AP1000电厂凝泵B电机误启动故障分析

摘要：基于某AP1000电厂调试期间的凝结水泵B电机误启动案例，分析了凝结水泵电机自启动逻辑，阐明了中压电气保护装置SEL710的TRIP信号导致电机误启动的原因，从技术方面给出了改进建议。

关键词：误启动;自启动命令;电气故障跳闸

1    事件描述

电厂1号机组常规岛共配备3台凝结水泵[1]（凝结水泵A/B/C），电厂正常运行时两台投入运行，一台作为热备用。

调试试验活动中，主控室操纵人员在将要执行1号机组常规岛凝结水泵B中压电机点动（JOG）时，发现凝结水泵B电机的操作界面显示灰色，为可不操作状态。主控室操纵员点选了“RESET”（复归）按钮，希望能切换至可操作画面;但在点选“RESET”（复归）按钮之后，凝结水泵B电机发生了预期之外的误启动。工作负责人在就地发现凝结水泵B电机误启动之后，紧急通知主控室操纵员断开凝结水泵B电机中压断路器。主控室操纵员在接到工作负责人的紧急停泵指令后，手动点选“STOP”（停止）按钮，凝结水泵B电机中压断路器分闸，但该断路器在分闸之后又马上合闸，凝结水泵B电机第二次误启动。此时现场人员初步判断凝结水泵B电机的自启动逻辑可能存在问题，在找到该电机误启动的具体原因之前，主控室操纵员在后台先将凝结水泵B电机置于“LOCK”（闭锁）状态，以防止该电机再次误启动，并通知相关电气/仪控系统工程师进行问题查找和原因分析。试验活动中，现场人员严格按照程序及应急方案执行，在就地设备进行检查时，将中压断路器置于安全位置，在电机点动和空载之前，清理现场，疏散人员，因此此次凝结水泵B电机的误启动未对人员和设备造成损害。

2    电动机误启动原因分析

2.1    凝结水泵B电机启动逻辑

凝结水泵B电机启动逻辑如图1所示。由启动逻辑可知，启动可以分为人为启动和非人为启动两大类。人为启动由主控室操纵员人为发出点动（JOG）或启动（ON）命令。

非人为启动又分为两种情况：

（1）凝结水泵出口压力低导致的启动。逻辑为B泵电机处于自动模式（AUTO），A、C泵电机已经至少有一台处于运行状态，且凝结水泵出口压力低于定值，此时B泵电机将启动。

（2）凝结水泵电机跳闸（TRIP）引起的自启动。逻辑为B泵电机自启动命令（AUTO START COMMAND）发出。

该次调试活动中，主控室操纵员未发出控制命令凝结水泵B电机就自行启动，因此不属于人为启动;凝结水泵A、C电机均处于停机状态，不满足非人为启动中的第（1）种情况，据此初步判断该次凝结水泵B电机误启动属于非人为启动的第（2）種情况。

2.2    凝结水泵B电机自启动命令逻辑

凝结水泵B电机自启动命令（AUTO START COMMAND）逻辑如图2所示。

试验开始前，凝结水泵B处于STOP（停机）状态，满足逻辑第②条;当主控室操纵员点选“复归”按钮后，凝结水泵B置于ATUO状态（无JOG、ON、OFF或LOCK等命令），满足逻辑第①条;经调查了解，在该次调试活动的前一天凝结水泵A电机空载试验结束后，凝结水泵A电机中压柜的保护装置电源熔丝4FU被退出运行，保护装置失电，该保护装置为SEL710[2]综保装置，在失电时保护装置的所有开出量接点打开，因此产生了TRIP信号（该信号为接点打开报警），满足逻辑条件第③条。综上所述，凝结水泵B电机自启动命令（AUTO START COMMAND）条件满足，电机自启动。

2.3    TRIP信号设计

凝结水泵B电机误启动是由电机自启动命令（AUTO START COMMAND）造成的，而其中关键因素是凝结水泵A电机中压柜保护装置SEL710失电产生的TRIP信号。根据设计文件，SEL710保护装置的TRIP信号逻辑为电气故障跳闸时TRIP信号值为0，对应的接点打开，仪控系统收到该信号，判断为相应的凝结水泵电机跳闸。正常情况下TRIP信号值为1，接点闭合，仪控系统收到该信号判断为相应的凝结水泵电机无跳闸。TRIP信号的逻辑如图3所示。

SEL710保护装置在失去电源时全部的开出接点都会打开，其中就包括了TRIP信号，仪控系统收到的信号值为0，判断相应的凝结水泵跳闸;另外，如果TRIP信号报警回路断线，仪控系统同样收到的TRIP信号值为0，判断相应的凝结水泵跳闸。

综上可知，TRIP信号定义为开接点报警，除了电机跳闸本身可以产生报警信号外，装置失电或回路断线均可以产生该信号，导致报警信息不能准确地反映实际故障原因。但是开接点报警的设计可以保证当非预期故障发生时（SEL710装置失电或TRIP回路断线），主控室同样可以第一时间收到报警信号，并由相应人员查明原因;如果将TRIP信号改为闭接点报警（即正常时TRIP信号接点打开，有电气故障跳闸时TRIP信号接点闭合），则当非预期故障发生时（SEL710装置失电或TRIP回路断线），SEL710的TRIP信号接点将一直处于打开状态，主控室将一直判断下游电气设备状态正常，于是实际发生的非预期故障将一直存在而不被发现，成为电厂长期安全运行的一个隐患。尤其是回路断线故障，如果不能被及时发现，则当TRIP信号正确动作闭合时信号也不能被送到仪控系统，从而会引起更严重的故障。虽然TRIP信号设计为开接点报警会导致报警信息不准确，但是却能更全面地反映电气故障、SEL710装置状态以及信号回路的完整性，因此单独作为一个报警信号使用时，TRIP信号的设计是合理的。不过，当TRIP信号不仅仅作为一个报警信号，而要参与其他逻辑运算时（如电动机自启动逻辑），就会因为其报警信息不准确而可能导致非预期结果（电动机非预期的自启动）。

3    改进建议

基于上述原因分析，从消除电动机误启动的角度出发，可以从技术方面进行改进。

SEL710装置发出的“TRIP信号”实际包含了三种可能信息：电气故障跳闸、SEL710装置失电、TRIP信号回路断线。仪控系统对TRIP信号的定义只是电气故障跳闸。可以从消除多余信息的角度，在仪控系统逻辑中对来自SEL710装置的TRIP信号做相应的逻辑运算来消除多余的信息（SEL710装置失电、TRIP信号回路断线），从而得到单一的电气故障跳闸信号。以凝结水泵A为例，改进后凝结水泵A电机电气故障跳闸信号逻辑如图4所示。

断路器分闸信号的上升沿信号：采用断路器常闭辅助触点由开到闭的变位，当断路器分闸时，该辅助触点将由分开变为闭合。该辅助触点属于已有设计内容，无需修改接线图。

SEL710装置发出的READY信号：当中压断路器在工作位、控制选在远方、中继控制电源有电、断路器在工作位置以及合闸弹簧储能等条件都满足时，READY信号接点闭合。该辅助触点属于已有设计内容，无需修改接线图。

由图4的逻辑可知，当凝结水泵A的SEL710装置失电时，READY信号为0，凝结水泵A电气故障跳闸信号逻辑不成立;当凝结水泵A断路器处于工作位合闸状态且SEL710的TRIP信号回路断线时，断路器实际处于合闸状态，因此没有断路器分闸信號的上升沿信号，凝结水泵A电气故障跳闸信号逻辑不成立;当凝结水泵A断路器处于工作位分闸状态且SEL710的TRIP信号回路断线时，因为断路器一直处于分闸状态，因此没有断路器分闸信号的上升沿信号，凝结水泵A电气故障跳闸信号逻辑不成立。综上所述，经过逻辑运算后得到的“凝结水泵电气故障跳闸信号”已经排除了SEL710装置失电和SEL710装置本身TRIP信号回路断线的干扰，可以参与凝结水泵自启动命令（AUTO START COMMAND）的逻辑运算。

4    结语

本文分析了凝结水泵电机误启动的原因，关键因素是电气保护装置SEL710发出的TRIP信号包含多余的信息（SEL710装置失电、TRIP信号回路断线）。通过在仪控系统的逻辑运算中引入其他电气信号实现了消除多余信息的目的，从而可以降低凝结水泵电机误启动的可能性。然而，误启动和拒启动是一对矛盾，在降低误启动可能性的同时，拒启动的可能性会随之增加，因此技术改进建议应该在评估凝结水泵电机误启动和拒启动的风险之后，谨慎采纳。

[参考文献]

[1] 顾军.AP1000核电厂系统与设备[M].北京：原子能出版社，2010.

[2] SEL-710 Motor Protection Relay Instruction Manual[Z].

收稿日期：2020-04-21

作者简介：王中元（1987—），男，山东莱州人，工程师，研究方向：核电厂设备管理。