秦山第二核电厂辅变运行操作优化

王思睿 陈天朋 卢孟辉

（中核核电运行管理有限公司，浙江 嘉兴 314300）

0 引言

秦二厂机组辅变的设计于二十世纪九十年代，受制于当时电网发展和技术，使得辅变在运行或检修时的运行倒闸操作十分复杂，增加了人因失误的可能和检修时间，这对核电机组而言是十分不利的。本文提出了新的倒闸操作方式，并论证了该操作方式的可行性，减少了辅助变不可用的时间，提高了辅助电源的可靠性。

秦二厂核电为M310压水堆，与大亚湾核电一脉相承，辅变采用高压侧220KV供电，经过并列两台变压器，低压侧单母分段，母联开关保持断开的运行方式。单母分段的接线方式提高了供电的可靠性和灵活性，任一母线或母线隔离开关检修，只需要停运该段母线，减小了停电范围。但是，为了提高辅变操作过程的可靠性，母联开关保持断开即分列运行状态。当需要对单台辅变进行检修时，采用全停一段母线后再合闸母联开关进行供电的倒闸操作方式。

1 秦二厂3、4号机组辅变说明

1.1 辅变接线方式

秦山二厂3、4号机组辅助电源变电站（鸽山变）有两路电源进线。其一次接线图如图1所示。

图1 鸽山变一次接线图

1.2 辅变的运行

1.2.1 辅变的倒闸操作

在管理上，一台辅变的检修采用的都是先停运再供电的方式。

一台辅变的检修操作（1#辅变为例）：

断开Ⅰ段母线下游所有断路器，断开Ⅰ段母线进线开关104JA，用联锁钥匙将母联开关207JA合闸，恢复Ⅰ段母线下游所有断路器，断开1#辅变进线开关100JA。

1.2.2 辅变的电气量保护设置

每台辅变设有完全一样的电气量保护，每套保护包括差动保护、高压侧复压过流保护以及高压侧零序过流保护。低压侧所有6KV开关选用了组合式过流与接地故障继电器SPAJ142C，提供三段式短路故障和接地故障。

2 秦二厂鸽山变倒闸操作的优化步骤

2.1 变压器的理想并联运行

变压器并联运行必须满足三个条件：

（1）各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；

（2）各变压器的联结组标号相同；

（3）变压器短路阻抗标幺值相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。

上述三个条件中，条件（2）必须严格保证。条件（1）和（3）允许有小的差别。在实际允许中，要求各并联运行的变压器其变比的差值不超过1%，短路阻抗的差值不超过10%,短路阻抗角在10°～20°之间。

2.2 鸽山变变压器参数

秦二厂鸽山变压器为两台型号为SFZ-31500/220室外变压器，具体参数见表1：

鸽山变两台变压器并列运行的三个条件均满足。

2.3 倒闸操作步骤优化

不停电倒闸方式：一台辅变的检修操作（1#辅变为例）；合闸母联断路器，断开Ⅰ段母线进线开关104JA，断开1#辅变进线开关100JA。

3 倒闸方式改变后相关参数计算

3.1 辅变设备参数计算

在大型电力变压器中，由于空载电流很小，在工程计算中可以忽略，通过简化等效电路图计算如下：

式中，r—变压器短路电阻；x为变压器短路电抗；z为变压器短路阻抗。

将表1数据代入上式进行计算可得；

表1 变压器参数

3.2 辅变合环运行冲击电流计算

鉴于本电站配电网络十分简单，计算方法采用戴维南等值法。

理论上辅变二次侧电压完全相同，但实际二次侧电压并不相同，Ⅰ段母线电压为6 273.2V，Ⅱ段母线电压为6 756V，电压差约483V。即使鸽山变两台变压器完全满足并列运行条件，在母联开关合闸瞬间，仍然会产生冲击电流。

鸽山变母联合闸等效简图如图2所示。

图2 鸽山变等效电路图

t=0时刻，母联开关合闸，建模成一阶暂态电路如图2所示，电路的非其次微分方程式为：

式中，U为母联开关两段电压差，R和L分别为合环电路电阻和电感，δ是合环操作瞬间母联开关两端电压相角差。

3.3 短路电流计算

短路是电力系统中常发生的故障，辅变系统运行时一旦出现短路情况，可能造成设备损坏，甚至彻底失去辅助电源。本节假设辅变系统分别在图1中d-d点出现三相短路，计算短路电流。

3.3.1 d点短路

假设d点出现三相短路，则将使辅助电源丧失，而与辅助变的运行方式无关。短路电流不经过辅变及下游负荷，对本文的研究没有直接意义，故该点短路忽略。

3.3.2 d-d点短路

辅变在并列运行时出现短路情况，即d点或d点短路。由于辅变并列运行时间较短，所以不考虑两条母线同时短路情况。

d点短路，短路电流与线路长度成反比，故假设d短路点刚好在出线短路器下游且靠近出线断路器，此时短路电流最大。故在保护未动作情况下d-d点的短路电流是一样的。等效电路简图如图3所示。

图3 d2-d4点短路等效电路图

短路冲击电流I c=Kc*I=3 476 A，折算到低压侧冲击电流ic=I c·k=121.38 KA。

4 合环运行对设备及保护的影响

4.1 辅变的保护及设备参数

配电盘出线断路器及母联断路器配置三段式电流保护，辅变供电系统简单、线路段，各设备动作定值见表2。

表2 设备动作定值

4.2 并列运行短路故障的影响

4.2.1 对保护配置的影响

由表2可知，辅变低压侧出线断路器、母联开关、馈线断路器动作电流均小于d-d点短路时电流67.43KA，各开关的继电保护能够正确动作。

4.2.2 断路器动稳定性校验

低压侧冲击电流 ic=121.38 KA＜i

所以，在役断路器满足辅变并列运行三相短路工况下的动稳定性要求。

4.2.3 断路器热稳定性校验

继电器动作时间：t=0.3 s，断路器动作时间：t=0.045 s；

所以，在役断路器满足辅变并列运行三相短路情况下的热稳定性要求。

5 结语

辅变倒闸操作优化的关键步骤是辅变短暂地并列运行。经过计算，该工况下合闸冲击电流很小，可以忽略不计，所以合闸冲击电流满足辅变并列运行条件。

辅变并列运行期间，如果出现最严重的短路工况，可以不改变现在继电保护动作定值的情况下，使继电保护正确动作；且断路器的热稳定性和动稳定性均满足要求。所以，辅变的并列运行，不需要对当前保护配置、设备选择进行任何改变，即不需要任何经济投入即可满足要求。

辅变倒闸方式改变后，在一台机组功率运行期间对一台辅变检修时，不必先停运一条母线，直接合闸母联开关即可。