摘要：应急柴油发电机作为核电厂的应急电源，其稳定性、可靠性对机组安全运行起着关键作用。通过一次定期试验的失败，分析了一种可能造成应急柴油发电机启动失败的原因，为应急柴油发电机的稳定、可靠运行提供保障。
关键词：核安全；电源；运行
1.概述
应急柴油发电机作为核电厂应急电源，定期试验是为了验证其功能的完整性、可靠性。某厂在大修期间运行某值执行定期试验，母线电源切换（由厂用变切换至辅助变）并因母线低电压信号触发启动应急柴油发电机的试验过程中，应急柴油发电机未收到启动命令，未能正确启动运行，试验失败。
当 LGD 母线失去正常电源（厂变供电）、同时启动慢切装置和母线低电压延时 0.9 秒发出启动应急柴油发电机信号，启动慢切装置约 1.6 秒后切换至备用电源（辅助变供电）。在此过程中因为 LGD 母线短暂失电须启动应急柴油发电机。
注：LGD 为核岛 6kV 交流正常配电系统。
LHB 为核岛 6kV 交流应急配电系统 B 系列。
2.试验过程
试验前，某电厂运行人员在执行试验规程前，已将 LGD 和 LHB 母线上的电动机等大负荷倒列运行，且因为在大修期间主泵等大型负荷也已停运。所以母线上所带负荷较轻。试验开始，运行操作员断开正常电源进线断路器后。慢切装置检测母线电压进行判别，准备切换至备用电源辅助变供电，电源切换成功约需 1.6 秒；同时低电压继电器 001XU/002XU检测母线残压低于 70%额定电压时，其触点闭合，032XT 时间继电器得电开始计时，延时 0.9秒延时触点闭合发出应急柴油发电机启动信号。如图 1 所示
图 1 柴油机启动逻辑
Fig.1 Diesel engine start logic
试验结束，LGD 母线成功由厂用变供电切换至辅助变供电。但是应急柴油发电机未收到启动命令，应急柴油发电机组启动失败。
3.原因分析
由于 LGD 母线上的大型负荷在试验前全部倒列和停运，在母线失电时，LGD 母线残压下降速度过快，发出启动应急柴油发电机信号的 032XT 继电器在得电计时不到 0.9 秒时（约0.7 至 0.8 秒之间），031XU/032XU/033XU 低电压继电器检测到母线残压低于 25%额定电压；又因为 031XU/032XU/033XU 低电压 继电器 动作 的 一致性不好 的因素（经校验031XU/032XU/033XU 三个低电压继电器的动作电压相差 0.9V 左右 2，3），会出现动作时间差，造成 002XK 继电器得电，动作时间大于 10 毫秒，其常闭触点动作打开，032XT 时间继电器得电将返回重新计时 0.9 秒。
这两段时间相加大于 1.6 秒时，辅助变电源已恢复供电，LGD 母线电压恢复正常，低电压继电器 001XU/002XU/031XU/032XU/033XU 检测到母线电压正常，低电压继电器全部复位。032XT 时间继电器将失电复位，其延时启动应急柴油发电机的触点未能闭合，应急柴油发电机启动命令未能发出，应急柴油发电机启动失败。
在机组正常运行状态下，母线所带负荷较大，残压在 0.9 秒时间内不能降至 25%额定电压，不会发生启动信号无法发出的情况。在试验状态下，母线所带负荷较小，残压在 0.7 秒时间内，可快速由 70%额定电压降至 25%额定电压以下，偶然会造成启动信号无法发出。
母线电压降低到 70% 所用的时间计为 70% 母线电压降低到 25% 所用的时间计为 25%
当满足：
25%+0.9s>1.6s- 70%时，
可能造成应急柴油发电机启动失败。
经上述分析造成应急柴油发电机启动失败的主要因素有：
1）母线所带负荷小，造成在失去电源后残压下降过快
2）031XU/032XU/033XU 三个低电压继电器动作的不一致性（电压降落时的相不平衡），造成的时间差，使 002XK 得电，让 032XT 计时重置
4.录波分析
根据现场录波文件显示，0 秒时正常电源断开，约 0.140 秒母线电压降至 70%额定电压，约 0.588 秒母线电压降至 25%额定电压，约 1.572 秒备用电源合闸，约 1.580 秒母线电压升至 70%额定电压。
图 2 母线电压降落波形
Fig.2Bus voltage drop waveform
录播文件证实上述原因分析。如图 2 所示。
5.改进意见
1）将延时继电器 032XT 动作时间 0.9 秒减至 0.6 秒，需经过大量试验和动作特性来重新设定时间定值。
2）将柴油发电机启动信号延时逻辑加入 DCS 系统中，当 DCS 收到低电压信号后在 DCS 逻辑中开始计时，即使 032XT 失电重置，计时也正常进行。
6.试验方法
母线低电压启动应急柴油发电机的试验方法有多种，不同的情况下可以采用不同的方法。
1）大修期间可以采用电源切换试验法，验证母线低电压启动应急柴油发电机，如上文
所述试验。此方法可以最大程度上贴近实际中母线失电，由低电压启动应急柴油发
电机的逻辑。
2）日常运行期间可以采用模拟法试验，即模拟母线低电压。采用电气人员短接给出母
线低电压信号，此方法还原度较低。
上述两种试验方法和实际中因母线失电触发的应急柴油机启动有所不同，所以可能会产生失效模式，上述分析即为失效模式的一种。
7.结束语
应急柴油发电机紧急启动的可靠性，对核电厂的安全运行有着重要作用。论文从启动逻辑出发分析了应急柴油发电机可能导致启动失败的因素以及改进方法。对提高应急柴油发电机的可靠性有着重大作用。
参考文献：
[1]朱雪凌：《电力系统继电保护原理》，中国电力出版社，2014 第四版
[2]Q/CSG110038-2012 南方电网继电保护校验规程
[3]JB/T3780-2002 中华人民共和国机械行业标准 中间继电器
论文作者:周项超1,褚楚2,戴国权3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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