李實(shí)，欒寶紅

（大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司儀控部，廣東深圳518000）

1 研究?jī)?nèi)容及分析過(guò)程

1.1 研究背景

電廠某監(jiān)視系統(tǒng)機(jī)柜006AR整體失電，導(dǎo)致該系統(tǒng)上位機(jī)、記錄儀不可用，盤(pán)臺(tái)上的軸向功率偏差無(wú)法監(jiān)視。檢查發(fā)現(xiàn)601/605JA開(kāi)關(guān)跳閘，LNE411（006AR機(jī)柜供電開(kāi)關(guān)）開(kāi)關(guān)顯示合閘狀態(tài)但是下游無(wú)輸出電壓。設(shè)備接線示意圖如圖1。

圖1 連接示意圖

初步分析認(rèn)為605JA下游負(fù)荷（002HD工控計(jì)算機(jī)，為主控LOCA監(jiān)視系統(tǒng)的備用冗余設(shè)備）偶發(fā)故障，導(dǎo)致LNE-411和601JA（定值均為16A）跳閘。重新送電后（605JA下游負(fù)荷未送電），恢復(fù)LOCA監(jiān)視系統(tǒng)可用，期間短時(shí)閉鎖保護(hù)信號(hào)。此故障的影響是導(dǎo)致部分監(jiān)測(cè)功能的臨時(shí)失去。

1.2 研究方法

1.2.1 研究思路

根據(jù)故障現(xiàn)象分析，導(dǎo)致002HD上游開(kāi)關(guān)605JA、006AR機(jī)柜電源總開(kāi)關(guān)601JA和上游開(kāi)關(guān)LNE411同時(shí)跳閘的原因如下：

①主要故障：002HD工作站電源內(nèi)部短路，產(chǎn)生的短路電流導(dǎo)致上游開(kāi)關(guān)過(guò)載動(dòng)作。

②開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題：上級(jí)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致上、下游開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘，下游開(kāi)關(guān)沒(méi)有起到保護(hù)上游開(kāi)關(guān)的作用。

1.2.2 研究方法

通過(guò)研究級(jí)聯(lián)短路器之間的保護(hù)選擇性，分析開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的合理性。

保護(hù)選擇性，以下簡(jiǎn)稱選擇性，是指自動(dòng)保護(hù)裝置之間的協(xié)調(diào)配合，使電網(wǎng)任意點(diǎn)的故障可以僅由故障直接上一級(jí)的開(kāi)關(guān)排除。

完全選擇性，故障點(diǎn)的所有故障電流值，從過(guò)載到非電阻性短路電流，分開(kāi)關(guān)打開(kāi)，上級(jí)保持閉合。

部分選擇性，如果全短路故障電流情況下，不能滿足完全選擇性，但是可能在某一較低故障值時(shí)（選擇性極限值）上、下級(jí)具有選擇性，稱為部分選擇性。

無(wú)選擇性，故障發(fā)生時(shí)，兩級(jí)開(kāi)關(guān)都打開(kāi)。

1.3 問(wèn)題剖析

601JA及下游分開(kāi)關(guān)都是施耐德IC65N型號(hào)，其中601JA是IC65NB16，其他分開(kāi)關(guān)是IC65NB6，B16是指脫扣特性曲線為B曲線，最大負(fù)載為16A，以此類推。

以分開(kāi)關(guān)605JA為例，額定電流是6A，上級(jí)開(kāi)關(guān)601JA，額定電流16A，查詢保護(hù)選擇性表格（見(jiàn)圖2），選擇性限值為64A，含義是超過(guò)64A的負(fù)載電流，則上下級(jí)開(kāi)關(guān)失去選擇性，即605JA/601JA同時(shí)脫扣。

圖2 IC65N的B曲線保護(hù)選擇性

601JA與上游LNE-411內(nèi)直流開(kāi)關(guān)001JA（型號(hào)為EP102-B20，脫扣曲線為B曲線，額定電流為20A），同樣是B曲線，可以參考保護(hù)選擇性表格（見(jiàn)圖3，查詢表格選擇性限值為空，即無(wú)選擇性，含義是如果601JA脫扣，則LNE-411開(kāi)關(guān)同時(shí)脫扣。也就是說(shuō)當(dāng)短路電流大于選擇限值，三級(jí)開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘，選擇性保護(hù)配合不當(dāng)，增大了失電范圍。

圖3 C120和IC65N的保護(hù)選擇性

1.4 結(jié)論驗(yàn)證與實(shí)踐

1.4.1 總體思路

①根據(jù)短路電流保守估計(jì)最大值來(lái)選擇上下級(jí)開(kāi)關(guān)的保護(hù)特性曲線。

②在滿足開(kāi)關(guān)下游負(fù)荷電流的前提下，選擇額定電流較小的開(kāi)關(guān)，增大開(kāi)關(guān)的內(nèi)阻，減小短路電流。

1.4.2 技術(shù)方案

①將605JA的額定電流改成3A，脫扣特性曲線改為C曲線。更換開(kāi)關(guān)后開(kāi)關(guān)躲沖擊電流能力和原來(lái)相當(dāng)，開(kāi)關(guān)額定電流大于負(fù)荷額定電流，滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

②為避免006AR中其他電流為6A的分開(kāi)關(guān)發(fā)生同樣的故障，將這些開(kāi)關(guān)全部更換為型號(hào)是C60N C3A 2P的開(kāi)關(guān)，后其躲避沖擊電流能力和原來(lái)相當(dāng)，額定電流均大于負(fù)荷額定電流，能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

③電源開(kāi)關(guān)601JA和LNE-411跳閘的影響范圍相同，是同一級(jí)別的開(kāi)關(guān)，沒(méi)有選擇性要求，都換成20A，脫扣特性曲線改為D曲線的開(kāi)關(guān)。

更換開(kāi)關(guān)后，短路電流由原來(lái)的606A降低至235A（短路電流估算值）。實(shí)際由于系統(tǒng)運(yùn)行非無(wú)窮大系統(tǒng)以及斷路器自身的限流能力，因此短路電流將會(huì)比計(jì)算值有所降低。從保護(hù)選擇性表知，理論上在250A以內(nèi)在設(shè)計(jì)變更改造后的配置可滿足選擇性要求。

1.4.3 實(shí)施效果

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施前在試驗(yàn)室進(jìn)行短路電流驗(yàn)證，只有605JA跳閘，601JA和LNE-411均正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)變更后，006AR相關(guān)設(shè)備運(yùn)行一年，沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘的問(wèn)題。

2 結(jié)論

通過(guò)對(duì)601JA、605JA、LNE-411開(kāi)關(guān)之間保護(hù)選擇性的研究，得出如下結(jié)論：

①電源開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)配合設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致上下游開(kāi)關(guān)同時(shí)跳閘，下游開(kāi)關(guān)沒(méi)有起到保護(hù)上游開(kāi)關(guān)作用。006AR工控機(jī)故障，導(dǎo)致其電源開(kāi)關(guān)605JA和上游電源開(kāi)關(guān)601JA/LNE-411同時(shí)跳閘，006AR失去工作電源。

②605JA、601JA、LNE-411 的開(kāi)關(guān)容量分別為 6A、16A、20A，跳閘曲線都是B型脫扣曲線，上下游開(kāi)關(guān)的級(jí)聯(lián)配合不合理，導(dǎo)致上述問(wèn)題的發(fā)生。

③通過(guò)重新設(shè)計(jì)空開(kāi)級(jí)聯(lián)匹配，改進(jìn)此監(jiān)視系統(tǒng)空開(kāi)和LNE空開(kāi)之間的保護(hù)選擇性，通過(guò)兩輪大修實(shí)施更換實(shí)現(xiàn)了上述設(shè)計(jì)內(nèi)容。006AR相關(guān)設(shè)備運(yùn)行1年無(wú)越級(jí)跳閘故障再現(xiàn)。