羅艾青

三門核電有限公司 浙江三門 317 112

對于大型發(fā)電廠，在發(fā)電機(jī)出口、主變高壓側(cè)、出線側(cè)以及廠變高壓側(cè)均需配置一定數(shù)量的電流互感器用于電量計(jì)量及廠用電量的核算。發(fā)電機(jī)出口測量電流互感器技術(shù)參數(shù)的選擇，對于發(fā)電機(jī)出口發(fā)電量的測量準(zhǔn)確性具有重要意義，對于新投運(yùn)的機(jī)組，會影響發(fā)電機(jī)發(fā)電量與廠用電率的計(jì)算并與汽輪機(jī)性能擔(dān)保試驗(yàn)相關(guān)。

1 發(fā)電機(jī)測量CT問題分析

1.1 概述

三門核電一期工程發(fā)電機(jī)額定容量為1407MVA，機(jī)端電壓為24kV，發(fā)電機(jī)出口額定電流為33847A，作為發(fā)電機(jī)和相關(guān)裝配保護(hù)系統(tǒng)的一部分，電流互感器安裝在出線側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)套管上兩側(cè)每相上安裝4組CT，出線側(cè)套管共安裝12個CT，中性點(diǎn)側(cè)套管共安裝12個CT。其CT規(guī)格由常規(guī)島設(shè)計(jì)方通過對發(fā)電機(jī)的端電壓、容量和阻抗計(jì)算得到，根據(jù)《電力裝置電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50063-2017條文7.19以及《DL/T866-2015電流互感器和電壓互感器選擇和計(jì)算導(dǎo)則》條文4.2.4中規(guī)定，出于對保護(hù)測量儀表的考慮，可對測量用CT做儀表保安限值的要求，出于此目的，設(shè)計(jì)方在進(jìn)行測量CT選型時考慮采用FS5（即當(dāng)2次電流達(dá)到5倍額定電流時，CT將達(dá)到飽和）的儀表保安系數(shù)，其中位于發(fā)電機(jī)出線側(cè)的3組測量CT（編號為CT5、CT6及CT7）分別用于汽輪機(jī)保護(hù)與控制（MTC）及勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)的1組用于發(fā)電機(jī)功率測量的CT編號為CT4，各組CT容量及變比相同[1]。

1.2 存在的問題及影響分析

在三門核電1、2號機(jī)組首次并網(wǎng)階段，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)測量CT測量發(fā)電機(jī)電流值與故障錄波器（保護(hù)CT）得到的電流值偏差較大，排除了相關(guān)表計(jì)及采樣裝置誤差，并對各保護(hù)電流互感器和測量互感器的二次值及裝置顯示值進(jìn)行核查后發(fā)現(xiàn)各組測量CT電流值接近，各組保護(hù)CT電流值也均接近，在100%功率平臺下，單測量CT電流值比保護(hù)CT電流值大400-600A左右，結(jié)合主變及廠變電度、功率及電流核算，并根據(jù)發(fā)電機(jī)保護(hù)CT（5P20）的測量值推算發(fā)電機(jī)功率值較現(xiàn)有發(fā)電機(jī)功率表指示更加準(zhǔn)確。

以發(fā)電機(jī)機(jī)端保護(hù)CT（編號為CT8）為基準(zhǔn)，計(jì)算不同工況下發(fā)電機(jī)測量CT與保護(hù)CT之間的偏差率，得到保護(hù)CT的偏差率（偏差率=各CT實(shí)測值-CT8實(shí)測值）/CT8實(shí)測值）范圍為-1.26%—1.13%；各組保護(hù)CT之間的實(shí)測值差別并不大，而測量CT的二次實(shí)測值明顯大于保護(hù)CT的二次實(shí)測值，兩者之間的偏差范圍在-0.01%—+3.56%之間，且該偏差隨著電流的增加而不斷增大，在發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行工況下，計(jì)算兩者之間測得的有功功率偏差最大可達(dá)31MW。

根據(jù)核島合同附件章節(jié)規(guī)定，核島廠用電消耗擔(dān)保值為45MW，根據(jù)常規(guī)島主設(shè)備合同附錄8，常規(guī)島廠用電消耗擔(dān)保值為42.2MW，計(jì)算可知單機(jī)組廠用電有功功率應(yīng)小于87.2MW，日耗電量應(yīng)小于209萬kWh，按照發(fā)電機(jī)測量CT計(jì)算發(fā)電量，不考慮電廠BOP母線及輔助鍋爐用電量，滿功率運(yùn)行時1號機(jī)組廠用負(fù)荷日耗電量為255±5kWh，平均有功功率約為106MW，按此計(jì)算廠用電率（綜合廠用電率=（發(fā)電量-關(guān)口電量+外購電量）/發(fā)電量）達(dá)到8.5%，至少超出主合同廠用電擔(dān)保值的21.84%，如采用該測量CT進(jìn)行關(guān)口電能計(jì)量，如按發(fā)電機(jī)有功功率實(shí)際值比測量值偏小約31MW、上網(wǎng)電價0.3元/度進(jìn)行計(jì)算，單臺機(jī)組每年盈利將損失8000余萬元，不利于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能。

1.3 問題原因及解決方案分析

三門核電一期工程發(fā)電機(jī)及其CT由三菱負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)并供貨，在發(fā)現(xiàn)該測量CT問題后，三菱考慮發(fā)電機(jī)磁場及CT鐵芯結(jié)構(gòu)的影響，提供了以下4種解決問題的方案：

方案一：對每組CT增加鋁制護(hù)罩，以減少電磁干擾產(chǎn)生的磁通，從而降低電磁干擾提高CT精度；方案二：CT外罩硅鋼片，原理同方案一；方案三：更換為無FS5要求的測量CT，三菱認(rèn)為該CT受電磁干擾的影響較?。环桨杆模罕Ｗo(hù)級CT二次側(cè)后增加輔助CT，該方案需考慮輔助CT的安裝。

分析發(fā)現(xiàn)，對于前兩種方案，均需要現(xiàn)場有較大空間，而現(xiàn)場發(fā)電機(jī)CT布置緊湊，空間狹小，同時方案二采用的鋼板還需要固定及散熱措施，具體實(shí)施方案更為復(fù)雜且并不能明確改造后的效果，因此，并不建議采用；對于方案四，保護(hù)CT測量值準(zhǔn)確，效果明確，需要考慮輔助CT的安裝，但將保護(hù)與測量CT混用并不適合作為永久變更。由于測量CT選型時考慮采用FS5（即當(dāng)2次電流達(dá)到5倍額定電流時，為了滿足該要求，在結(jié)構(gòu)上，同一變比下測量CT鐵芯截面將小于保護(hù)CT，這就導(dǎo)致測量CT更易受到周圍磁場的干擾[2]。查閱測量CT相關(guān)的電度表計(jì)資料可知電度表可耐受20倍額定電流（按額定短路電流為33847A計(jì)算，該值為677kA）0.5s，而發(fā)電機(jī)對稱短路電流為185kA，因此可以認(rèn)為在發(fā)生發(fā)電機(jī)短路故障時電度表計(jì)并不會損壞，CT取消儀表保安系數(shù)的要求后如發(fā)生短路故障，對所連接儀表及其回路將不會產(chǎn)生干擾，因此理論上方案三是可行的。

2 對機(jī)組的建議方案

目前階段，對于已進(jìn)入商運(yùn)模式的機(jī)組，可考慮采用上述方案三進(jìn)行變更，事實(shí)上，對于三門核電1號機(jī)組，前期已采用將測量CT4的相關(guān)負(fù)載改接至CT08的臨時方案來解決該問題，改接后發(fā)電機(jī)電度表測量值及廠用電率計(jì)算準(zhǔn)確。

傳統(tǒng)上出于防止電子式儀表受到干擾的目的，對測量級CT提出了儀表保安系數(shù)的要求，對比同一變比下的保護(hù)CT，具有儀表保安系數(shù)要求的CT在結(jié)構(gòu)上抗電磁干擾的能力較弱，而實(shí)際目前市場上數(shù)字式儀表均具有較強(qiáng)的抗干擾及暫態(tài)穿越能力。根據(jù)《DL/T866-2015電流互感器和電壓互感器選擇和計(jì)算導(dǎo)則》章節(jié)4.4.1規(guī)定，準(zhǔn)確等級為0.1、0.2、0.5及1的測量用電流互感器，其二次負(fù)荷值范圍不應(yīng)超過“25%-100%額定負(fù)荷”，三門機(jī)組發(fā)電機(jī)測量CT額定容量為100VA，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算測量CT的負(fù)載率在8%至14%之間，較小的負(fù)載率相對可提高CT的抗飽和能力，但該數(shù)值不能滿足CT精度保證值的負(fù)載率要求[3]。

綜上，對于已建成機(jī)組，為了避免測量與保護(hù)CT混用的問題，可以考慮在大修階段安排時間窗口將現(xiàn)有的測量CT更換為無儀表保安系數(shù)要求的測量CT，以實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)功率的準(zhǔn)確測量以及廠用電率的準(zhǔn)確計(jì)算；對于后續(xù)工程及其他大功率機(jī)組，綜合考慮制造難度及成本，在設(shè)計(jì)階段就可對儀表保安系數(shù)不做要求，同時，為了滿足測量CT精度保證值的需求，可以將測量CT額定容量由100VA減小為50VA。