仲維燦

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

某核電6.6kV中壓系統(tǒng)母線進(jìn)線PT初始設(shè)計(jì)存在不足，進(jìn)線PT設(shè)置在進(jìn)線柜下方的電纜室內(nèi)。大修結(jié)束后，主變復(fù)役時(shí)發(fā)生PT斷相、瞬發(fā)等故障，受中壓開關(guān)柜“五防”功能限制，檢修故障時(shí)必須將主變、廠變停役，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 進(jìn)線PT概述

1.1 進(jìn)線PT的設(shè)置

圖1 進(jìn)線PT柜結(jié)構(gòu)Fig.1 Inlet PT cabinet structure

圖2 接線方式Fig.2 Wiring mode

某核電工程LGA～LGF為中壓不接地系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下4個(gè)方面的特點(diǎn)：抑制三次諧波電流；發(fā)生單相接地故障時(shí)，只存在電容電流，無單相短路電流；單相接地情況下，電容電流不超過10A時(shí)，系統(tǒng)可帶接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間；母線PT二次回路裝設(shè)消諧裝置，避免6.6kV系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振[1]。

進(jìn)線PT是保障負(fù)荷安全運(yùn)行的重要設(shè)備，不同廠家設(shè)計(jì)方案也不盡相同。某核電工程中壓系統(tǒng)采用廈門ABB開關(guān)有限公司生產(chǎn)的UniGear ZS1鎧裝式金屬封閉設(shè)備。中壓系統(tǒng)母線進(jìn)線柜包括母線室、低壓室、斷路器室和電纜室。低壓室內(nèi)配置了SPAJ142C通用過流及接地保護(hù)繼電器，多功能電度表等[2]。

1.2 進(jìn)線PT的結(jié)構(gòu)

某中壓母線進(jìn)線PT設(shè)置在進(jìn)線柜下方的電纜室內(nèi)，PT手車通過可移動(dòng)式導(dǎo)板進(jìn)出電纜室。進(jìn)線PT結(jié)構(gòu)如圖1所示。

進(jìn)線PT采用3個(gè)JDZX17-6R型單相電壓互感器組合而成。接線方式如圖2所示。

進(jìn)線PT的二次側(cè)包括兩個(gè)二次繞組，一個(gè)開口三角繞組[2]。兩個(gè)二次繞組分別為高廠變第一套和第二套的分支復(fù)壓過流保護(hù)、分支低頻低壓保護(hù)和為慢切裝置提供電壓信號(hào)，另外還作為中壓段多功能表計(jì)信號(hào)[3]。

圖3 發(fā)生變形的PT觸頭Fig.3 Deformed PT contacts

開口三角繞組在發(fā)生系統(tǒng)接地故障或短路故障時(shí)，出現(xiàn)開口電壓，該電壓將啟動(dòng)繼電器觸發(fā)接地故障報(bào)警信號(hào)[4]。

2 進(jìn)線PT改造

2.1 改造的必要性

2.1.1 設(shè)計(jì)存在的問題

某核電廠中壓6.6kV系統(tǒng)LGA～LGF段母線進(jìn)線PT手車均安裝在進(jìn)線柜斷路器室下方的電纜室內(nèi)，進(jìn)線PT的靜觸頭設(shè)置在電纜連接母排的尾部。電纜室門與接地刀之間有機(jī)械聯(lián)鎖，當(dāng)PT手車發(fā)生故障需要檢修時(shí)，需要先合進(jìn)線柜的接地刀，打開電纜室門，然后才能將PT拉出進(jìn)行檢修工作。

OT201大修主變復(fù)役時(shí)，2LGA段母線進(jìn)線PT觸發(fā)斷相信號(hào)，停役廠變后檢查發(fā)現(xiàn)PT手車控制線插頭松動(dòng)。

OT102大修主變復(fù)役后，1LGE段母線進(jìn)線PT觸發(fā)斷相故障報(bào)警，隨后報(bào)警消失，數(shù)小時(shí)后又觸發(fā)斷相故障報(bào)警，將廠變停役后檢查發(fā)現(xiàn)PT一次側(cè)觸頭發(fā)生變形。發(fā)生變形的觸頭如圖3所示。

第二次斷相故障報(bào)警觸發(fā)前，進(jìn)線柜附近的泵電源開關(guān)柜內(nèi)的斷路器進(jìn)行了合閘操作。

2.1.2 改造必要性分析

進(jìn)線PT手車的控制線插頭插入槽內(nèi)，無其他固定方式，也無任何位置反饋信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)透過窺視窗也無法觀察。

進(jìn)線PT手車的體積大、質(zhì)量大，通過傾斜的導(dǎo)板進(jìn)出電纜室十分不便，PT手車與電纜室內(nèi)的靜觸頭極易發(fā)生非正常接觸式碰撞，導(dǎo)致手車觸頭變形。

上述兩次故障均發(fā)生在大修后期主變壓器復(fù)役期間，影響相對(duì)較小。若故障發(fā)生在機(jī)組功率運(yùn)行工況下，則必須先將主變高壓側(cè)500kV GIS母線斷開，反應(yīng)堆置于停堆狀態(tài)，同時(shí)將廠用電源切換到輔助變供電，然后停運(yùn)主變和廠變，進(jìn)而才能將PT手車?yán)鲞M(jìn)行檢修工作，該情況下的非計(jì)劃停機(jī)檢修事件將對(duì)電廠造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

圖4 母線進(jìn)線柜回路圖Fig.4 Busbar inlet cabinet circuit diagram

基于上述背景，為避免此類問題的發(fā)生，保障機(jī)組的安全可靠的運(yùn)行，對(duì)6.6kV中壓系統(tǒng)母線進(jìn)線采用中置式PT柜取代現(xiàn)有進(jìn)線PT的功能，以便于在機(jī)組功率運(yùn)行期間，PT發(fā)生故障時(shí)，在風(fēng)險(xiǎn)可控的條件下，不改變反應(yīng)堆的運(yùn)行工況，無需停役主變、廠變即可以進(jìn)行PT手車檢修工作。同時(shí)要求對(duì)原進(jìn)線開關(guān)柜進(jìn)行改造，以適應(yīng)新的應(yīng)用方式。

2.2 改造方案

2.2.1 改造內(nèi)容

新增的中置式 PT柜仍采用UniGear ZS1鎧裝式金屬封閉設(shè)備，中置式PT柜除母線室、低壓室、PT小車室外，還設(shè)置了電纜引入和引出室。柜體的電纜室的柜門由特殊螺栓固定。

中置式PT柜內(nèi)含有PT手車，無地刀等設(shè)備，中置式PT柜與原進(jìn)線柜之間采用電纜連接，低壓室內(nèi)只設(shè)有連接所需要的端子排，無繼電器等元器件。PT一次側(cè)采用中壓電纜從柜底進(jìn)入，二次側(cè)采用低壓電纜從柜頂或柜底進(jìn)入。從原進(jìn)線柜移入中置式PT柜內(nèi)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.2.2 技術(shù)參數(shù)和性能

中置式PT柜體的尺寸為寬×深×高：860mm×2200mm×1390mm，PT柜仍采用系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地的方式。柜體滿足燃弧試驗(yàn)、抗氧化、耐腐蝕功能和凝露試驗(yàn)等指標(biāo)要求。柜體內(nèi)的接地母線采用最小截面為30mm×8mm的銅排。

中置式PT柜面板釋壓板上裝設(shè)壓力開關(guān)，柜內(nèi)設(shè)電加熱器。柜體需設(shè)置容性分壓裝置以及帶電顯示器，清晰地指示電纜側(cè)是否帶電。當(dāng)允許檢查和進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)更換一次熔斷器時(shí)，電壓互感器與一次熔斷器完全隔離，為防止鐵磁諧振過電壓[5]，柜內(nèi)設(shè)有消諧裝置。

與之前的PT手車通過導(dǎo)板進(jìn)出電纜室相比，新增的開關(guān)小車的推進(jìn)、抽出靈活方便，對(duì)低壓室和PT手車觸頭無沖擊影響，并且可與同型號(hào)、同規(guī)格、同參數(shù)的開關(guān)小車進(jìn)行互換。

PT手車在柜體中的工作位置、試驗(yàn)位置和斷開位置有明顯的區(qū)別，手車的位置開關(guān)串入輸出電壓前，增加工作位置信號(hào)指示燈，如圖5所示。

各位置均能自動(dòng)鎖位和安全接地，為保證檢修安全，在一次插頭上裝有觸頭盒及擋板，并能自動(dòng)進(jìn)行開閉。

中置式PT二次側(cè)設(shè)有兩個(gè)二次繞組，一個(gè)開口三角繞組，與原進(jìn)線PT參數(shù)保持一致，每個(gè)繞組對(duì)應(yīng)一根二次電纜。中置PT手車與進(jìn)線接地開關(guān)間需設(shè)置機(jī)械鑰匙聯(lián)鎖。

3 改造后的設(shè)備特點(diǎn)

3.1 PT手車

圖5 工作位置信號(hào)指示Fig.5 Working position signal indication

圖6 改造前后PT手車的結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of PT Handcart before and after retrofit

改造前進(jìn)線PT手車設(shè)置在電纜室，改造后，PT手車位于柜體中部的手車室內(nèi)。改造前進(jìn)線PT手車與中置式PT手車的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

改造前進(jìn)線PT手車極易與室內(nèi)靜觸頭發(fā)生非正常接觸碰撞，導(dǎo)致觸頭變形。中置式PT手車?yán)镁S修小車進(jìn)出手車室，避免了手車觸頭碰撞的情況。

針對(duì)改造前進(jìn)線PT手車觸頭多次發(fā)生扭曲變形的情況，新增的中置式PT也對(duì)手車觸頭進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化前后PT手車觸頭的結(jié)構(gòu)如圖7所示。

相比于原進(jìn)線柜PT手車，中置式PT手車觸頭的梅花觸指增加了厚度也增加了彈簧個(gè)數(shù)，使手車觸頭與靜觸頭之間更加得緊固。

中置式PT手車的控制線插頭為航空插頭，原進(jìn)線PT與中置式PT手車的控制線插頭如圖8所示。

將中置式PT手車搖至工作位置時(shí)，航空插頭機(jī)械閉鎖，確保航空插頭在運(yùn)行中可靠不松脫，而原進(jìn)線PT的二次插頭無任何固定方式。

3.2 鑰匙聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的變化

原進(jìn)線柜內(nèi)PT手車與接地刀無機(jī)械聯(lián)鎖，新增中置式PT柜后，為適應(yīng)新的運(yùn)行方式對(duì)原進(jìn)線開關(guān)柜的機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)做出了對(duì)應(yīng)的更改。增加中置式PT鎖分的聯(lián)鎖邏輯，以保證PT手車只有在接地刀分閘時(shí)方可搖至工作位置。改造前后原進(jìn)線柜的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)如圖9所示。

圖7 改造前后PT手車觸頭的結(jié)構(gòu)Fig.7 Structure of PT handcart contacts before and after retrofit

圖8 PT手車的控制線插頭Fig.8 Control line plugs for PT Handcart

圖9 改造前后的進(jìn)線柜聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)Fig.9 The interlocking mechanism of the inlet cabinet before and after the transformation

表1 改造前后的聯(lián)鎖狀態(tài)Table 1 Interlock status before and after retrofit

表2 PT手車檢修步驟Table 2 PT handcart overhaul steps

上方的鑰匙仍為進(jìn)線柜與發(fā)電機(jī)出口斷路器之間的地刀鎖合聯(lián)鎖，下方的鑰匙是與新增中置式PT之間的地刀鎖分聯(lián)鎖。改造前后的聯(lián)鎖狀態(tài)如表1所示。

3.3 PT柜的檢修

中壓進(jìn)線PT改造為中置式PT柜后，反應(yīng)堆功率運(yùn)行工況期間，若PT手車發(fā)生故障時(shí)，首先斷開PT二次回路中相應(yīng)的開關(guān)，將相關(guān)的電壓保護(hù)信號(hào)閉鎖，然后逆時(shí)針搖動(dòng)手柄將PT手車由工作位置搖至試驗(yàn)位置，打開柜門后即可將PT手車?yán)龉裢膺M(jìn)行檢修工作。此時(shí)，檢修工作不影響反應(yīng)堆的運(yùn)行工況。若PT手車在機(jī)組停役大修期間發(fā)生故障，此時(shí)，只需打開柜門將處于隔離位置的PT手車?yán)龉裢膺M(jìn)行檢修工作。改造前后檢修PT手車的步驟如表2所示。

4 結(jié)論

某核電將中壓母線進(jìn)線柜下方電纜室內(nèi)的進(jìn)線PT改造為中置式PT柜，消除了原進(jìn)線PT手車發(fā)生控制線插頭松動(dòng)，觸頭變形等故障的隱患。避免了機(jī)組功率運(yùn)行期間，PT手車發(fā)生故障需要檢修時(shí)，必須先將反應(yīng)堆停堆、主變停役的問題。保障機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，也產(chǎn)生了潛在的經(jīng)濟(jì)效益。