某核电厂中压系统母线进线PT改造分析

仲维灿

（中核核电运行管理有限公司，浙江 嘉兴 314300）

某核电6.6kV中压系统母线进线PT初始设计存在不足，进线PT设置在进线柜下方的电缆室内。大修结束后，主变复役时发生PT断相、瞬发等故障，受中压开关柜“五防”功能限制，检修故障时必须将主变、厂变停役，严重影响机组的安全稳定运行。

1 进线PT概述

1.1 进线PT的设置

图1 进线PT柜结构Fig.1 Inlet PT cabinet structure

图2 接线方式Fig.2 Wiring mode

某核电工程LGA～LGF为中压不接地系统，该系统具有以下4个方面的特点：抑制三次谐波电流；发生单相接地故障时，只存在电容电流，无单相短路电流；单相接地情况下，电容电流不超过10A时，系统可带接地点继续运行一段时间；母线PT二次回路装设消谐装置，避免6.6kV系统发生铁磁谐振[1]。

进线PT是保障负荷安全运行的重要设备，不同厂家设计方案也不尽相同。某核电工程中压系统采用厦门ABB开关有限公司生产的UniGear ZS1铠装式金属封闭设备。中压系统母线进线柜包括母线室、低压室、断路器室和电缆室。低压室内配置了SPAJ142C通用过流及接地保护继电器，多功能电度表等[2]。

1.2 进线PT的结构

某中压母线进线PT设置在进线柜下方的电缆室内，PT手车通过可移动式导板进出电缆室。进线PT结构如图1所示。

进线PT采用3个JDZX17-6R型单相电压互感器组合而成。接线方式如图2所示。

进线PT的二次侧包括两个二次绕组，一个开口三角绕组[2]。两个二次绕组分别为高厂变第一套和第二套的分支复压过流保护、分支低频低压保护和为慢切装置提供电压信号，另外还作为中压段多功能表计信号[3]。

图3 发生变形的PT触头Fig.3 Deformed PT contacts

开口三角绕组在发生系统接地故障或短路故障时，出现开口电压，该电压将启动继电器触发接地故障报警信号[4]。

2 进线PT改造

2.1 改造的必要性

2.1.1 设计存在的问题

某核电厂中压6.6kV系统LGA～LGF段母线进线PT手车均安装在进线柜断路器室下方的电缆室内，进线PT的静触头设置在电缆连接母排的尾部。电缆室门与接地刀之间有机械联锁，当PT手车发生故障需要检修时，需要先合进线柜的接地刀，打开电缆室门，然后才能将PT拉出进行检修工作。

OT201大修主变复役时，2LGA段母线进线PT触发断相信号，停役厂变后检查发现PT手车控制线插头松动。

OT102大修主变复役后，1LGE段母线进线PT触发断相故障报警，随后报警消失，数小时后又触发断相故障报警，将厂变停役后检查发现PT一次侧触头发生变形。发生变形的触头如图3所示。

第二次断相故障报警触发前，进线柜附近的泵电源开关柜内的断路器进行了合闸操作。

2.1.2 改造必要性分析

进线PT手车的控制线插头插入槽内，无其他固定方式，也无任何位置反馈信号，现场透过窥视窗也无法观察。

进线PT手车的体积大、质量大，通过倾斜的导板进出电缆室十分不便，PT手车与电缆室内的静触头极易发生非正常接触式碰撞，导致手车触头变形。

上述两次故障均发生在大修后期主变压器复役期间，影响相对较小。若故障发生在机组功率运行工况下，则必须先将主变高压侧500kV GIS母线断开，反应堆置于停堆状态，同时将厂用电源切换到辅助变供电，然后停运主变和厂变，进而才能将PT手车拉出进行检修工作，该情况下的非计划停机检修事件将对电厂造成较大的经济损失。

图4 母线进线柜回路图Fig.4 Busbar inlet cabinet circuit diagram

基于上述背景，为避免此类问题的发生，保障机组的安全可靠的运行，对6.6kV中压系统母线进线采用中置式PT柜取代现有进线PT的功能，以便于在机组功率运行期间，PT发生故障时，在风险可控的条件下，不改变反应堆的运行工况，无需停役主变、厂变即可以进行PT手车检修工作。同时要求对原进线开关柜进行改造，以适应新的应用方式。

2.2 改造方案

2.2.1 改造内容

新增的中置式 PT柜仍采用UniGear ZS1铠装式金属封闭设备，中置式PT柜除母线室、低压室、PT小车室外，还设置了电缆引入和引出室。柜体的电缆室的柜门由特殊螺栓固定。

中置式PT柜内含有PT手车，无地刀等设备，中置式PT柜与原进线柜之间采用电缆连接，低压室内只设有连接所需要的端子排，无继电器等元器件。PT一次侧采用中压电缆从柜底进入，二次侧采用低压电缆从柜顶或柜底进入。从原进线柜移入中置式PT柜内的结构如图4所示。

2.2.2 技术参数和性能

中置式PT柜体的尺寸为宽×深×高：860mm×2200mm×1390mm，PT柜仍采用系统中性点不接地的方式。柜体满足燃弧试验、抗氧化、耐腐蚀功能和凝露试验等指标要求。柜体内的接地母线采用最小截面为30mm×8mm的铜排。

中置式PT柜面板释压板上装设压力开关，柜内设电加热器。柜体需设置容性分压装置以及带电显示器，清晰地指示电缆侧是否带电。当允许检查和进入开关柜内更换一次熔断器时，电压互感器与一次熔断器完全隔离，为防止铁磁谐振过电压[5]，柜内设有消谐装置。

与之前的PT手车通过导板进出电缆室相比，新增的开关小车的推进、抽出灵活方便，对低压室和PT手车触头无冲击影响，并且可与同型号、同规格、同参数的开关小车进行互换。

PT手车在柜体中的工作位置、试验位置和断开位置有明显的区别，手车的位置开关串入输出电压前，增加工作位置信号指示灯，如图5所示。

各位置均能自动锁位和安全接地，为保证检修安全，在一次插头上装有触头盒及挡板，并能自动进行开闭。

中置式PT二次侧设有两个二次绕组，一个开口三角绕组，与原进线PT参数保持一致，每个绕组对应一根二次电缆。中置PT手车与进线接地开关间需设置机械钥匙联锁。

3 改造后的设备特点

3.1 PT手车

图5 工作位置信号指示Fig.5 Working position signal indication

图6 改造前后PT手车的结构Fig.6 Structure of PT Handcart before and after retrofit

改造前进线PT手车设置在电缆室，改造后，PT手车位于柜体中部的手车室内。改造前进线PT手车与中置式PT手车的结构如图6所示。

改造前进线PT手车极易与室内静触头发生非正常接触碰撞，导致触头变形。中置式PT手车利用维修小车进出手车室，避免了手车触头碰撞的情况。

针对改造前进线PT手车触头多次发生扭曲变形的情况，新增的中置式PT也对手车触头进行了优化，优化前后PT手车触头的结构如图7所示。

相比于原进线柜PT手车，中置式PT手车触头的梅花触指增加了厚度也增加了弹簧个数，使手车触头与静触头之间更加得紧固。

中置式PT手车的控制线插头为航空插头，原进线PT与中置式PT手车的控制线插头如图8所示。

将中置式PT手车摇至工作位置时，航空插头机械闭锁，确保航空插头在运行中可靠不松脱，而原进线PT的二次插头无任何固定方式。

3.2 钥匙联锁机构的变化

原进线柜内PT手车与接地刀无机械联锁，新增中置式PT柜后，为适应新的运行方式对原进线开关柜的机械联锁结构做出了对应的更改。增加中置式PT锁分的联锁逻辑，以保证PT手车只有在接地刀分闸时方可摇至工作位置。改造前后原进线柜的联锁机构如图9所示。

图7 改造前后PT手车触头的结构Fig.7 Structure of PT handcart contacts before and after retrofit

图8 PT手车的控制线插头Fig.8 Control line plugs for PT Handcart

图9 改造前后的进线柜联锁机构Fig.9 The interlocking mechanism of the inlet cabinet before and after the transformation

表1 改造前后的联锁状态Table 1 Interlock status before and after retrofit

表2 PT手车检修步骤Table 2 PT handcart overhaul steps

上方的钥匙仍为进线柜与发电机出口断路器之间的地刀锁合联锁，下方的钥匙是与新增中置式PT之间的地刀锁分联锁。改造前后的联锁状态如表1所示。

3.3 PT柜的检修

中压进线PT改造为中置式PT柜后，反应堆功率运行工况期间，若PT手车发生故障时，首先断开PT二次回路中相应的开关，将相关的电压保护信号闭锁，然后逆时针摇动手柄将PT手车由工作位置摇至试验位置，打开柜门后即可将PT手车拉出柜外进行检修工作。此时，检修工作不影响反应堆的运行工况。若PT手车在机组停役大修期间发生故障，此时，只需打开柜门将处于隔离位置的PT手车拉出柜外进行检修工作。改造前后检修PT手车的步骤如表2所示。

4 结论

某核电将中压母线进线柜下方电缆室内的进线PT改造为中置式PT柜，消除了原进线PT手车发生控制线插头松动，触头变形等故障的隐患。避免了机组功率运行期间，PT手车发生故障需要检修时，必须先将反应堆停堆、主变停役的问题。保障机组的稳定运行的同时，也产生了潜在的经济效益。