陳琛 董萃偲
關(guān)鍵詞:華龍一號;主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺;繼電保護(hù)
1 背景簡述
中國自20世紀(jì)80年代引進(jìn)國外核電技術(shù)后,通過消化、吸收、創(chuàng)新,全面實(shí)現(xiàn)了核電自主設(shè)計(jì)、自主建設(shè)、自主運(yùn)營,并跨入了“自主創(chuàng)造”的新階段。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電技術(shù)“華龍一號”隨之應(yīng)運(yùn)而生[1]。
本文介紹了主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺供電方案,敘述了主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺的繼電保護(hù)配置,給出高阻抗差動繼電器的整定方法及算例。
2 主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺供電方案簡介
在熱機(jī)修廠房中設(shè)立2面7RCS段中壓配電盤為主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺供電,中壓盤采用一進(jìn)一出接線,不設(shè)進(jìn)線斷路器。主冷卻劑泵電機(jī)滿載功率7.5MW,空載功率1.63MW,額定電壓6.6kV,滿載電流749A,空載電流163A,啟動電流3700A,啟動時間16s。試驗(yàn)時電機(jī)僅空載運(yùn)行。
7RCS段中壓盤電源取自公用中壓配電間6.6kV中壓盤7ESR段。最小運(yùn)行方式下,7ESR段母線兩相短路電流為19490.0A;最大運(yùn)行方式下,7ESR母線三相短路電流為23954.8A。
3 7RCS段中壓繼電保護(hù)整定
根據(jù)文獻(xiàn)[3],3-10kV容量大于2000kW的異步電動機(jī)應(yīng)配置差動保護(hù)、過電流保護(hù)、低電壓保護(hù)、單相接地保護(hù)。
3.1 高阻抗差動保護(hù)
繼電器動作電壓整定,必須按照最不利的CT飽和情況和躲過最大穿越性故障電流選擇,以保證繼電器不誤動。取1.3倍電動機(jī)最大啟動電流Iq作為最大穿越性電流,一端CT飽和繼電器不誤動,忽略飽和CT二次漏抗,繼電器動作電壓滿足:
當(dāng)電動機(jī)發(fā)生保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時,流過故障電流的CT為高阻抗差動繼電器提供電壓。為保證區(qū)內(nèi)故障時,CT能夠提供足夠的動作電壓,CT的勵磁拐點(diǎn)電壓Uk應(yīng)為繼電器動作電壓Uop的兩倍左右。即
取Uop=43V,設(shè)置高阻抗差動繼電器UN=50V,則電壓整定值為0.86UN。
3.2 過電流保護(hù)
根據(jù)文獻(xiàn)[3],電動機(jī)過電流保護(hù)動作電流為:
Krel為可靠系數(shù),取1.2;
Kcon為接線系數(shù),取1.0;
IrM為電動機(jī)額定電流,單位A;
Kr為繼電器返回系數(shù),取0.9;
nTA為CT變比;
由于主冷卻劑泵電機(jī)僅工作在空載狀態(tài),則電動機(jī)額定電流選其空載時額定電流值。
過電流保護(hù)的動作時限,需要躲過電動機(jī)啟動時間,其動作時限為:
則top取18s。其中tst為電動機(jī)實(shí)際啟動時間。考慮到主冷卻劑泵電機(jī)空載運(yùn)行時會低于滿載運(yùn)行啟動時間,現(xiàn)場可根據(jù)實(shí)際空載試驗(yàn)結(jié)果對動作時限進(jìn)行調(diào)整。
3.3 低電壓保護(hù)
根據(jù)文獻(xiàn)[3],電動機(jī)應(yīng)裝設(shè)0.5s時限的低電壓保護(hù),保護(hù)動作電壓應(yīng)為額定電壓的65%-70%。
3.4 單相接地保護(hù)
根據(jù)文獻(xiàn)[3],單相接地電流大于5A時裝設(shè)單相接地保護(hù),單相接地電流5-10A時動作于跳閘或信號。本項(xiàng)目中壓廠用電為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),將單相接地電流值整定為5A,繼電器動作于信號。
4 7SER段中壓繼電保護(hù)整定
根據(jù)文獻(xiàn)[3],配電回路需要配置無時限/帶時限電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、單相接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。
4.1 電流速斷保護(hù)
根據(jù)文獻(xiàn)[3],無時限電流速斷保護(hù)裝置的動作電流應(yīng)躲過線路末端短路時最大三相短路電流,即
保護(hù)裝置靈敏系數(shù)計(jì)算為0.8,小于1.5。無時限電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)不滿足要求。由于下游負(fù)荷為空載運(yùn)行,但是其啟動電流大,考慮到CT準(zhǔn)確級及誤差限制,為防止保護(hù)繞組進(jìn)入飽和狀態(tài),將一次動作電流取20倍CT額定電流,即二次動作電流為20A??紤]與下游主保護(hù)之間的配合,取時間級差0.2s。此時,帶時限電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)計(jì)算為3.25。
Krel為可靠系數(shù),取1.3;
Kcon為接線系數(shù),取1.0;
為最大運(yùn)行方式下線路末端三相短路電流初始值,經(jīng)計(jì)算為18.6734kA;
nTA為CT變比;
4.2 過電流保護(hù)
根據(jù)文獻(xiàn)[3],為躲過下游電動機(jī)啟動電流,取電動機(jī)啟動電流為線路過負(fù)荷電流。則過電流保護(hù)動作電流值為:
過電流保護(hù)同時也為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。此時,過電流保護(hù)靈敏系數(shù)為3.12。滿足規(guī)定要求。
Krel為可靠系數(shù),取1.2;
為返回系數(shù),取0.9;
為線路過負(fù)荷(包括電動機(jī)啟動所引起的)電流,單位A;
5 總結(jié)
本文詳細(xì)介紹了 “華龍一號”核電機(jī)組主冷卻劑泵試驗(yàn)平臺配電方案和繼電保護(hù)整定過程。這為其他工程中高阻抗差動保護(hù)整定提供了依據(jù)。隨著“華龍一號”核電機(jī)組在國內(nèi)外落地,在不久的將來,“華龍一號”必將乘勢騰飛。
參考文獻(xiàn):
[1]邰江. “華龍一號”安全特性分析[J]. 中國核電,2015, 04:293-299.