核电厂应急柴油发电机的继电保护分析

刘跃

摘 要：应急柴油发电机作为核电厂运行的重要设备，当发生核事故时，能够发挥非常重要的作用，降低核电厂经济损失。一般来说，应急柴油发电机出现非正常运行状态情况下，继电保护装置能够及时做出响应，促使保护正确动作以切除故障，避免柴油机受到更加严重地损害。该文从应急柴油发电机继电保护运行方式入手，选取田湾核电站作为主要研究对象，分析柴油发电机继电保护配置情况，最后提出完善应急柴油发电机继电保护的相关措施，希望为我国核电事业持续、健康发展提供更多参考和支持。

关键词：核电厂 应急柴油发电机 继电保护

中图分类号：TL36 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（a）-0019-02

近年来，能源危机日益严重，且环境污染问题给人们生活带来了更大的压力，在很大程度上阻碍着社会的可持续发展。随着社会各领域的发展，对能源的需求量不断增加，但能源具有不可再生性。基于科学发展观的影响，核能作为清洁能源受到人们的广泛关注，对核能的开发能够有效地缓解能源危机。但受到诸多因素的影响，应急柴油发电机运行中常常发生故障，对核电厂安全生产产生了消极影响。因此加强对核电厂应急柴油发电机继电保护的研究具有非常重要的现实意义。

1 应急柴油发电机继电保护运行方式分析

应急柴油发电机是事故发电机，具有极其特殊的运行方式。因此应急柴油发电机继电保护，应选择合适的运行方式。现阶段，应急柴油发电机主要具有应急与试验两种方式。

1.1 应急方式

对于应急柴油发电机启动来说，具有两个信号，一是6 kV母线电压低于等额定电压40%且时间超过2 s；二是6 kV母线频率在标准范围内且时间超过2 s。当遇到此情况时，确保反应堆的冷却非常重要。因此应急柴油发电机保护会更加强调动作的可靠性，以此来避免保护误动[1]。一般来说，可以采用两套7U T512型微机型差动保护，作为设备的主保护。当遇到故障时，能够立即做出反应，减少对设备的损害。

1.2 试验方式

试验的主要目标是检验设备是否处于正常状态，并在事故状态下启动，如果需要并网带负荷，为了准确反应发电机故障，需要重视对设备保护动作灵敏性的关注。通常，在试验情况下，除了投入两套7U T512型差动保护外，还需要设置综合保护，并配合逆功率保护等，准确、及时地发出保护动作信号。综上来看，对于发电机的两种运行方式，其对应的保护动作等也存在一定差别。

2 保护配置及定值分析

为了提高文章研究针对性，该文选取我国田湾核电站并以其工程中的应急柴油发电机继电保护作为研究对象。其中主要包括两套保护装置，一是7U T512差动保护，二是7U M511综合保护，在实践应用中，具备较为完善的保护功能，能够满足中、小型发电机继电保护的需求。下文将对继电保护的配置及定值进行分析，深入了解柴油发电机的继电保护功能。

我国相关制度明确规定，发电机功率超过1 MW，需要配备差动保護，以此来达到安全生产目标。其中7U T512差动保护，能够对相间、接地等故障做出即时性反应，在设备内部出现故障时可靠动作。在设备运行中，提供差动对应的启动电流动作时间为1 s，启动电流相对较低[2]。对此启动电流要避免最大不平衡电流后，才能够顺利启动。针对设备来说，要想避免在应急情况下保护误动作现象的出现，在继电保护选择时，要适当提高启动电流，一般设置为0.2IN。

通常情况下，7U T512差动保护具备附加制动区，近距离区外故障产生的强大电流，极有可能造成两侧CT饱和度不协调，使得差流现象更为突出。即便动作特性曲线出现较大幅度地上升，在实践运行中都能够避开特殊性。但是严重情况下，依旧会出现保护误动作。因此为了提高保护可靠性，7U T512设置独立的附加制动措施。采取这种方式，当基本保护方式无法做出及时响应时，附加制动能够立即启动，以此来弥补前者存在的不足。

对于7U T512差动保护来说，主要有发电机模式与变压器模式两种。但是后一种模式在运行过程中，会产生二次谐波。一般情况下，当二次谐波含量高于相制动值时，差动保护将被制动。因此只要设备在运行过程中，其中一相符合动作条件，继电器就会发出跳闸指令[3]。为了避免此动作，差动保护中提供一种交叉制动功能，能够在进行一相检测的同时，将三相进行闭锁。但值得注意的是，交叉制动也存在一定弊端，如果变压器空载合闸于故障母线，无论是涌流、还是故障发生在哪一相，保护动作时间都会延迟。基于此，对于交叉制动功能是否真正应用于实践当中，应根据核电厂生产实际工作需求进行判断。相对来说，7U T512差动保护原理较完善，基本考虑到核电厂发电机运行存在的不同问题，并设置了不同的保护方式，从而实现对发电机的有效保护。

3 应急柴油发电机继电保护措施

对于应急柴油发电机的继电保护始终是核电厂日常管理的重点工作。因此要给予足够重视，并采取合理的方式和方法，最大限度上提高继电保护的有效性。

3.1 差动保护措施

发电机差动保护能够在很大程度上降低短路电流。当出现短路时，电流呈现非平衡状态，对应的电流也会发生变化。与此同时，差动保护会在正常情况下对工作电流进行调整，将其控制在与正常电流差距6%范围之内[4]。通过这种方式，能够有效地提高继电保护装置的反应，缩短中间延时效应，并将此作为跳闸信号进行针对性处理后，完善设备应急处理程序，确保柴油发电机组能够始终处于良性循环状态当中，为核电厂的稳定和有序生产提供更多的支持和保障。

3.2 定子接地保护

定子接地保护由悬浮、单点及多点3种接地方式组成。其中第一种接地，是将发电机定子串联到一个接地点上，然后利用牵引导线将电流引入到大地当中。一般情况下，该接地方式没有形成静电回路，如果遇到雷电天气，极有可能对核电厂内部其他结构物产生一定程度的静电飞弧[5]。第二种接地将3个核电设备并联到1条回路当中，然后通过牵引导线将高压电流引入到大地当中，如核电厂中的3个高压系统，分别接入到不同的位置，避免形成静电回路，从而实现对柴油发电机的全方位保护。第三种方式将前两次中的每个设备都进行单独接地处理。如核电厂中主变压器、高低压加热器等电力设备都可以采取单独接地的方式，在此基础上，不仅能够减少接地阻值，还降低设备向外辐射噪音信号，营造良好的运行环境，保证工作人员的人身安全。

4 结语

根据上文所述，核电厂生产过程中，应急柴油发电机占据非常重要的位置。加强对应急柴油发电机的保护，在提高核电厂综合效益等方面发挥着积极作用。该文通过选取田湾核电站作为研究对象，对其中的柴油发电机继电保护进行系统分析和研究，深入了解继电保护功能。并在文章的最后从差动与定子接地两个保护角度提出了设备继电保护的有效策略。随着我国核电事业的不断发展，相关部门还应增加资金、人力投入，不断提高柴油发电机继电保护的有效性，实现对设备的综合管理，缩短继电保护反应时间，不断提高柴油发电机供电的可靠性，从而促使核电厂经济、环境及社会效益的充分发挥。

参考文献

[1] 蒋晓鹏，石岩，李聪.核电厂应急柴油发电机继电保护分析[J].中国核电，2014（1）：14-17.

[2] 杨代强.核电厂应急柴油发电机的电气保护问题研究[J].煤炭技术，2012（12）：192-194.

[3] 毋琦，任莉华，郎爱国，等.核电厂安全级蓄电池质量鉴定相关问题的探讨[J].核动力工程，2015（2）：134-137.

[4] 李颖.核应急柴油发电机组电气系统国产化设计[J].中国核电，2015（3）：225-230.

[5] 梁传富.浅谈国内某核电站机组柴油发电机综合保护装置的应用[J].科技风，2011（10）：62.