三门核电站充电器带载异常分析及处理

郑必龙

（

三门核电有限公司， 浙江 三门 317112）

三门核电站充电器带载异常分析及处理

郑必龙

（

三门核电有限公司， 浙江 三门 317112）

针对三门核电站SDC型充电器进行带载试验时，发生的带载异常的原因进行分析，分别从充电器输出电源、回路接线、负载箱容量、负载箱自身故障等方面进行检查和试验，查找导致异常的原因，并最终消除故障。

容量；参数设置

核电厂直流系统负责向电厂仪表、控制、监测和其他执行用于电厂启动、正常运行和紧急停堆等重要功能所必须的设备提供不间断电源。另外，在失去厂外和厂内交流电源的情况下，直流蓄电池也能为重要或应急负荷持续提供至少2 h的电源。三门核电站2号机组核岛区域直流系统包括充电器柜、固定式蓄电池、直流开关柜、直流配电盘等变流、监控和保护设备。本文主要介绍三门核电站2号机组SDC型充电器调试过程中，在对充电器进行带载试验时，负载电流和电压波形出现异常的问题。

1　充电器作用及工作原理

1.1充电器简介

三门核电站2号机组核岛区域共配置有5台充电器，4台正常工作充电器在正常状况下为厂内直流负荷供电，同时为直流系统蓄电池浮充电，事故恢复后为蓄电池均衡充电或补充电。1台备用充电器在4台正常工作充电器发生故障时提供备用。直流充电器设备采用的是瑞士GTOR的SDC 220-700型充电器，其技术参数见表1。

1.2充电器的工作原理

正常运行情况下，交流电源通过匹配的整流输入变压器T001，将合适的市电送至6脉冲的相控整流器A030，整流器补偿市电电压波动及负载变化，保持输出直流电压稳定。市电中的交流谐波成分经过滤波电路中的电抗器L001和直流电容组件CB02进行滤除，整流器为负载提供直流电源，同时电池DB02也保持在备用状态，如图1所示。

表1　SDC 220-700型充电器技术参数T able 1　T echnical parameters of SDC's 220-700 charger

在整流器或市电输入故障情况下，负载不再由整流器供电。此时，连接于直流电路上的DB02电池组，自动通过F027熔断器、Q002断路器，不间断地向负载供电。

图1　充电器原理图Fig.1　T he principle diagram of the charger

2　故障原因分析及处理

2.1故障描述

2015年6月，三门核电站2号机3号充电器在进行带载试验过程中，带载试验执行至第4挡280A时出现负载接触器吸合失效且负载电流突升突降，并在第1挡350 A和第6挡420 A时开始出现系统震荡，负载电流在0A至700 A间震荡。

为便于对比，又对1号充电器进行带载试验，在相同的条件下，1号充电器执行至第4挡也出现同样的问题，并且负载箱在切换电阻时，接触器频繁动作，接触器吸合和释放时伴随弧光，负载挡位切换紊乱。

2.2故障分析

根据负载箱原理及故障现象，分别从充电器输出电源、回路接线、负载箱容量、负载箱故障等几方面分析故障的可能原因，具体包括以下几个方面。

2.2.1充电器输出电源超出限制

当充电器输出电源存在电压偏高（低）或电源输出不稳定时，影响负载箱对电压信号的采集，导致负载箱频繁切换电阻。根据设计要求，充电器输出电压为232 V（1±1%）。

2.2.2接线不满足要求

负载箱所产生的电流与电压和回路中的电阻比值有关，假设输出电压一定，则输出的电流与回路中的电阻成反比，如果回路电流出现震荡，可以判定是回路中的阻值不恒定，所以导致回路电阻不恒定的原因有电缆连接松动，接触电阻过大。

2.2.3操作或接线方式不正确

操作或接线方式不正确，可能导致负载箱控制逻辑混乱，负载箱切换功能失效。

2.2.4负载箱故障

根据现象判断，导致电流震荡的可能原因有以下几种：1） 负载箱容量不满足充电器带载要求；2） 并行拼接的电阻故障或切换功能失效。Alber负载是通过BCT—2000放电仪来调节负载箱的电阻来维持电流的恒定输出，若负载箱内的电阻切换失效，将影响负载箱工作的可靠性；3） 负载箱温度过高。测得负载箱最高温度达90 ℃，可能造成负载箱控制系统故障。

2.3故障处理

2.3.1充电器输出电源超出限制

查看充电器操作面板上的电压，与充电器输出的实际电压相比较，电压值一致，电压为232.1 V，符合设定的输出电流232 V（1±1%）的标准，因此，可排除因充电器输出电源超出限制导致的故障。

2.3.2接线不满足要求

根据厂家提供的螺栓力矩值，对负载箱和充电器两端电缆的力矩值进行检查，力矩值符合要求，因此，排除因接线不满足要求导致的故障。

2.3.3操作/接线方式不正确

联系厂家人员提供正确的负载箱操作步骤和接线方式，并与现场作对比。现场的操作步骤和接线方式与厂家要求的一致。因此，排除因操作/接线方式不正确导致的故障。

2.3.4负载箱故障

1） 负载箱容量不满足要求。负载箱模拟直流的最大负荷为750 A，负载箱型号是Alber 1NS—SV250/750，而实际的输出电流最大为720A，满足负载箱模拟输出范围，因此排除；

2） 并行拼接的电阻故障或切换功能失效。使用负载箱诊断功能，对负载箱进行手动模式加载，测试数据Step1至Step13电阻值大约是前一个Step电阻值的一半，Step14至Step16无接触器和电阻片，阻值为0 Ω，测试结果表明负载箱的电阻值正常，相关数据见表2。

3） 负载箱温度过高。对负载箱底部的8组风扇进行检查，发现有其中有一组风扇故障，为保证散热正常，现场使用1台大功率的排风机为负载箱散热。再次对充电器进行试验，但试验结果变化不大，带载试验执行至第4挡280 A时，同样出现电流突升突降的问题，故负载箱温度过高不是导致电流震荡的根本原因。

表2　负载箱阻值测量数据T able 2 　Measurements for the resistance of load cases

由以上排查情况可知，操作步骤及设备本身并无问题，故判断是负载箱参数设置存在问题，造成负载箱电流震荡。

通过与厂家提供的负载箱设置参数进行比较，发现在BCT-2000系统参数设置里，SET UP中LOAD BANK的二进制参数设置存在问题，相关数据见表3。

表3　负载箱Step1-16新/旧二进制值对比T able 3　New/old binary values for load cases of Step1-16

表3中主要更改的参数是Step14、Step15、Step16，将其值改从700、720、630改为0，重新验证试验3号充电器带载功能，发现充电器带恢复载功能，经分析，负载箱Step1至Step16的二进制值代表16种不同的电阻值，负载箱是通过系统分流器采集的实际电流与总电压计算出每一步的电阻，并自动选择相应Step电阻来维持电流恒定。而负载的Step14至Step16是无电阻的Step，其参数由“0”改为700、720、630时，系统默认为有电阻的Step，导致系统在自动选择Step时，选择了Step14至Step16发生失步，故负载箱电阻频繁动作，造成电流震荡。

3　结束语

本文通过对三门核电站充电器带载震荡的分析，得出其根本原因是充电器带载时，负载箱控制软件发生失步，造成负载箱切换功能失效，从而导致充电器带载异常。因此，在今后调试过程中，若发现有来源于国外的仪器或设备，需对其参数进行重点检查与核对，减少类似故障的发生。

［1］ 陈巩. 电力工程直流电源可靠性研究［M］.北京：中国电力出版社，2005，09.（CHEN Fan. Study on Reliable DC Power Supply for Electric Power Project［M］. Beijing： China Electric Power Press，Sept. 2005，09. ）

［2］ 陈颖，等.大功率蓄电池组充电器主电路设计［M］.湖南：大功率变流技术，2009，02.（CHEN Ying et. al. The Main Circuit Design for Large Power Battery Charger［M］. Hunan： Large Power AC Technique， Feb. 2009，02. ）

The Power Charger with Abnormal Load Analysis and Processing of Sanmen Nuclear Power Company

ZHENG Bi-long
（Sanmen Nuclear Power Company， Sanmen of Zhejiang Prov. 317112，China）

For sanmen nuclear power charger SDC type belt load test， this paper analyzes the causes of abnormality happened on load， respectively from the charger output power supply，circuit wiring， load capacity， load cases of check and test their own fault， etc， to find the causes of abnormality， and eventually eliminating the fault.

capacity； parameter settings

TL24 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）02-0168-04

TL24

A

1674-1617（2016）02-0168-04

2016-01-26

郑必龙（1989—），男，湖北鄂州人，助理工程师，本科，从事直流及UPS系统调试及维护工作。