關(guān)于附加柴油發(fā)電機(jī)報警閃發(fā)跳閘問題及處理措施

陳偉民 李志碩

福建福清核電有限公司 福建福清 350300

某核電廠廠區(qū)附加電源柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成的廠區(qū)附加電源系統(tǒng)，具有在全廠斷電的基準(zhǔn)事故狀態(tài)下，為所需的核輔助設(shè)備供電的后備功能，同時也作為應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組故障或者檢修時的替代柴油機(jī)，保證了廠區(qū)供電電源的可靠性。因此，附加電源柴油發(fā)電機(jī)組的可用性是保證核電站運(yùn)行安全的重要手段。本文在附加柴油發(fā)電機(jī)邏輯原理的基礎(chǔ)上，對調(diào)試試驗期間出現(xiàn)的異常報警進(jìn)行分析和提供處理措施，保證廠區(qū)附加電源系統(tǒng)的可用性。

1 附加電源柴油發(fā)電機(jī)組邏輯概述

廠區(qū)附加柴油機(jī)組的保護(hù)包括：差動保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、90%定子接地故障保護(hù)、失磁保護(hù)、逆功率保護(hù)、低電壓保護(hù)等，其中差動保護(hù)、過流保護(hù)、失磁和逆功率保護(hù)都是直接動作于GCB；而過負(fù)荷只作用于CCB，不跳發(fā)電機(jī)出口斷路器；低電壓保護(hù)則通過三取二邏輯和轉(zhuǎn)速>80%邏輯相與，出口GCB；以上保護(hù)均產(chǎn)生報警送主控，通知運(yùn)行人員。

實際上附加柴油機(jī)的邏輯部分非常復(fù)雜，除了保護(hù)邏輯外，還有龐大的控制邏輯，包括應(yīng)急啟動、啟動順序、調(diào)速控制、發(fā)電機(jī)溫度控制等，其中停機(jī)序列，如圖1所示，包括緊急停機(jī)記憶、正常跳閘停機(jī)記憶開和緊急停機(jī)記憶關(guān)、手動停機(jī)和緊急停機(jī)記憶關(guān)等邏輯。當(dāng)柴油機(jī)啟動時，所有觸發(fā)以上相關(guān)記憶的邏輯，都將會關(guān)閉啟機(jī)記憶，從而導(dǎo)致一系列子系統(tǒng)關(guān)閉，最后啟機(jī)失敗。

圖1 停機(jī)序列概述

2 問題分析

2.1 問題概述

某核電廠廠區(qū)附加電源系統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)組的空載勵磁補(bǔ)充試驗期間，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)啟機(jī)時，工控機(jī)中出現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)的軸承溫度監(jiān)測閃發(fā)報警導(dǎo)致停機(jī)，且工控機(jī)上定子繞組溫度監(jiān)測存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。具體問題如下：顯示定子繞組溫度544MT、軸承溫度545MT、推力軸承溫度527MT、恒溫閥出口滑油溫度206MT閃發(fā)報警導(dǎo)致柴油機(jī)停機(jī)，啟機(jī)失敗；試驗期間伴隨有定子繞組溫度537MT顯示存在波動[1]。

2.2 跳閘停機(jī)邏輯分析論證

544MT、545MT、527MT等均為附加柴油發(fā)電機(jī)組軸承附近的溫度探頭，作為監(jiān)視柴油發(fā)電機(jī)定子繞組和軸承溫度的傳感器，將溫度轉(zhuǎn)換為4～20mA量送入保護(hù)。根據(jù)控制邏輯圖（部分見圖2），當(dāng)544MT檢測到溫度大于130℃時會發(fā)出發(fā)電機(jī)定子繞組溫度高高報警并記錄事件日志，將信號送入DCS，且伴隨普通跳閘信號，該信號將會導(dǎo)致普通跳閘記憶開導(dǎo)致最終的跳閘。

圖2 544MT和545MT跳閘邏輯

經(jīng)過比較，其他包括206MT和527MT跳閘的邏輯與544MT閃發(fā)導(dǎo)致跳閘的邏輯一樣，只是涉及普通跳閘信號的定值不同，且這些信號為機(jī)械保護(hù)，即直接通過定值設(shè)定和簡單的可靠的邏輯之后送入不同平臺，完成動作。

通過上述分析，只要相關(guān)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值，報警跳閘屬于保護(hù)，但是試驗現(xiàn)象表明，當(dāng)啟機(jī)過程中同步監(jiān)測各軸承溫度即544MT等溫度報警閃發(fā)時，工控機(jī)上顯示的值為50℃～70℃之間，溫度在正常范圍之內(nèi)，且柴油機(jī)內(nèi)軸承溫度不可能會突變。因此考慮為信號回路故障，且該故障為瞬間間歇性故障。

2.3 現(xiàn)場試驗錄波

通過上述分析，結(jié)合附加柴油發(fā)電機(jī)組電氣控制柜內(nèi)使用的NI模塊的抗干擾能力較差，判斷MT報警閃發(fā)導(dǎo)致跳閘停機(jī)的原因為電磁干擾引起信號波動觸發(fā)柴油機(jī)組普通跳閘信號。在實驗過程中通過對相關(guān)溫度監(jiān)視信號回路進(jìn)行錄波，如圖3所示。

圖3 PLC信號錄波

通過觀察波形，541MT信號在3879ms到3979ms之間在一個尖峰，峰值遠(yuǎn)大于正常值，且持續(xù)的時間極短，在3ms左右，存在瞬間突發(fā)性，對于信號通道而言，該尖峰足以觸發(fā)相關(guān)溫度監(jiān)視器的報警跳閘信號。

結(jié)合DY現(xiàn)場實際情況，544MT-527MT均為柴油發(fā)電機(jī)組軸承附近溫度探頭。啟機(jī)過程中同步監(jiān)測各軸承溫度正常（50-70℃），結(jié)合NI硬件的本身特點及工作環(huán)境，判斷為NI模塊抗干擾能力差，濾波功能設(shè)置存在問題，電磁干擾觸發(fā)停機(jī)[2]。

3 解決方案

通過分析該相關(guān)溫度報警閃發(fā)導(dǎo)致跳閘停機(jī)的原因后，鑒于附加柴油發(fā)電機(jī)組在核電站安上的重要性，不改變已有的程序和邏輯的基礎(chǔ)上，針對NI抗干擾能力問題，采取相關(guān)措施如下：

檢查MT溫度信號等回路屏蔽層及電控柜接地接地MT等溫度信號電纜屏蔽層兩段接地良好，電控柜接地正確。

增加電磁干擾隔離模塊，如圖4所示；

同時調(diào)整RTD模塊（電阻溫度監(jiān)測器）的采樣頻率，即將模塊的模式從高速模式修改為高分辨率模式（高速模式，采樣頻率為2．5ms；高分辨率模式200ms）。

針對濾波功能設(shè)置存在問題采取相關(guān)措施為：增加濾波功能，去除波形毛刺

通過上述行動措施再次啟機(jī)，廠區(qū)附加柴油發(fā)電機(jī)組的軸承各溫度監(jiān)視檢測模塊顯示正常，且未發(fā)生報警閃發(fā)，多次試驗錄波顯示波形正常[3]。

4 結(jié)語

作為6．6kV廠區(qū)附加電源，關(guān)系到整個核電站的安全性和可靠性，能否正常響應(yīng)啟機(jī)關(guān)系重大。在本次空載勵磁補(bǔ)充試驗期間出現(xiàn)的定子繞組溫度544MT、軸承溫度545MT、推力軸承溫度527MT、恒溫閥出口滑油溫度206MT閃發(fā)報警導(dǎo)致柴油機(jī)停機(jī)，伴隨有定子繞組溫度537MT顯示存在波動問題，通過對應(yīng)行動措施驗證該問題是由于所使用的NI受到電磁干擾，且濾波功能設(shè)置存在問題，導(dǎo)致的觸發(fā)停機(jī)。

圖4 537MT隔離模塊

同時作為同行電廠的相關(guān)經(jīng)驗反饋，對該問題提出調(diào)試項目改進(jìn)，確保6．6kV廠區(qū)附加電源柴油機(jī)組的穩(wěn)定性和安全可靠性。通過上述方案的應(yīng)用，附加柴油發(fā)電機(jī)組主軸承相關(guān)溫度檢測正常，無報警閃發(fā)。