浅谈核电厂切换装置故障分析

浅谈核电厂切换装置故障分析

林卓褚楚

（海南核电有限公司570000）

摘要：厂用电切换装置是指当正常运行的母线发生故障时，在其他条件满足时能及时切换到备用母线的保护装置。切换装置具有安全性和可靠性，确保厂用电不会长时间失电，保证核电厂厂用电和重要设备的安全；同时要求装置不能拒动，确保正常厂用电失电时，装置应可靠切换。

文章简要介绍了切换装置的基本特性、重要功能和常用的切换方式，并着重阐述了调试过程中出现的问题同时进行了详尽的分析和解答，保证装置可靠运行，确保核电厂的安全可靠。另外，考虑到我厂备用变容量较小，故在正常切换时，仅需要极少部分重要厂用负荷，再投入备用电源，因此采用慢速切换，确保切换成功。

关键词：厂用电；切换；可靠

前言

海南昌江核电厂采用的慢切换装置为南瑞继保生产的PCS-9655M型厂用电慢速切换装置。

1.装置概述

PCS-9655M慢速切换装置采用人机界面，能实时显示主接线、开关状态、母线电压、相位差等运行参数，信息较齐全。

切换装置能满足6kV母线上工作电源与备用电源之间的切换。正常运行时，由高厂变对6kV母线供电，当其因检修或者故障导致正常进线失电时，切换装置切断母线的工作进线电源并闭合备用进线电源开关，由辅助变对6kV段母线供电；当检修结束或者事故切除后，断开备用电源进线开关，切换到由高厂变正常供电的状态。

对于6kV厂用电的切换，由于海南核电辅助变容量较小，为了确保切换成功，避免造成过大的电网波动，在切换之前需断开6kV母线上大部分电动机负荷，此外，厂用电切换的基本要求是安全性和可靠性，其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少辅助变过流或重要辅机跳闸等造成停机停堆的事故，综上原因，海南昌江核电厂选择慢速切换作为装置的切换方式。

1.1装置主要功能

装置的主要功能包括切换功能、通信功能和其他功能。

（1）切换功能：兼有正常手动切换、事故切换和不正常情况切换功能；兼有快速切换、残压和长延时切换功能；所有切换模式都采用串联模式。

（2）通信功能：装置包含多种通讯接口插件。RS-485接口提供了用于和监视系统相连接的半双工差分串口，实现远方操作和信息上送；RS-232接口接入便携机，具有专用通信接口软件，可在便携机上进行监测等。

（3）其他功能：保护闭锁、出口闭锁；自动投入后加速保护；监测后备电源失电、PT断线、开关位置异常等。

1.2装置切换方式

切换装置的切换方式有：正常手动切换、失压切换、开关偷跳切换，所有切换均采用串联切换模式，切换条件为残压切换和长延时切换；另本套装置还设置了后备失电闭锁以及保护动作闭锁切换功能，防止合闸到故障母线的功能。

（1）残压切换：快切和同捕不能满足时，当母线残压下降到设定电压时实现的切换为残压切换。经残压检定的慢速切换作为快速切换和同期捕捉的后备切换，以提高切换的成功率。

（2）长延时切换：在某些情况下母线上残压可能不容易衰减，或残压切换参数设置不合理，可能会推迟或不再进行合闸操作。当检测到母线电压低于母线允许电压参数设定值时，装置启动长延时允许切换计时，当累计时间大于长延时时间设定值时，装置发出合闸命令，装置中的长延时切换是其它切换方式的后备补充。

2.慢切换装置故障分析

2.1PT工作位置闭锁切换问题

故障现象：调试过程中发现当母线PT位于工作位置，同时正常进线、备用进线电压和母线电压都正常，且无其他闭锁条件时切换闭锁灯依然常亮，切换操作无法执行。

原因分析：经查阅资料，装置切换闭锁原因有四个，分别为正常进线保护动作、备用进线保护动作、发变组保护动作以及母线TV隔离开关常开辅助接点开入等，结合现场实际情况分析，前三种闭锁条件不满足，初步怀疑闭锁原因为隔离开关开入量有误。查图得知当开入量开入为1时装置切换闭锁解除，允许启动切换，开入量开入为0时装置闭锁切换；再用表测量发现当PT置于试验位置时开入为1，置于工作位置时开入为0，也即是PT置于工作位置时装置闭锁切换。

检查发现隔离开关开入信号接入PT小车二次航空插头常开接点，通过查阅中压段竣工图纸可得，当母线PT在试验位置时该接点闭合，在工作位置时接点断开，也即是当母线PT置于工作位置时隔离开关开入断开，开入量为0，装置发出切换闭锁报警，无法实现切换操作；但当母线PT置于试验位置时，回路接通，开入量为1，切换闭锁解除，装置可以进行切换操作。

解决措施：根据设计要求和切换装置工作原理，核电厂正常运行时母线PT置于工作位置，切换装置应能可靠动作，不应闭锁切换；在试验位置时，应闭锁切换操作，这与现场实际接线情况刚好相反。经与设计院和ABB厂家人员沟通确认，将母线TV隔离开关常开辅助接点回路中的开入接点由PT二次航空插头中的试验位置常开接点改为工作位置常闭接点，确保当母线PT置于工作位置时装置不闭锁切换，验证切换可操作。

2.2光耦监视单元不匹配造成切换失败问题

故障现象：在验证切换功能时发现装置重启后首次能够合闸成功，但经切换后再次进行反切换操作时，合闸不成功。

检查发现慢切装置跳合闸回路中并有一个光耦监视单元，该光耦具有监视整个回路完整性的功能。经查阅资料可得，光耦监视回路中串有一个40KΩ的电阻，中压断路器的跳合闸线圈阻值较小，常见为82～102Ω，因此，切换装置未发出指令之前，整个跳合闸回路可以经由光耦监视回路导通，而国内大多数中压断路器跳合闸线圈都是电流型，常见工作电流为1～2A，因此整个光耦监视回路电流很小，不足以使跳合闸线圈动作，也即是正常情况下切换装置不会经由监视回路自动分合闸断路器。

原因分析：首次合闸成功后，开关在合位，对应接点闭合。由于防跳继电器的串联电阻电阻值较大，一般为20KΩ左右，与慢切光耦监视回路产生分压，此外防跳继电器为电压型继电器，动作电压为25V左右，因此防跳继电器通过慢切装置光耦监视回路接通，开关防跳继电器得电，其相应接点闭合，构成自保持回路同时切断了合闸线圈回路。

由于光耦监视回路和开关防跳继电器构成自保持回路，经分闸后再次进行反切换操作，会导致开关合闸线圈无法得电动作，造成切换失败。

采取措施：根据现场实际工作情况，切换装置在切换完成后，断路器应能正常切换和反切换。经讨论，将光耦监视单元回路断开，防跳继电器失电，合闸线圈能够得电，装置能够正常进行切换和反切换操作。

3.结论

本文通过对海南昌江核电厂厂用电切换装置PCS-9655M在调试过程中出现的故障原因进行分析，提出可靠的解决方案并现场予以解决，避免装置在正常运行过程中无法执行切换操作，保证核电厂可靠稳定的运行，保障设备的安全，同时减少了应急柴油机的启动次数，降低了不可靠因素，对系统和核电厂的安全经济运行都有着重要的意义。

参考文献：

［1］管新娟，核电厂常规岛厂用电电源慢速切换逻辑设计，上海电力学院学报，2010，26（2）：119-122

［2］胡健，厂用电源切换探索，电力设备，2008，9（11）：57-60

［3］龚家珑，浅析高压厂用电切换方法，华中电力，2002，15（6）：7-10

［4］王颖明，采用微机厂用电快速切换装置应注意的几个问题，电力自动化设备，2004，24（5）：98-100