CN105337231B - 核电站发配电系统检测及优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电站发配电系统的技术领域，公开了核电站发配电系统检测及优化方法，通过对所述封闭母线外壳中的压力分布进行测量，且将该测量结果与封闭母线外壳内的压力理论分布进行对比，确定封闭母线外壳内压力分布异常部位；对封闭母线外壳上压损异常的部件进行分析或更换，且采用补气装置对封闭母线外壳内进行补气。通过上述的优化方法，调整封闭母线外壳的压力分布，使得外壳内的压力分布于压力理论分布趋于相同，外壳内的压力趋于微正压，实现封闭母线空气绝缘，冷却外壳中的母线，维持封闭母线清洁，避免外部的灰尘和潮气进入外壳内，导致母线绝缘下降，避免出现闪络放电现象，消除封闭母线闪络放电的现象，封闭母线户外部分处于正压运行。

Description

核电站发配电系统检测及优化方法

技术领域

本发明涉及核电站发配电系统的技术领域，尤其涉及核电站发配电系统检测及优化方法。

背景技术

大亚湾核电站发配电系统中，采用分相隔离型封闭母线(简称IPB)连接发电机与主/厂变。封闭母线包括筒状外壳以及置于外壳内的母线，外壳内形成风道，这样，利用在外壳内的风道，采用强迫风冷循环方式，可以降低母线温度，同时，也可以防止潮湿空气与外物进入封闭母线的外壳内。

大亚湾核电站设备于1994年投运，曾经在雨季出现过若干次100％定子接地保护报警，自2006年开始，100％定子接地保护报警，母线湿度高报警频繁闪发。若发变组绝缘真实下降，将引起发电机保护动作，导致跳机跳堆。

2006年6月，大亚湾二号发电机100％定子接地保护报警闪发19次，由于发电机100％定子接地保护装置在D211大修中进行过校验，“定子5％-55％接地”继电器动作值合格。

所有报警都发生在大风大雨天气及之后的两天内。大风大雨时报警密度很高，两天可达十几次。天睛之后的一、两天，报警次数很少。长期的天气晴朗，就不会出现报警。

在风雨天气引起报警时，观察定子接地保护的测量值，一般在6％-8％间，最高达到10％。基于以上现象，可判断该报警非误报，确实为发电机出口封闭母线一次回路绝缘低，原因可能为发电机出口封闭母线户外部分密封不良，封闭母线受潮或进水引起封闭母线对地绝缘下降。

户外封闭母线可能进水的密封面分两类，一类是封闭母线支撑绝缘子底座与封闭母线的密封面，此类密封面进水后，易附在绝缘瓷瓶表面，在封闭母线与绝缘子底座之间形成“水路”，直接造成封闭母线绝缘下降；另一类是封闭母线波纹管与封闭母线的密封面，此类密封面进水后，雨水会直接滴在封闭母线的外壳，若顺着封闭母线外壳流至支撑绝缘子底座或盆式绝缘子底座，也将造成封闭母线的绝缘下降。

综上分析，故障可能出现在发电机出线封闭母线户外连接部分，及封闭母线与主变低压侧及厂变高压侧的连接部分，可能存在密封不严或密封有漏洞的情况。随后，在大修中检查发现封闭母线外壳的内侧及支撑绝缘子底座存在水痕及放电痕迹，D1/2机组厂变A盆式绝缘子底座(B相)均有闪络放电痕迹。随后，电站更换了户外的支撑绝缘子底座密封，波纹管及故障盆式绝缘子底座。但是，更换后运行一个循环，虽未发生100％定子接地报警，但系统仍在潮湿天气触发湿度高报警，大修中，通过对封闭母线的内部检查发现，封闭母线内部有较多灰尘，表明系统在运行中仍存在缺陷，若不能从根本上解决，有可能影响封闭母线绝缘，引起保护动作，跳开超高压开关，导致跳机跳堆，威胁机组安全运行。

现有技术中，为了实现封闭母线冷却及维持封闭母线清洁(确保外壳内微正压)功能，还配置一套强迫风冷循环装置(简称FAC)，当风机投入运行时，冷却空气被鼓入发电机端部的A相封闭母线和C相封闭母线外壳内，合并汇入B相封闭母线，返回到B相封闭母线负荷开关和发电机端部，再进入强迫风冷循环柜内过滤净化，热量由除盐水经热交换器带走，重新变成冷却干燥空气，如此循环使用。

日常运行期间，A相封闭母线和C相封闭母线外壳内的湿度保持在40％RH左右，在梅雨季节，环境湿度较高的情况下，A相封闭母线和C相封闭母线外壳内湿度将超过60％RH的报警值，触发湿度高报警。补气回路位于风机出口，由于风机出口压力约为12mbar，7.5mbar的补气压力无法有效地将干燥空气注入系统，因此无法通过补气降低系统湿度，同时封闭母线每两个换料周期进行一次母线内部检查，检查发现母线内有大量灰尘，因此，封闭母线内未完全实现微正压运行，其内部的压力分布与理论压力分布相差较大，与设计不符，因此潮气和灰尘被吸入封闭母线的外壳，导致母线可靠性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供核电站发配电系统检测及优化方法，旨在解决现有技术的核电站发配电系统中，发电机出口封闭母线的外壳内压力分布与设计不符合的问题。

本发明是这样实现的，核电站发配电系统检测及优化方法，核电站发配电系统包括有封闭母线，所述封闭母线包括外壳以及置于所述外壳中的母线，所述外壳的内部形成风道；通过对所述封闭母线外壳中的压力分布进行测量，且将该测量结果与所述封闭母线外壳内的压力理论分布进行对比，确定所述封闭母线外壳内压力分布异常部位；对所述封闭母线外壳上压损异常的部件进行分析或更换，且采用补气装置对所述封闭母线外壳内进行补气。

与现有技术相比，通过上述的优化方法，可以调整封闭母线外壳形成的风道中的压力分布，从而使得整个外壳内的压力分布于压力理论分布趋于相同，外壳内的压力趋于微正压，从而实现封闭母线空气绝缘，可以冷却外壳中的母线，以及维持封闭母线清洁，避免外部的灰尘和潮气进入外壳内，导致母线绝缘下降，避免出现闪络放电现象，从根本上消除封闭母线闪络放电的现象，保证封闭母线户外部分处于正压运行，实现对核电站发配电系统的检测及优化。

附图说明

图1为本发明实施例提供的封闭母线外壳内压力分布曲线与压力理论分布曲线对比图；

图2是本发明实施例提供的大亚湾核电站A相封闭母线及B相封闭母线外壳上设置去离子屏的结构简图；

图3是本发明实施例提供的岭澳核电站A相封闭母线及C相封闭母线外壳上设置去离子屏的结构简图；

图4是本发明实施例提供的分别将A相封闭母线及B相封闭母线外壳上的去离子屏去除后，三相封闭母线外壳内的压力分布曲线对比图；

图5是本发明实施例提供的对B相封闭母线进行补气前后，封闭母线外壳内压力分布曲线对比图；

图6是本发明实施例提供的将A相封闭母线及C相封闭母线外壳上的去离子屏更换为压损较小前后，封闭母线外壳内的压力分布曲线对比图；

图7是本发明实施例提供的对B相封闭母线进行补气，且将A相封闭母线及C相封闭母线外壳上的去离子屏更换为压损较小前后，封闭母线外壳内压力分布曲线对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1至图7所示，为本发明提供的较佳实施例。

在核电站中，发电机与主/厂变之间采用分相封闭母线连接，封闭母线包括外壳以及设置在外壳中的母线，外壳的内部形成风道。

本实施例提供的核电站发配电系统检测及优化方法如下：

核电站发配电系统包括有封闭母线，通过对封闭母线外壳内的压力分布进行测量，并将其测量结果与封闭母线的外壳内压力的理论分布进行对比，确定外壳内的压力分布异常部位；接着，对外壳上压损异常的部件结构进行分析，若压损过大，需要考虑更换压损小的同类部件，同时，对封闭母线外壳内进行补气，使得封闭母线外壳内的压力分布趋于理论分布。

通过上述的优化方法，可以调整封闭母线外壳形成的风道中的压力分布，从而使得整个外壳内的压力分布于压力理论分布趋于相同，外壳内的压力趋于微正压，从而实现封闭母线空气绝缘，可以冷却外壳中的母线，以及维持封闭母线清洁，避免外部的灰尘和潮气进入外壳内，导致母线绝缘下降，避免出现闪络放电现象，从根本上消除封闭母线闪络放电的现象，保证封闭母线户外部分处于正压运行，实现对核电站发配电系统的检测及优化。

母线在工作时，满足连续输送1185MVAR电能的需求，运行电压为26KV，额定电压为36KVrms，发电机额定相电流为27.05KA，母线额定相电流为27.7KA，因此具备一定的裕度。

为了实现封闭母线冷却及维持封闭母线清洁(确保外壳内微正压)功能，封闭母线采用空气绝缘，通过配置一套强迫风冷循环装置(简称FAC)，其包括风机，可以采用一用一备两台100％额定容量的风机，风机额定风量(36000M3/h)下，风压为21mbar，当风机投入运行时，冷却空气被鼓入发电机端部的A相封闭母线和C相封闭母线的外壳内，经负荷开关至主变低压侧、旁通管、去离子屏后，合并汇入B相封闭母线，返回到B相负荷开关和发电机端部，在进入强迫风冷循环柜内过滤净化，热量由除盐水经热交换器带走，重新变成冷却干燥空气，如此循环使用。

在实际操作中，技术人员对封闭母线外壳内的压力分布进行了测量，沿着封闭母线的实际运行风道，从高压区至低压区逐点测量，测量路径如下：风机出口-发电机侧PT(A/C相)-负荷开关(A/C相)-变压器侧PT(A/C相)-厂变高压侧(A/C相)-主变低压侧(A/C相)-主变低压侧(B相)-厂变高压侧(B相)-变压器侧PT(B相)-负荷开关(B相)-发电机侧PT(B相)-风机入口，将测量数据依照上述顺序绘制曲线，并将测量曲线与理论曲线进行了比对。

参照图1所示，技术人员在现有技术的工况中，测量封闭母线外壳内的压力分布曲线与理论曲线不符，具体表现在：实际压力分布曲线(绿色曲线)偏离理论曲线(蓝色曲线)，且实测风机杨程高于设计，风压图在理论上与实测的最大区别在于：A相封闭母线及C相封闭母线到主变入口的位置、到B相封闭母线、到主变的入口位置压力存在很大的下降。在此段之前和之后的曲线基本平行，之前的实测曲线略高与理论计算曲线。

这也就意味着B相封闭母线长期在负压状态下运行，环境中的湿空气进入封母中造成绝缘下降。若要解决此问题，需要将户外B相由负压运行转变为正压运行。

在封闭母线的外壳上设置有去离子屏，在实际处理过程中，通过上述封闭母线外壳内压力分布曲线与压力理论曲线对比，确定封闭母线上的去离子屏为封闭母线上压损异常的部件，对封闭母线外壳上的去离子屏进行检查或更换。在大修期间，技术人员将封闭母线外壳上的去离子屏吊出，并检查。

在封闭母线中，C相封闭母线的外壳通过旁通管连接在B相封闭母线的外壳上，如图2所示，在大亚湾核电站中，在A相封闭母线及B相封闭母线的外壳上分别安装有去离子屏；如图3所示，在岭澳核电站中，则分别在A相封闭母线以及C相封闭母线的外壳上安装去离子屏。

观察大亚湾电站去离子屏实际安装位置，发现由于C相封闭母线外壳连接的旁通管的尺寸不具备安装去离子屏的条件，因此去离子屏安装在B相封闭母线上，这样，B相封闭母线外壳内的风量分别是A相封闭母线及C相封闭母线外壳内的风量的两倍，因此流经B相封闭母线外壳上去离子屏的压损随之增大，同时现场安装的去离子屏比较厚重，设备自身的压损也偏大，这是导致B相封闭母线去离子屏下游的封闭母线均处于负压运行的主要原因。

针对上述判断，技术人员利用大修窗口，制定了一系列测量方案，分别吊出A相封闭母线及B相封闭母线外壳上的去离子屏，测量不同工况下三相封闭母线外壳中的风量分配和回路压力分布，来验证A相封闭母线及B相封闭母线外壳上的去离子屏对封母压力分布的影响。试验结果见图4(粉色-原始状态；蓝色-吊出A相封闭母线的去离子屏；绿色-吊出B相封闭母线的去离子屏，红色-A相封闭母线及B相封闭母线外壳上的去离子屏均吊出)。

由上可以看出，B相封闭母线外壳上的去离子屏对于封闭母线外壳内的压力分布的影响最为直接，移除B相封闭母线外壳上的去离子屏可以有效的降低系统压损，同时风机出口压力也随之下降，但即使将A相封闭母线及B相封闭母线外壳上的去离子屏均移除(见红色曲线)，也无法彻底的将B相封闭母线压力抬升为正压。

针对上述的分析，将去离子屏分别设置在A相封闭母线及C相封闭母线的外壳上，并且对B相封闭母线的外壳内进行补气，能够抬升系统整体压力，削弱B相封闭母线外壳内负压的影响。

或者，考虑到恢复A相封闭母线及C相封闭母线的外壳上的去离子屏需要设备测绘以及封闭母线外壳切割焊接等工作，短期内无法具备实施条件，临时过渡措施为去离子屏保持原有安装位置，也就是去离子屏分别设置在A相封闭母线及B相封闭母线的外壳上，并且对B相封闭母线的外壳内进行补气，由于封闭母线内空气经过B相封闭母线的去离子屏后压力变为负压，因此，通过对现场情况的分析，增加补气回路，可以起到减少潮湿空气吸入，抬高户外B相封闭母线外壳内压力的效果。

在对B相封闭母线进行补气时，其补气部位的选择需要考虑以下几点：

1、补气点位于负压区较易补气，或者三相封闭母线都可以增加补气；

2、补气装置需考虑对封闭母线本体的电气距离，不能降低系统空气绝缘裕度；

3、新增的补气装置需要同时配备压力表及补气流量计，便于监控；

4、补气装置的阀门选型需考虑便于调节，防止调节过程中压力波动过大。

在补气实施过程中，由于压损大幅降低，系统流量明显增大，电机出力也随之增大，甚至略超额定电流，在此种情况下，有几种办法进行调整：

1、调整风门开度，降低流量，从而降低电机电流。风机出口风门的调节特性较好；

2、调整风机、电机皮带轮变比，使风机转速下降，可以有效降低电机电流，优化系统流量；

3、调整风机皮带张紧力，在合理范围内调至下限也可以实现。

在对B相封闭母线进行补气时，补气点选在位于主变低压侧终端，定制两个带法兰的手孔门板，使用定制手孔门板更换现场原有手孔门板，在门板的法兰处安装气体管道，实现B相封闭母线外壳内补气。

具体补气点为B相封闭母线外壳东侧低压套管以及C相封闭母线外壳西侧低压套管盆式绝缘子上方，也就是为B相封闭母线外壳的下游，微负压处。

如图5所示，为B相封闭母线补气后，回路投运前后的情况对比，可以看出，B相封闭母线补气装置投运后，经过调整补气量，可以达到封闭母线户外部分均保持正压运行，由于整体压力的抬升，风机出口压力约为18.5mbar，超出了安全阀定值18mbar和压力高报警定值14mbar，但较封闭设计承受压力20mbar，调整后的风机出口压力仍在设计范围内，因此临时修改安全阀和压力报警定值即可确保系统安全运行。

利用补气装置对B相封闭母线的外壳内进行补气，可以有效抬升系统压力，但这一措施仅为临时措施，后续需要对去离子屏进行改造，降低压损，这样才可以既实现封闭母线户外正压运行，又保证封闭母线压力的运行裕度。对于去离子屏改造的方案根据方案的成本、风险、工期等综合考虑，采用恢复离子屏在A相封闭母线及C相封闭母线上的安装位置，对去离子屏进行换型，更换压损小(压损约为3mbar，压损范围为2mbar至4mbar)的去离子屏。图6所示，图中蓝色曲线为改造后封闭母线的预期曲线。

采用补气装置对B相封闭母线进行补气，提升系统整体压力，并且，更换A相封闭母线及C相封闭母线外壳上的去离子屏，降低系统压损。这样，确保封闭母线安全运行，提高系统可靠性。D115大修进行实际检验，封闭母线外壳内的压力测量结果与预期效果基本一致，通过压力分布测量验证了效果与预期一致，如图7所示，图中粉色—原始状态，绿色—去离子屏换型，蓝色—换型+补气。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.核电站发配电系统检测及优化方法，所述核电站发配电系统包括有封闭母线，所述封闭母线包括外壳以及置于所述外壳中的母线，所述外壳的内部形成风道；所述方法用以确保所述外壳内的压力趋于微正压，其特征在于，通过对所述封闭母线外壳中的压力分布进行测量，且将该测量结果与所述封闭母线外壳内的压力理论分布进行对比，确定所述封闭母线外壳内压力分布异常部位；对所述封闭母线外壳上压损异常的部件进行分析或更换，且采用补气装置对所述封闭母线外壳内进行补气。

2.如权利要求1所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，对所述封闭母线外壳内压力分布测量采用由高压区至低压区逐点测量。

3.如权利要求1所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，所述封闭母线外壳上的去离子屏为压损异常部件。

4.如权利要求3所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，发电机与主/厂变之间采用分相封闭母线连接，所述封闭母线包括A相封闭母线、B相封闭母线以及C相封闭母线，分别将A相封闭母线及B相封闭母线上的去离子屏吊出，并分别测量所述封闭母线外壳内的压力分布与所述封闭母线外壳内的压力理论分布进行对比，确定B相封闭母线外壳上的去离子屏为异常压损部件。

5.如权利要求4所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，将所述去离子屏分别设置在A相封闭母线及C相封闭母线的外壳上，且采用所述补气装置对B相封闭母线的外壳内进行补气。

6.如权利要求4所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，将所述去离子屏分别设置在A相封闭母线及B相封闭母线的外壳上，且采用所述补气装置对B相封闭母线的外壳内进行补气。

7.如权利要求5或6所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，所述补气装置的补气点设于B相封闭母线外壳内的负压处。

8.如权利要求7所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，所述补气装置的补气点设于B相封闭母线外壳的下游。

9.如权利要求1至6任一项所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，所述补气装置上配置压力表及补气流量计。

10.如权利要求5或6所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，采用两个带法兰的手孔门板更换B相封闭母线外壳上的原有手孔门板，且在带法兰的手孔门板上安装气体管道，所述气体管道连接于所述补气装置。

11.如权利要求10所述的核电站发配电系统检测及优化方法，其特征在于，将原A相封闭母线及C相封闭母线外壳上的去离子屏更换为压损范围为2mbar至4mbar的去离子屏。