良，都將導致在試驗電源為單一負荷供電失敗。從圖中可見，熔絲在接線端子上的安裝屬于插接式，稍用力抬高熔絲被旋松的一側(cè)的時候存在熔絲滑落的可能性（事實上也發(fā)生過），實際操作中發(fā)現(xiàn)，只要接線柱的螺紋松動1/3圈，即可導致松脫。抬起熔絲的過程中，很有可能導致接線柱與接線端子接觸不良，供電失敗。

從設備可靠性來講，在熔絲一端通過接線柱固定在端子上之時，另一端用力抬起，熔絲的插腳受力產(chǎn)生彎曲，多次檢查接地之后可能造成熔絲插腳斷裂。一旦在查接地的過程中發(fā)生熔絲插腳斷裂，將無法恢復正式電源供電。

3 改進建議

從秦三廠使用的weidmuller端子的構造圖并結合實物照片可以看出，正極電流從供電排引入熔絲之后，通過接線柱和一段導體引至上方導線，去往負荷。接線端子安裝在導軌之后，在正極端子下部和負極端子上部，均可見接線端子自身導體的一部分，該部分有兩個尺寸為φ3mm的孔洞，兩孔間距6.5mm。由此，可以使用一個鱷魚夾，通過夾具將試驗電源的導線固定至接線端子導體的孔洞上，也可使用3mm香蕉頭并聯(lián)插入兩個空洞，實際測試這兩種方式連接的穩(wěn)定性足以保證接地查找過程中良好的供電。這樣一來，既解決了導線和接線柱穩(wěn)定性差的問題，又避免因為熔絲引腳斷裂造成負荷無法恢復正常電源供電的尷尬局面。

4 結論

48V直流不間斷電源系統(tǒng)作為電站控制的供電系統(tǒng)，負荷接地時有發(fā)生，但接地查找的高風險和操作的高難度困擾著操縱員，每次接地查找過程都可能導致停堆停機。本文通過分析討論三種查找接地的方式，并針對秦山核電三廠所使用的接地查找手段中存在的問題進行了詳細分析，提出了改進建議，為以后的接地查找工作提供了經(jīng)驗，可以有效避免接地查找過程中負荷失電的風險。由于本人知識水平所限，難免有疏漏之處，不足之請指正。

【參考文獻】

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