汪運(yùn)律,陳富杰,陳子明,李戈超,張曉偉,王東博,郭少杰,李 鑫,趙振華,洪琪旭

(中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300)

1 概況

某核電基地500 kV聯(lián)合開(kāi)關(guān)站接入了二廠(chǎng)、三廠(chǎng)共6臺(tái)機(jī)組，4回出線(xiàn)，總輸出容量(上網(wǎng))約380萬(wàn)kW，開(kāi)關(guān)站第一、二串為不完整串，第三～六串為完整串，第一、二串開(kāi)關(guān)容量4000 A，第三～六串12個(gè)開(kāi)關(guān)容量2000 A。出線(xiàn)5413線(xiàn)、5414線(xiàn)為4*LGJ-400/35型導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)截面積為400 mm2，5415線(xiàn)、5416線(xiàn)各由兩段線(xiàn)路組成，一段為4*LGJ-630/45型導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)截面積為630 mm2，另一段為4*AFSZS4 A-400/45型導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)截面積為400 mm2。此外，5413和5414線(xiàn)位于同一個(gè)同塔雙回路通道中，5415線(xiàn)和5416線(xiàn)則同方家山開(kāi)關(guān)站至海寧的5410線(xiàn)位于同塔三回線(xiàn)路通道中。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)華東電力調(diào)控分中心文件《關(guān)于方家山送出線(xiàn)路工程投產(chǎn)后某核電基地聯(lián)合開(kāi)關(guān)站穩(wěn)定控制要求》，這四回出線(xiàn)線(xiàn)路長(zhǎng)期載流能力為2000 A，短時(shí)為2930 A(30 min)，四回出線(xiàn)線(xiàn)路的最大通流容量為2280 MW(P=500×2930×1.732×0.9=228萬(wàn)kW)。

2 問(wèn)題癥結(jié)分析

根據(jù)穩(wěn)定限額要求，正常運(yùn)行方式下，開(kāi)關(guān)站四回出線(xiàn)潮流小于400萬(wàn)kW，大于聯(lián)合開(kāi)關(guān)站的最大輸出容量380萬(wàn)kW，因此正常方式下該穩(wěn)定限額對(duì)于聯(lián)合開(kāi)關(guān)站的運(yùn)行沒(méi)有影響。造成出力受限問(wèn)題主要是由于重要一次設(shè)備檢修引起的穩(wěn)定限額，這包括：

2.1 母線(xiàn)檢修工況

任一母線(xiàn)檢修時(shí)，要求聯(lián)合開(kāi)關(guān)站四回出線(xiàn)潮流不大于310萬(wàn)kW，秦喬5413、5414雙線(xiàn)和秦由5415、秦拳5416雙線(xiàn)潮流均不大于200萬(wàn)kW。

2.2 開(kāi)關(guān)檢修工況

任一回線(xiàn)路相鄰的邊開(kāi)關(guān)或中開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，要求聯(lián)合開(kāi)關(guān)站的四回出線(xiàn)潮流不大于310萬(wàn)kW，相應(yīng)線(xiàn)路所在雙回線(xiàn)路潮流不大于200萬(wàn)kW。

2.3 線(xiàn)路檢修工況

任一回線(xiàn)路檢修且保持另外三個(gè)回路完整串開(kāi)關(guān)閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，聯(lián)合開(kāi)關(guān)站穩(wěn)定限額為228萬(wàn)kW。

2.4 任一回線(xiàn)檢修且同桿雙回線(xiàn)中另一串內(nèi)開(kāi)關(guān)停運(yùn)工況

在停運(yùn)開(kāi)關(guān)與檢修線(xiàn)路的同桿線(xiàn)路相鄰時(shí)，要求聯(lián)合開(kāi)關(guān)站剩下三回線(xiàn)路潮流不大于155萬(wàn)kW；非相鄰時(shí)，三線(xiàn)潮流不大于215萬(wàn)kW。

2.5 問(wèn)題總結(jié)

上述四種工況，每個(gè)換料大修均需檢修線(xiàn)路、主變，頻度高，主變檢修會(huì)引起開(kāi)關(guān)停役，故主要窩電現(xiàn)象在線(xiàn)路檢修和開(kāi)關(guān)檢修中。線(xiàn)路檢修時(shí)接入機(jī)組總發(fā)電容量不大于228萬(wàn)kW，即使線(xiàn)路同串機(jī)組陪停，檢修期間仍需降出力92萬(wàn)kW。開(kāi)關(guān)站四回出線(xiàn)年度停役均超30 d，2010—2013年四年內(nèi)最短31 d，最長(zhǎng)58 d，平均每年45 d，若按穩(wěn)定限額要求，降功率92萬(wàn)kW計(jì)算，線(xiàn)路檢修每年平均窩電9.936億kW·h，另，因主變檢修引起的主變兩側(cè)開(kāi)關(guān)停役時(shí)，四線(xiàn)潮流需小于等于310萬(wàn)kW，考慮二廠(chǎng)兩臺(tái)主變檢修(三廠(chǎng)大修無(wú)影響，停一臺(tái)70萬(wàn)kW)，機(jī)組還需降功率10萬(wàn)kW，檢修窗口按至少7 d考慮，每年平均窩電0.336億kW·h，每年總計(jì)窩電約10.272億kW·h[1]。因此，急需針對(duì)上述問(wèn)題研究對(duì)策，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)站外送能力提升或降低接入發(fā)電容量的改進(jìn)優(yōu)化方案。

3 方案研發(fā)與對(duì)比

針對(duì)線(xiàn)路檢修、開(kāi)關(guān)檢修、母線(xiàn)檢修、任一回線(xiàn)檢修且同桿雙回中另一串內(nèi)開(kāi)關(guān)停運(yùn)引起限額的四個(gè)根本問(wèn)題，研發(fā)出六種解決方案，并進(jìn)行對(duì)比分析，選擇最優(yōu)方案。

3.1 方案1：聯(lián)合開(kāi)關(guān)站增加補(bǔ)充跳機(jī)裝置

在500 kV聯(lián)合開(kāi)關(guān)站增加補(bǔ)充跳機(jī)裝置，其功能在于檢測(cè)四條線(xiàn)路功率，在線(xiàn)路檢修期間，如發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路故障跳閘，立即啟動(dòng)控制策略選擇性切除運(yùn)行機(jī)組，保證線(xiàn)路不超限。因此在安裝補(bǔ)充跳機(jī)裝置后，可較為徹底地解決聯(lián)合開(kāi)關(guān)站送出受限問(wèn)題。導(dǎo)致聯(lián)合開(kāi)關(guān)站送出受限主要原因是線(xiàn)路檢修，補(bǔ)充跳機(jī)裝置切機(jī)策略由常規(guī)島發(fā)變組保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，汽輪機(jī)跳閘出口方式是發(fā)變組保護(hù)設(shè)計(jì)已有動(dòng)作方式，信號(hào)發(fā)送到汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，動(dòng)作于關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門(mén)，調(diào)門(mén)，再熱主汽門(mén)，再熱調(diào)門(mén)，迅速將沖動(dòng)汽源切除，隨后發(fā)電機(jī)正向低功率保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)發(fā)電機(jī)出口斷路器，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)分離。上述動(dòng)作均為汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)能夠承受瞬態(tài)，其動(dòng)作不會(huì)對(duì)常規(guī)島汽輪發(fā)電機(jī)組等重大設(shè)備造成損壞[2]。而甩孤島運(yùn)行方式即滿(mǎn)功率直接跳主變高壓側(cè)斷路器，與電網(wǎng)解列，發(fā)電機(jī)帶廠(chǎng)用電運(yùn)行，此方式解列速度快且可不停機(jī)停堆等待并網(wǎng)，一旦電網(wǎng)允許即可并網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)損失小，本方案可行。

3.2 方案2：對(duì)500 kV 5413/5414出線(xiàn)進(jìn)行擴(kuò)容

因5413/5414線(xiàn)路輸送容量低，如適當(dāng)擴(kuò)容，可大大提升開(kāi)關(guān)站外送能力，從根本上解決問(wèn)題。但更換導(dǎo)線(xiàn)也面臨問(wèn)題：如更換為630 mm2導(dǎo)線(xiàn)，必須更換塔基，工程量、施工周期和費(fèi)用巨大，還牽涉兩條線(xiàn)全停窗口約40 d，故不考慮此方案；如更換為400 mm2導(dǎo)線(xiàn)，不必全部更換塔基，相應(yīng)工程量、施工周期和工程費(fèi)用稍小，但因更換導(dǎo)線(xiàn)需重新對(duì)通道內(nèi)所有桿塔進(jìn)行校核計(jì)算，施工周期約30 d，工程量較大。5413/5414線(xiàn)施工期間，考慮開(kāi)關(guān)站安排1臺(tái)機(jī)組陪停，剩余單回線(xiàn)路將承擔(dān)320萬(wàn)kW送出需求。5415/5416線(xiàn)載流量達(dá)340萬(wàn)kW，線(xiàn)路本身滿(mǎn)足送出需求。5415/5416線(xiàn)中開(kāi)關(guān)潮流達(dá)188萬(wàn)kW，在額定容量155萬(wàn)kW控制下，開(kāi)關(guān)將過(guò)載，機(jī)組仍需降低33萬(wàn)kW，也存在一定窩電現(xiàn)象，本方案不可行。

3.3 方案3：沿海堤新建外送線(xiàn)路通道

500 kV洪明變位于海鹽縣西塘橋境內(nèi)，其有預(yù)留間隔，距某核電基地核電約19 km。某核電基地開(kāi)關(guān)站內(nèi)第1、2串為不完整串，增加開(kāi)關(guān)可滿(mǎn)足新接入1～2條線(xiàn)路。正常運(yùn)行時(shí)，某核電基地—洪明新增線(xiàn)路兩側(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，僅作備用線(xiàn)，在開(kāi)關(guān)站線(xiàn)路檢修時(shí)投運(yùn)。但該方案不足：1)參考華東電網(wǎng)2015年網(wǎng)架規(guī)劃方案，在1回線(xiàn)路檢修，同時(shí)陪停1臺(tái)機(jī)組時(shí)，新增線(xiàn)路將導(dǎo)致某核電基地周邊電網(wǎng)短路電流水平大大提高，需考慮在500 kV電網(wǎng)采取一定控制短路電流措施;2)開(kāi)辟新走廊直接投資成本高，嘉興地區(qū)新建500 kV線(xiàn)路成本超1000萬(wàn)/km。綜上所述，本方案不可行。

3.4 方案4：5422線(xiàn)改接至方家山開(kāi)關(guān)站

在正常方式下，方家山開(kāi)關(guān)站只兩臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組，可再接入1臺(tái)72萬(wàn)kW機(jī)組，仍有一定外送裕度；而在1回線(xiàn)檢修時(shí)安排一臺(tái)機(jī)組陪停，其外送能力為228萬(wàn)kW，方家山開(kāi)關(guān)站不存在窩電問(wèn)題?？紤]1臺(tái)72萬(wàn)kW機(jī)組遷出后，可大大減少線(xiàn)路檢修時(shí)窩電量，但在5413/5414單線(xiàn)運(yùn)行時(shí)(考慮機(jī)組陪停)，剩下4臺(tái)機(jī)組出力約250萬(wàn)kW，按228萬(wàn)kW限額考慮，仍需降出力22萬(wàn)kW。將1臺(tái)機(jī)改接入方家山開(kāi)關(guān)站，可考慮將其接入原來(lái)的第2個(gè)不完整串，使其與王店線(xiàn)路形成一個(gè)完整串；也可考慮在西側(cè)再擴(kuò)建半串接入，本方案技術(shù)可行，但投入較多。

3.5 方案5：兩個(gè)聯(lián)合開(kāi)關(guān)站間加裝聯(lián)絡(luò)線(xiàn)

某核電基地聯(lián)合開(kāi)關(guān)站第1串新增一個(gè)開(kāi)關(guān)，在另一開(kāi)關(guān)站第2串新增一個(gè)開(kāi)關(guān)，使兩個(gè)開(kāi)關(guān)站間增加一條檢修方式備用聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)，保持現(xiàn)有運(yùn)行方式，一旦線(xiàn)路檢修等影響穩(wěn)定限額，再考慮靈活連接。新增設(shè)備在兩個(gè)開(kāi)關(guān)站的安裝空間、場(chǎng)地滿(mǎn)足要求。在正常運(yùn)行方式下，兩聯(lián)合開(kāi)關(guān)站均獨(dú)立運(yùn)行，該聯(lián)絡(luò)線(xiàn)退出，本方案技術(shù)可行，但投入較多。

3.6 方案6：5422線(xiàn)改接至一廠(chǎng)220 kV升壓站

類(lèi)似于方案4，將三廠(chǎng)1臺(tái)機(jī)組改接至一廠(chǎng)220 kV升壓站，目前220 kV升壓站僅可滿(mǎn)足當(dāng)前30萬(wàn)kW機(jī)組送出需求。如改接，需增加兩回出線(xiàn)，這將大大提高220 kV周邊電網(wǎng)短路電流水平，需對(duì)規(guī)劃網(wǎng)架進(jìn)行較大調(diào)整，并需落實(shí)新增線(xiàn)路通道、對(duì)側(cè)站點(diǎn)間隔及新增變壓器、斷路器、出線(xiàn)等設(shè)備，投資費(fèi)用較高，且存在一定水平窩電，故本方案不可行。

通過(guò)上述六個(gè)方案可行性、經(jīng)濟(jì)性、工作量等多角度對(duì)比，最終選出最優(yōu)方案——某核電基地聯(lián)合開(kāi)關(guān)站增加補(bǔ)充跳機(jī)裝置。除該方案外，其他方案都需花費(fèi)上千萬(wàn)元的年費(fèi)用，且無(wú)法徹底解決窩電問(wèn)題，而該方案總投入費(fèi)用最低，且實(shí)施后不存在窩電現(xiàn)象。

4 500 kV聯(lián)合開(kāi)關(guān)站補(bǔ)充跳機(jī)裝置研發(fā)設(shè)計(jì)

4.1 補(bǔ)充跳機(jī)裝置研發(fā)

補(bǔ)充跳機(jī)裝置設(shè)在聯(lián)合開(kāi)關(guān)站，距某核電基地四臺(tái)機(jī)均不到500 m，補(bǔ)充跳機(jī)裝置的出口跳閘信號(hào)可直接通過(guò)電纜送至發(fā)變組保護(hù)間，裝置距三廠(chǎng)兩臺(tái)機(jī)組約3 km，需翻越太妃山，無(wú)法通過(guò)電纜直接接入三廠(chǎng)發(fā)變組保護(hù)，故在三廠(chǎng)安裝一套從柜，主柜和從柜間通過(guò)專(zhuān)用光纖連接，光纖抗干擾性能較好，可有效防止誤動(dòng)。補(bǔ)充路機(jī)裝置配置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 補(bǔ)充跳機(jī)裝置配置示意圖Fig.1 Schematic of the supplementary tripping device configuration

4.2 補(bǔ)充跳機(jī)裝置策略研發(fā)

按《電網(wǎng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》要求，研發(fā)設(shè)計(jì)出某核電基地聯(lián)合開(kāi)關(guān)站限額運(yùn)行應(yīng)對(duì)策略運(yùn)行方式與定值對(duì)照表，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)路、開(kāi)關(guān)或母線(xiàn)停運(yùn)期間，發(fā)生線(xiàn)路故障跳閘時(shí)，立即啟動(dòng)相應(yīng)跳機(jī)策略，保證剩余線(xiàn)路不超限，滿(mǎn)足安全穩(wěn)定導(dǎo)則的要求[3]。策略表(見(jiàn)表1)包括：1)全跳功能壓板對(duì)應(yīng)策略表；2)選跳功能壓板對(duì)應(yīng)策略表；3)某核電基地-喬司、某核電基地-由拳任一線(xiàn)路檢修方式下，某核電基地聯(lián)合開(kāi)關(guān)站內(nèi)開(kāi)關(guān)停役控制定值表；4)正常方式下，某核電基地聯(lián)合開(kāi)關(guān)站內(nèi)開(kāi)關(guān)停役控制定值表；5)500 kV聯(lián)合開(kāi)關(guān)站任一母線(xiàn)停役控制定值表。

4.3 切機(jī)方式設(shè)計(jì)

核電機(jī)組與電網(wǎng)解列可據(jù)不同故障類(lèi)型采用跳汽機(jī)、跳發(fā)電機(jī)出口斷路器并滅磁，見(jiàn)圖2、圖3。跳汽輪機(jī)和正常停機(jī)邏輯一致，先關(guān)閉主汽門(mén)，待正向低功率保護(hù)動(dòng)作后再跳開(kāi)發(fā)電機(jī)出口斷路器滅磁，這種方式相比直接跳發(fā)電機(jī)出口斷路器并滅磁對(duì)發(fā)電機(jī)出口斷路器損傷小，如此不會(huì)造成主變停役，可保證核電基地外部主電源完整；甩孤島運(yùn)行即滿(mǎn)功率直接跳主變高壓側(cè)斷路器與電網(wǎng)解列，發(fā)電機(jī)帶廠(chǎng)用電運(yùn)行，這種方式解列速度快且可以不停機(jī)不停堆等待并網(wǎng)，一旦電網(wǎng)允許即可并網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)損失小。補(bǔ)充跳機(jī)裝置檢測(cè)四條線(xiàn)路的電流、電壓，采用全跳(跳主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān))和選跳(跳汽機(jī))兩種方式。切機(jī)跳閘信號(hào)接口保留在發(fā)變組保護(hù)屏，接口簡(jiǎn)單。切機(jī)跳閘信號(hào)與發(fā)變組保護(hù)的跳機(jī)輸出接點(diǎn)相并接后，啟動(dòng)緊急停機(jī)邏輯。

圖2 汽輪機(jī)跳閘方式示意圖Fig.2 Schematic of the turbine trip mode

圖3 主變高壓側(cè)斷路器跳閘方式示意圖Fig.3 Schematic of the circuit breaker trip modeon the high voltage side of the main transformer

4.4 切機(jī)原則設(shè)計(jì)

核電基地一般雙機(jī)配置，每個(gè)生產(chǎn)單元配置兩臺(tái)機(jī)組，一旦一個(gè)單元的兩臺(tái)機(jī)同時(shí)切掉，將給操縱員帶來(lái)較大壓力，也不利于核安全。因此某核電基地核電補(bǔ)充跳機(jī)裝置第一個(gè)切機(jī)原則即一個(gè)機(jī)組單元一臺(tái)機(jī)參與切機(jī)。某核電基地聯(lián)合開(kāi)關(guān)站接入的六臺(tái)機(jī)組分成三個(gè)生產(chǎn)單元，補(bǔ)充跳機(jī)裝置投跳時(shí)每個(gè)生產(chǎn)單元盡可能僅一臺(tái)機(jī)組被允切。與壓水堆自身特點(diǎn)有關(guān)，壓水堆核電站在壽期末停堆可能造成反應(yīng)堆中毒，不易再次臨界，故允切機(jī)組選擇時(shí)需考慮。允切機(jī)組考慮線(xiàn)路跳閘帶掉運(yùn)行機(jī)組的情況，如Ⅱ母停役時(shí)喬司方向雙線(xiàn)跳閘則某核電基地1號(hào)機(jī)組被自動(dòng)甩孤島運(yùn)行，此時(shí)1號(hào)機(jī)組不再允許切機(jī)，因?yàn)槿缭偾袝?huì)造成機(jī)組失去一路主電源不利于核安全。補(bǔ)充跳機(jī)裝置充分考慮了安全因素，同時(shí)可有效減少核電機(jī)組運(yùn)行瞬態(tài)，提高核電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定性。

4.5 運(yùn)行管理模式設(shè)計(jì)

正常運(yùn)行時(shí)四回線(xiàn)路運(yùn)行，聯(lián)合開(kāi)關(guān)站出力不受限，無(wú)需投入裝置，所有的跳閘壓板退出，裝置投信號(hào)。當(dāng)“機(jī)組+線(xiàn)路檢修”時(shí)，投入兩臺(tái)機(jī)組的壓板，滿(mǎn)足在《電網(wǎng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》對(duì)核電機(jī)組安全送出的需要。當(dāng)一回線(xiàn)路故障檢修，其他機(jī)組正常并網(wǎng)情況下，投入3臺(tái)機(jī)組的壓板，可保持六臺(tái)機(jī)組的功率安全穩(wěn)定送出，又能滿(mǎn)足《電網(wǎng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的要求。當(dāng)母線(xiàn)、開(kāi)關(guān)停役時(shí)，根據(jù)不同的工況和機(jī)組功率水平投入相應(yīng)數(shù)量的機(jī)組。

4.6 防拒動(dòng)與防誤動(dòng)設(shè)計(jì)

500 kV開(kāi)關(guān)站補(bǔ)充跳機(jī)裝置控制主站雙機(jī)配置，并列運(yùn)行，兩套裝置軟硬件上獨(dú)立A/B列雙冗余配置，功能完全相同，兩套裝置間完全獨(dú)立，互不通訊[4]。各執(zhí)行站也單獨(dú)配置，獨(dú)立判斷、執(zhí)行和出口，兩套裝置只要有一套正常即可實(shí)現(xiàn)切機(jī)。每列裝置配備兩個(gè)大功率繼電器，按照“二取二”的邏輯配置，即一套裝置的兩組出口接點(diǎn)串聯(lián)后送至發(fā)變組保護(hù)，避免單一元件故障及電纜信號(hào)干擾觸發(fā)保護(hù)誤動(dòng)[5]，提高裝置的可靠性，類(lèi)似的設(shè)計(jì)在核電基地也多有應(yīng)用。

5 500 kV聯(lián)合開(kāi)關(guān)站補(bǔ)充跳機(jī)裝置分析論證

5.1 補(bǔ)充跳機(jī)裝置可行性

補(bǔ)充跳機(jī)裝置設(shè)計(jì)的切機(jī)方式對(duì)于機(jī)組影響，就安全分析而言等同于汽輪機(jī)故障停運(yùn)瞬態(tài)事件，在最終安全分析報(bào)告中已經(jīng)對(duì)該瞬態(tài)進(jìn)行了計(jì)算分析，分析結(jié)果沒(méi)有超出設(shè)計(jì)允許的限值。常規(guī)島設(shè)計(jì)中補(bǔ)充跳機(jī)裝置切機(jī)策略由常規(guī)島發(fā)變組保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，汽輪機(jī)跳閘方式出口是發(fā)變組保護(hù)設(shè)計(jì)已有動(dòng)作方式，信號(hào)發(fā)送到汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，動(dòng)作于關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門(mén)，調(diào)門(mén)，再熱主汽門(mén)，再熱調(diào)門(mén)，迅速將沖動(dòng)汽源切除，隨后發(fā)電機(jī)正向低功率保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)發(fā)電機(jī)出口斷路器，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的分離。上述動(dòng)作均為汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)能夠承受的瞬態(tài)，其動(dòng)作不會(huì)對(duì)常規(guī)島汽輪發(fā)電機(jī)組等重大設(shè)備造成損壞。從汽輪機(jī)本身分析認(rèn)為汽輪機(jī)跳閘是設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)預(yù)先設(shè)計(jì)考慮過(guò)的故障，相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠保證這種瞬態(tài)下的安全。汽輪機(jī)故障或事故停運(yùn)作為中等頻率設(shè)計(jì)瞬態(tài)，在機(jī)組調(diào)試期間已經(jīng)通過(guò)瞬態(tài)試驗(yàn)(停機(jī)不停堆試驗(yàn))得到驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明：在該設(shè)計(jì)瞬態(tài)下，依靠機(jī)組現(xiàn)有配置能夠?qū)C(jī)組帶到安全穩(wěn)定運(yùn)行工況，正常停機(jī)過(guò)程也多次驗(yàn)證了這種設(shè)計(jì)的安全性。同樣，跳主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)出口方式，甩機(jī)組至孤島運(yùn)行，也為核電基地設(shè)計(jì)允許方式，相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也能夠保證這種瞬態(tài)下的安全。

5.2 補(bǔ)充跳機(jī)裝置的必要性

設(shè)備預(yù)防性檢修每年造成的電力損失巨大，還有開(kāi)關(guān)站GIS設(shè)備十二年檢，將占用較長(zhǎng)的停電窗口；電力系統(tǒng)安全與核電基地的安全是一致的，兩者安全均需保證；某核電基地為18個(gè)月?lián)Q料方式，即每1.5年要進(jìn)行停堆換料，如線(xiàn)路檢修時(shí)機(jī)組陪停將會(huì)造成棄料。

5.3 補(bǔ)充跳機(jī)裝置的可靠性

針對(duì)同桿雙回線(xiàn)路故障的概率上限為5.45×10-8；且裝置采用雙重化冗余配置、大功率重動(dòng)繼電器、每臺(tái)裝置設(shè)計(jì)“二取二”邏輯、設(shè)置多重壓板、異常自檢功能等，詳見(jiàn)圖4。

圖4 補(bǔ)充跳機(jī)裝置配置邏輯圖Fig.4 The configuration logic of the supplementary tripping device

5.4 補(bǔ)充跳機(jī)裝置暫態(tài)穩(wěn)定性

根據(jù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則中標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)開(kāi)關(guān)站一條出線(xiàn)檢修方式下，同桿并架線(xiàn)路異名兩相永久性跨線(xiàn)故障，即最后一條線(xiàn)路帶6臺(tái)機(jī)組，重合閘不成功后雙回線(xiàn)三相同時(shí)跳開(kāi)情況進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定角度校核，結(jié)果滿(mǎn)足要求(見(jiàn)圖5、圖6)。

圖5 5415或5416單出線(xiàn)帶六臺(tái)機(jī)組Fig.5 5415 or 5416 single outlet with six units

圖6 5413或5414單出線(xiàn)帶六臺(tái)機(jī)組Fig.6 5413 or 5414 single outlet with six units

6 500 kV聯(lián)合開(kāi)關(guān)站補(bǔ)充跳機(jī)裝置功能試驗(yàn)驗(yàn)證

項(xiàng)目測(cè)試組對(duì)該項(xiàng)成果進(jìn)行了硬件功能試驗(yàn)(開(kāi)入回路檢查、開(kāi)出回路檢查、中央信號(hào)檢查)和軟件功能試驗(yàn)(元件投停測(cè)試、裝置異常測(cè)試、元件跳閘測(cè)試、出線(xiàn)全跳功能測(cè)試、全跳功能策略表測(cè)試、喬司方向選跳功能策略表測(cè)試、由拳方向選跳功能策略表測(cè)試)等內(nèi)容，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試組認(rèn)為該項(xiàng)成果可根據(jù)限額運(yùn)行應(yīng)對(duì)策略準(zhǔn)確采取相應(yīng)切機(jī)措施，可有效解決聯(lián)合開(kāi)關(guān)站輸送容量受限問(wèn)題，確保電網(wǎng)安全，避免電廠(chǎng)有功功率震蕩。成果研制過(guò)程中遇到的各項(xiàng)問(wèn)題，經(jīng)多次研究討論不斷改進(jìn)，最終研發(fā)出與現(xiàn)場(chǎng)匹配的切機(jī)策略表，再通過(guò)軟件固化到裝置中，實(shí)現(xiàn)裝置經(jīng)策略判斷后執(zhí)行相應(yīng)切機(jī)動(dòng)作。成果應(yīng)用后，各項(xiàng)指標(biāo)均符合原設(shè)計(jì)要求，在確保核安全和電網(wǎng)安全基礎(chǔ)上，能更好地發(fā)揮核電經(jīng)濟(jì)效益。

6.1 硬件功能試驗(yàn)

包含主機(jī)箱開(kāi)入回路、I/O機(jī)箱開(kāi)入回路、主機(jī)箱開(kāi)出回路、I/O機(jī)箱開(kāi)出回路、中央信號(hào)檢查等內(nèi)容，以上試驗(yàn)結(jié)果均合格。

6.2 軟件功能試驗(yàn)

包含元件投停、裝置異常、元件跳閘、出線(xiàn)全跳功能、全跳功能策略、喬司方向選跳功能策略、由拳方向選跳功能策略測(cè)試等內(nèi)容，以上試驗(yàn)結(jié)果均合格。

7 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和保護(hù)配置情況下，裝設(shè)補(bǔ)充跳機(jī)裝置是提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平、充分發(fā)揮電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。補(bǔ)充跳機(jī)裝置在某核電基地投用后，開(kāi)關(guān)站原定降功率92萬(wàn)kW計(jì)劃不再執(zhí)行，不僅能滿(mǎn)足六臺(tái)機(jī)組380萬(wàn)kW輸出容量要求，還解決了電網(wǎng)電力消納和聯(lián)合開(kāi)關(guān)站輸送容量受限問(wèn)題，確保了電網(wǎng)安全穩(wěn)定，避免電廠(chǎng)有功功率震蕩，有效降低電網(wǎng)和核電基地安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。由于本項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)核電基地屬首次自主設(shè)計(jì)、管理補(bǔ)充跳機(jī)裝置，具有良好社會(huì)示范效應(yīng)，隨著出線(xiàn)走廊越發(fā)緊張，以后會(huì)有更多的補(bǔ)充跳機(jī)裝置應(yīng)用于核電基地，后續(xù)可將研發(fā)出的核電基地補(bǔ)充跳機(jī)裝置切機(jī)模式和策略的設(shè)計(jì)思路、運(yùn)行模式、成功經(jīng)驗(yàn)推廣應(yīng)用于出力受限的其他機(jī)組，在確保核安全和電網(wǎng)安全的前提下，挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力，更好的發(fā)揮核電的經(jīng)濟(jì)效益。