（山东核电有限公司 烟台 265116）
摘要：厂用电的安全可靠直接关系到电厂的安全运行。厂内备用柴油发电机能够在高厂变及辅助变失去电源的情况下实现可靠的顺序带载，对厂用电安全运行起到至关重要的作用。本文结合AP1000核电厂备用柴油发电机、核岛中压母线快切和残压切换的功能调试，介绍当柴油发电机与高厂变并网运行，高厂变及其上游发生电气故障时，柴油发电机与核岛中压接口逻辑及调试方法。
关键词：快切；残压切换；顺序带载；SEL-351保护装置；模式转变；
1 概述
核电厂在电力生产过程中，有大量依靠电动机拖动运转的机械设备，用以保障主要系统设备及其辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操作、试验、检修、照明等用电设备的总耗电量，称为厂用电。如果厂用电的供电电源由于某种原因中断，厂用中压母线失电，中压母线上的余热排出、设备冷却水、启动给水等系统无法正常运行，堆心剩余热量无法正常排出，可能造成第二次福岛事件。电厂正常运行时，主发电机经主变和高厂变，经工作电源进线开关向厂用负荷提供电源，此为正常电源；当机组无法正常运行时，500KV外部电源经主变和高厂变，经工作电源进线开关向厂用负荷供电，此为优先电源；如果同时失去正常电源和优先电源，则切换至220KV电压等级的电网经辅助变，备用电源开关向厂用负荷供电。若上述三种电源同时失去时，备用柴油发电机顺序带载，为核岛中压母线提供电源。
本文主要介绍柴油发电机试验模式下（TEST MODE）与高厂变并网运行时，高厂变发生电气故障，使工作电源进线跳闸，快切和残压切换失败，柴油发电机经与核岛中压之间的接口逻辑实现顺序带载。
DGM-02发电机组管理系统通过采集发电机的转速和油门信号叠加偏差来实现发电机与电网的同步及负载控制的过程。当柴油发电机与带电母线并联或者合闸于无压母线时，DGM-02会向柴油发电机核岛中压断路器发出合闸指令。
3 柴油发电机与核岛中压的接口逻辑试验方法
3.1 试验原理简介
核岛中压1段母线由高厂变带载，柴油发电机TEST MODE模式下并联于1段母线。模拟高厂变发生电气故障，在200毫秒的时间内快切没有成功，则闭锁快切。快切指令使柴油发电机中压断路器断开，柴油发电机处于离线空载运转状态。同时快切指令也能使柴油发电机的模式发生转变：TEST MODE转变为STANDBY MODE。当母线残压降低到额定电压的75%时，发生扫负荷现象，中压母线上的电动机负荷断开。当母线残压降低到额定电压的30%时，进行残压切换。若残压切换不成功，柴油发电机则会合闸于无压母线，并进行顺序带载。
柴油机模式介绍：1）OFF MODE（关闭模式）：此模式下柴油发电机不可用；2）TEST MODE（试验模式）：运行人员定期并网试验或者柴油机检修后的启动试验均在此模式下进行。此模式下可以手动调节柴油机发出的功率大小。且所有的保护均被投入使柴油发电机停机；3）STANDBY MODE（应急模式）：柴油发电机组正常热备用时处于此模式下，所发功率的大小由顺序带载的负荷所决定。并且除超速、差动和滑油压力低外，其他保护不会触发柴油发电机停机。
3.2 接口逻辑图
手绘柴油发电机与高厂变并网运行，高厂变发生电气故障时，快切和残压切换失败后，柴油发电机顺序带载的出口逻辑图
在此接口逻辑中PLC、SEL-300G 、SEL-351逻辑判断如下
PLC的逻辑：1）判断柴油发电机的电压范围（10.3KV~10.7KV），频率范围（49Hz~51Hz），转速信号（大于300rpm）。2）判断柴油发电机的模式是否发生转换，即有TEST MODE转换为STANDBY MODE。3）接收来自SEL-300G的合闸允许逻辑。4）向柴油发电机核岛中压断路器发出合闸指令。5）判断是否有报警信号，柴油机本体的滑油压力、高温水压力等及发电机定子绕组、转子绕组温度等，并以数字量信号的形式传输给SEL-300G。
SEL-300G逻辑：1）接收PLC的报警信号，判断柴油机和发电机是否有故障。2）判断发电机的电气量是否异常，如是否出现过频，过励磁等。
SEL-351逻辑：1）接收来自PLC和SEL-300G的逻辑信号。2）判断工作电源进线断路器和备用电源断路器分合状态。3）发出合闸指令以及顺序带载指令。
3.3 试验主要步骤
试验主要分三步。第一步：中压母线由高厂变带载且备用电源进线断路器处于热备用状态。对工作电源进线断路器以及备用电源进线断路器临时变更，确保柴油发电机能自动合闸于无压母线。1）修改备用电源进线断路器SEL-351的同期元件的健康电压低电压限制值25VLO为63.5V，使其不满足同期检查条件而无法完成快切。2）退出工作电源进线断路器和备用电源进线断路器的进线电压熔丝FU4H，模拟高厂变和辅助变无压。从而解除高厂变和辅助变有电压对柴油发电机自动合闸的闭锁以及使残压切换无法满足条件。3）PLS端禁止顺序带载指令，使柴油发电机无法真实带载。第二步：TEST MODE下启动柴油发电机，并使柴油发电机与高厂变并网运行。第三步：模拟高厂变上游86继电器动作，分别对工作电源进线断路器的SEL-351保护装置和备用电源进线断路器的SEL-351保护装置输入86跳闸信号。进而使工作电源进线断路器跳闸。
3.3 试验关键点分析
1）同期元件同时检测母线残压以及辅助变进线电压大小，相位以及频率的大小。25元件动作电压的判据大小范围在40.4V和63.5V之间。修改健康电压低电压限制25VLO为63.5V，闭锁25元件动作，进而闭锁快切逻辑。
2）如果工作电源进线或备用电压进线有电压则会柴油发电机中压断路器无法自动合闸。
3）备用电源进线有电压则会使残压切换成功，柴油发电机也无法自动合闸。
3.4 断路器动作时序的分析
波形图中可以看出，从工作进线断路器SEL-351保护装置接收上游电气保护故障（86动作信号）到柴油发电机再次合闸于无压母线，大约耗时13.14秒。再大约经0.2秒的延时，柴油发电机中压断路器上的SEL-351保护装置OUT206置1，发出顺序带载指令。
柴油发电机并网运行，快切和残压切换失败，柴油发电机带载核岛中压母线的波形图
4 总结
本文主要结合柴油发电机处于TEST MODE模式下，与高厂变并联运行时，当主变及其引线、离相封闭母线、高厂变发生电气故障时，500KV开关站断路器、发电机出口断路器、中压6段母线工作电源进线断路器断开、中压6段母线备用电源进线断路器快切和残压切换失败后，柴油发电机核岛中压断路器再次合闸的接口逻辑。
参考文献：
[1]许珉.孙丰奇.发电厂电气主系统.机械工业出版社.2012.1（2）
[2]贾晓琼.唐湘涛.备用柴油发电机顺序带载器在重水核电厂的应用实践.自动化于仪器仪表.2013（1）：（107-112）
论文作者:李龙飞1,孙小宁2,吴传峰3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/1
标签：发电机论文; 柴油论文; 母线论文; 断路器论文; 电源论文; 中压论文; 电压论文; 《电力设备》2018年第2期论文;