劉育飛

摘 要針對(duì)某核電廠廠用變壓器閃發(fā)冷卻器報(bào)警現(xiàn)象，分別從接線、繼電器、回路設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了分析和排查，查明了冷卻器啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生閃發(fā)報(bào)警的原因，并提出優(yōu)化建議，為廠用變壓器冷卻系統(tǒng)后續(xù)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)提供參考。

關(guān)鍵詞報(bào)警;冷卻器全停;閃發(fā);繼電器

1 問題描述

2018年8月15日16：18，某核電廠1號(hào)機(jī)主控室閃發(fā)報(bào)警“UAT A All of Fans Stopped”。就地檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)廠用變壓器A第一組風(fēng)扇啟動(dòng)，繞組溫度和油溫正常。

2 廠用變壓器及其冷卻系統(tǒng)介紹

變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送至電網(wǎng)，并向廠內(nèi)負(fù)荷供電，是電廠最重要的電氣設(shè)備之一。廠用變壓器（以下簡(jiǎn)稱“廠變”）是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的24kV電壓降壓至10.5kV后向廠內(nèi)中壓母線供電[1]，維持場(chǎng)內(nèi)負(fù)荷運(yùn)行。變壓器冷卻系統(tǒng)是在變壓器運(yùn)行時(shí)將對(duì)變壓器油進(jìn)行冷卻，防止變壓器油溫過高影響變壓器的使用壽命。該核電廠每臺(tái)機(jī)組共2臺(tái)廠變，向6條中壓母線供電。

2.1 廠變主要參數(shù)

廠變其主要參數(shù)如下表：

該廠變于2013年制造，2015年完成調(diào)試，2016年投入運(yùn)行。

2.2 冷卻系統(tǒng)原理

廠變冷卻系統(tǒng)采用自然油循環(huán)自冷和自然油循環(huán)風(fēng)冷，變壓器本體兩側(cè)各一組冷卻器，共計(jì)8個(gè)冷卻風(fēng)扇。冷卻方式分成相互交錯(cuò)的2組，根據(jù)變壓器油溫自動(dòng)啟動(dòng)。第1組風(fēng)扇設(shè)定油溫60℃時(shí)啟動(dòng)，55℃時(shí)停止;第2組設(shè)定油溫65℃時(shí)啟動(dòng)，60℃時(shí)停止。變壓器設(shè)計(jì)頂層最大溫升45K，允許在負(fù)荷不超過67%時(shí)無冷卻風(fēng)扇長(zhǎng)期運(yùn)行。自廠變投運(yùn)以來，本次報(bào)警產(chǎn)生之前該廠變從未根據(jù)油溫自動(dòng)啟動(dòng)冷卻方式。

風(fēng)扇電源主回路圖及冷卻器自動(dòng)啟動(dòng)和報(bào)警回路圖如下：

冷卻器全停信號(hào)初始為跳閘信號(hào)，即冷卻器全停信號(hào)觸發(fā)后延時(shí)1小時(shí)使變壓器跳閘或在20分鐘時(shí)合并油溫超過75℃使變壓器跳閘。2017年廠內(nèi)將冷卻器全停跳閘信號(hào)修改為報(bào)警信號(hào)。

3 故障原因分析

3.1 接線問題

變壓器報(bào)警回路接線錯(cuò)誤，會(huì)直接產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。冷卻器全停信號(hào)為閃發(fā)信號(hào)，若接線錯(cuò)誤冷卻器全停信號(hào)將會(huì)持續(xù)存在，因此可排除接線錯(cuò)誤問題。但報(bào)警回路虛接、接觸不良等問題無法排除，在變壓器運(yùn)行振動(dòng)時(shí)可能會(huì)造成接頭時(shí)通時(shí)斷，產(chǎn)生冷卻器全停信號(hào)。

3.2 繼電器失效

由圖2可知，冷卻器全停信號(hào)是由KA7繼電器發(fā)出的，若KA7失效，則會(huì)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。但報(bào)警信號(hào)為閃發(fā)，可排除KA7繼電器失效問題。

3.3 PLS誤報(bào)

冷卻器全停報(bào)警信號(hào)是上傳到PLS（電廠控制系統(tǒng)）后發(fā)送給主控室的，若PLS系統(tǒng)卡件誤報(bào)，則會(huì)直接將報(bào)警發(fā)至主控室。

3.4 報(bào)警回路設(shè)計(jì)問題

從報(bào)警回路圖可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)扇啟動(dòng)回路和報(bào)警回路共用同一路電源，且報(bào)警回路和風(fēng)扇啟動(dòng)回路有閉鎖，即風(fēng)扇啟動(dòng)后接觸器輔助觸點(diǎn)會(huì)斷開報(bào)警回路，避免報(bào)警。但在風(fēng)扇啟動(dòng)接觸器吸合前，冷卻器報(bào)警繼電器KA7同時(shí)得電，只有在風(fēng)扇接觸器吸合后KA7才會(huì)失電，若報(bào)警接觸器動(dòng)作時(shí)間比KA7慢，則會(huì)閃發(fā)冷卻器全停報(bào)警信號(hào)，需核對(duì)風(fēng)扇啟動(dòng)接觸器和報(bào)警繼電器的動(dòng)作時(shí)間[2]。

4 故障原因確認(rèn)及處理

4.1 原因確認(rèn)

基于上述分析，對(duì)報(bào)警回路的接線、PLS卡件和風(fēng)扇啟動(dòng)接觸器和報(bào)警繼電器的動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行了檢查，檢查發(fā)現(xiàn)報(bào)警回路接線正確，接頭無虛接及松動(dòng)情況。PLS卡件無死機(jī)和接線松動(dòng)情況，就地模擬觸發(fā)冷卻器全停型號(hào)能反饋正確。在模擬油溫啟動(dòng)風(fēng)扇時(shí)，明顯發(fā)現(xiàn)KA7報(bào)警繼電器有吸合再?gòu)?fù)位的動(dòng)作，多次重復(fù)現(xiàn)象一致。進(jìn)一步對(duì)風(fēng)扇啟動(dòng)接觸器和報(bào)警繼電器的動(dòng)作時(shí)間校驗(yàn)，結(jié)果如下：

由上表可以看出，接觸器的動(dòng)作時(shí)間要小于報(bào)警繼電器的動(dòng)作時(shí)間。正常來說接觸器和報(bào)警繼電器同時(shí)得電，接觸器輔助觸點(diǎn)先動(dòng)作，切斷報(bào)警繼電器的電源回路，不會(huì)有冷卻器全停報(bào)警產(chǎn)生。但是也可以發(fā)現(xiàn)，接觸器和繼電器動(dòng)作差的時(shí)間很小，不到5ms，同時(shí)考慮接觸器長(zhǎng)時(shí)間未得電動(dòng)作（投運(yùn)后本次為首次由油溫啟動(dòng)），在長(zhǎng)時(shí)間的靜態(tài)過程中，接觸器可能存在粘連，使得接觸器動(dòng)作時(shí)間延長(zhǎng)，在多次動(dòng)作后恢復(fù)原動(dòng)作速度。同時(shí)結(jié)合檢查過程，確認(rèn)閃發(fā)冷卻器全停報(bào)警的原因?yàn)榻佑|器和繼電器動(dòng)作時(shí)間不匹配。

4.2 改進(jìn)建議

閃發(fā)報(bào)警原因已確認(rèn)，屬于設(shè)計(jì)方面電氣元件動(dòng)作時(shí)間不匹配的問題。因冷卻器全停報(bào)警已修改為報(bào)警信號(hào)，且該報(bào)警不影響變壓器的運(yùn)行，因此無需對(duì)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行修改。

（1）在運(yùn)行規(guī)程中明確閃發(fā)冷卻器全停報(bào)警不影響變壓器運(yùn)行，在發(fā)現(xiàn)閃發(fā)冷卻器全停報(bào)警后就地檢查變壓器冷卻系統(tǒng)運(yùn)行正常。

（2）在后續(xù)機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免使用電氣元件本身動(dòng)作時(shí)間來切除報(bào)警的設(shè)計(jì)，或在報(bào)警回路增加延時(shí)報(bào)警功能，避免誤報(bào)警，提高設(shè)備可靠性。

5 小結(jié)

閃發(fā)報(bào)警問題對(duì)電氣設(shè)備來說對(duì)大型變壓器冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)的閃發(fā)報(bào)警信號(hào)，因報(bào)警狀態(tài)已經(jīng)消失，大多情況下原因已不可查。本文通過對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)閃發(fā)冷卻器全停報(bào)警的分析，找出了冷卻系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)的不足，為后續(xù)變壓器冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備[M].北京：原子能出版社，2010.

[2]張波，李明，錢國(guó)鐘，主變油泵風(fēng)機(jī)全停故障頻繁信號(hào)分析及改進(jìn)措施，電工技術(shù)，2014（2）：67-68.