CN115036910A - 一种核电厂主变压器投运系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种核电厂主变压器投运系统和方法，所述核电厂主变压器投运系统通过柴油发电机组1对主变压器4进行零起升压后经同期合闸投运，从原理上彻底消除全压空载合闸方式对主变压器的潜在损伤以及对相邻机组和电网的潜在影响，提高核电机组运行的安全性和稳定性。

Description

一种核电厂主变压器投运系统和方法

技术领域

本发明涉及核电厂主变压器投运技术领域，特别是涉及一种核电厂主变压器投运系统和方法。

背景技术

主变压器是核电厂重要组成部分，通常是由三个单相变压器组合而成的三相变压器。通过对主变压器实施零起升压试验可以检查主变压器经历出厂、运输、安装过程后是否有绝缘损坏，可以避免对主变压器进行全电压冲击试验时扩大绝缘故障，为核电厂启动及调试顺利进行打下基础。

目前核电厂主变压器采用全电压空载合闸投运，存在冲击电流、励磁涌流和应涌流等，对主变压器本身构成振动、磁化、绕组变形等潜在损伤，对相邻机组和电网构成功率波动、机组振动、保护误动跳闸等潜在影响。

发明内容

基于此，有必要针对现有核电厂主变压器采用全电压空载合闸投运存在的上述问题，提供一种核电厂主变压器投运系统和方法，该系统和方法是通过核电厂柴油发电机组对主变压器进行零起升压后经同期合闸投运，从原理上彻底消除全压空载合闸方式对主变压器的潜在损伤以及对相邻机组和电网的潜在影响，提高核电机组运行的安全性和稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种核电厂主变压器投运系统，包括柴油发电机组、高压厂变压器、主变压器、主发电机、中压电缆、中压母线、封闭母线、高压母线、高压线路、中压断路器、高压断路器、发电机断路器和控制系统；所述柴油发电机组通过中压电缆与中压母线线路连接，所述高压厂变压器分别与中压母线和主发电机出口线路连接，所述柴油发电机组与中压母线连接的线路以及高压厂变压器与中压母线连接的线路上均设有中压断路器，所述高压厂变压器与主发电机出口连接的线路上设有发电机断路器；所述主变压器与高压厂变压器通过封闭母线连接，所述控制系统控制中压断路器、高压断路器和发电机断路器的合闸和分闸以及柴油发电机组和主发电机的启动和停止，所述高压母线通过高压断路器与高压线路连接，所述高压线路与电网连接；所述主变压器通过控制系统控制高压断路器合闸实现与高压母线和高压线路连接。

进一步地，所述高压厂变压器包括高压厂变压器A，所述中压母线包括中压母线A和中压母线B，所述中压断路器包括中压断路器A、中压断路器B、中压断路器E和中压断路器F，所述柴油发电机组通过中压电缆分别与中压母线A和中压母线B线路连接，所述柴油发电机组与中压母线A连接的线路上设有中压断路器A，所述柴油发电机组与中压母线B连接的线路上设有中压断路器B，所述高压厂变压器A分别与中压母线A、中压母线B和主发电机出口线路连接，所述高压厂变压器A与中压母线A连接的线路上设有中压断路器E，所述高压厂变压器A与中压母线B连接的线路上设有中压断路器F，所述高压厂变压器A与主发电机出口连接的线路上设有发电机断路器，所述主变压器与高压厂变压器A通过封闭母线连接。

进一步地，所述高压厂变压器包括高压厂变压器B，所述中压母线包括中压母线C和中压母线D，所述中压断路器包括中压断路器C、中压断路器D、中压断路器G和中压断路器H，所述柴油发电机组通过中压电缆分别与中压母线C和中压母线D线路连接，所述柴油发电机组与中压母线C连接的线路上设有中压断路器C，所述柴油发电机组与中压母线D连接的线路上设有中压断路器D，所述高压厂变压器B分别与中压母线C和中压母线D线路连接，所述高压厂变压器B与中压母线C连接的线路上设有中压断路器G，所述高压厂变压器B与中压母线D连接的线路上设有中压断路器H，所述主变压器与高压厂变压器B通过封闭母线连接。

进一步地，所述高压母线包括高压母线A和高压母线B，所述高压断路器包括高压断路器A和高压断路器B，所述高压母线A通过高压断路器A与高压线路连接，所述高压母线B通过高压断路器A和高压断路器B与高压线路连接；所述主变压器通过控制系统控制高压断路器合闸实现与高压母线A和高压线路连接；所述主变压器通过控制系统控制高压断路器和高压断路器合闸实现与高压母线A、高压母线B和高压线路连接。

本发明提供一种核电厂主变压器投运方法，使用上述核电厂主变压器投运系统，在投运前，中压断路器、高压断路器和发电机断路器全部处于分闸状态，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机停运；

步骤2、保持发电机断路器分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器合闸，保持高压断路器合闸，启动柴油发电机组经中压电缆、中压断路器对高压厂变压器和主变压器进行零起升压，主变压器通过控制系统控制高压断路器合闸实现与高压母线和高压线路并网运行；

步骤4、柴油发电机组通过中压断路器分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器分闸实现与电网解列。

在其中一个实施例中，所述核电厂主变压器投运方法，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机停运；

步骤2、保持发电机断路器分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器A和中压断路器E合闸，保持高压断路器A和高压断路器B分闸，启动柴油发电机组经中压电缆、中压断路器A和中压断路器E对高压厂变压器A和主变压器进行零起升压，主变压器通过控制系统控制高压断路器合闸实现与高压母线A和高压线路并网运行；

步骤4、柴油发电机组通过中压断路器A分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A分闸实现与电网解列。

在其中一个实施例中，所述核电厂主变压器投运方法，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机停运；

步骤2、保持发电机断路器分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器B和中压断路器F合闸，保持高压断路器A和高压断路器B分闸，启动柴油发电机组经中压电缆、中压断路器B和中压断路器F对高压厂变压器A和主变压器进行零起升压，主变压器通过控制系统控制高压断路器A和高压断路器B合闸实现与高压母线A、高压母线B和高压线路并网运行；

步骤4、柴油发电机组通过中压断路器A分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A和高压断路器B分闸实现与电网解列。

在其中一个实施例中，所述核电厂主变压器投运方法，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机停运；

步骤2、保持发电机断路器分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器C和中压断路器G合闸，保持高压断路器A和高压断路器B分闸，启动柴油发电机组经中压电缆、中压断路器C和中压断路器G对高压厂变压器B和主变压器进行零起升压，主变压器通过控制系统控制高压断路器A和高压断路器B合闸实现与高压母线A、高压母线B和高压线路并网运行；

步骤4、柴油发电机组通过中压断路器C分闸操作实现与电网解列，或者通过高压断路器A和高压断路器B分闸实现与电网解列。

在其中一个实施例中，所述核电厂主变压器投运方法，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机停运；

步骤2、保持发电机断路器分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器D和中压断路器H合闸，保持高压断路器A和高压断路器B分闸，启动柴油发电机组经中压电缆、中压断路器D和中压断路器H对高压厂变压器B和主变压器进行零起升压，主变压器通过控制系统控制高压断路器A和高压断路器B合闸实现与高压母线A、高压母线B和高压线路并网运行；

步骤4、柴油发电机组通过中压断路器D分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A和高压断路器B分闸实现与电网解列。

本发明的有益技术效果：

本发明的核电厂主变压器投运系统和方法，利用核电厂现有设备，操作方法成熟，降低了劳动力成本，也提高了工作效率，通过核电厂柴油发电机组对主变压器进行零起升压后经同期合闸投运，从原理上彻底消除全压空载合闸方式对主变压器的潜在损伤以及对相邻机组和电网的潜在影响，提高核电机组运行的安全性和稳定性，适用于不同类型的核电厂主变压器的投运。

附图说明

图1为核电厂主变压器投运系统结构示意图。

图中，1、柴油发电机组；2、高压厂变压器A；3、高压厂变压器B；4、主变压器；5、主发电机；6、中压电缆；7、中压母线A；8、中压母线B；9、中压母线C；10、中压母线D；11、封闭母线；12、高压母线A；13、高压母线B；14、高压线路；15、中压断路器A；16、中压断路器B；17、中压断路器C；18、中压断路器D；19、中压断路器E；20、中压断路器F；21、中压断路器G；22、中压断路器H；23、高压断路器A；24、高压断路器B；25、发电机断路器；26、控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细地描述。

实施例1

本发明提供一种核电厂主变压器投运系统，包括柴油发电机组1、高压厂变压器A2、高压厂变压器B 3、主变压器4、主发电机5、中压电缆6、中压母线A 7、中压母线B 8、中压母线C 9、中压母线D 10、封闭母线11、高压母线A 12、高压母线B 13、高压线路14、中压断路器A 15、中压断路器B 16、中压断路器C 17、中压断路器D 18、中压断路器E 19、中压断路器F 20、中压断路器G 21、中压断路器H 22、高压断路器A 23、高压断路器B 24、发电机断路器25和控制系统26。

所述柴油发电机组1通过中压电缆6分别与中压母线A 7、中压母线B 8、中压母线C9和中压母线D 10线路连接，所述柴油发电机组1与中压母线A 7连接的线路上设有中压断路器A 15，所述柴油发电机组1与中压母线B 8连接的线路上设有中压断路器B 16，所述柴油发电机组1与中压母线C 9连接的线路上设有中压断路器C 17，所述柴油发电机组1与中压母线D 10连接的线路上设有中压断路器D 18。

所述高压厂变压器A 2分别与中压母线A 7、中压母线B 8和主发电机5出口线路连接，所述高压厂变压器A 2与中压母线A 7连接的线路上设有中压断路器E 19，所述高压厂变压器A 2与中压母线B 8连接的线路上设有中压断路器F 20，所述高压厂变压器A 2与主发电机5出口连接的线路上设有发电机断路器25。

所述高压厂变压器B 3分别与中压母线C 9和中压母线D 10线路连接，所述高压厂变压器B 3与中压母线C 9连接的线路上设有中压断路器G 21，所述高压厂变压器B 3与中压母线D 10连接的线路上设有中压断路器H 22。

所述主变压器4分别与高压厂变压器A 2和高压厂变压器B 3通过封闭母线11连接。

所述控制系统26控制中压断路器A 15、中压断路器B 16、中压断路器C 17、中压断路器D 18、中压断路器E 19、中压断路器F 20、中压断路器G 21、中压断路器H 22、高压断路器A 23、高压断路器B 24和发电机断路器25的合闸和分闸，以及柴油发电机组1和主发电机5的启动和停止。

所述高压母线A 12通过高压断路器A 23与高压线路14连接，所述高压母线B 13通过高压断路器A 23和高压断路器B 24与高压线路14连接，所述高压线路14与电网连接；所述主变压器4通过控制系统26控制高压断路器23合闸实现与高压母线A 12和高压线路14连接；所述主变压器4通过控制系统26控制高压断路器23和高压断路器24合闸实现与高压母线A 12、高压母线B 13和高压线路14连接。

实施例2

本发明提供一种核电厂主变压器投运方法，使用实施例1的核电厂主变压器投运系统，在投运前，断路器全部处于分闸状态，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机5停运；

步骤2、保持发电机断路器25分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器A 15和中压断路器E 19合闸，保持高压断路器A 23和高压断路器B 24分闸，启动柴油发电机组1经中压电缆6、中压断路器A 15和中压断路器E 19对高压厂变压器A 2和主变压器4进行零起升压，主变压器4通过控制系统26控制高压断路器A23合闸实现与高压母线A 12和高压线路14并网运行；

步骤4、柴油发电机组1通过中压断路器A 15分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A 23分闸实现与电网解列。

实施例3

本发明提供一种核电厂主变压器投运方法，使用实施例1的核电厂主变压器投运系统，在投运前，断路器全部处于分闸状态，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机5停运；

步骤2、保持发电机断路器25分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器B 16和中压断路器F 20合闸，保持高压断路器A 23和高压断路器B 24分闸，启动柴油发电机组1经中压电缆6、中压断路器B 16和中压断路器F 20对高压厂变压器A 2和主变压器4进行零起升压，主变压器4通过控制系统26控制高压断路器A23和高压断路器B 24合闸实现与高压母线A 12、高压母线B 13和高压线路14并网运行；

步骤4、柴油发电机组1通过中压断路器B 16分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A 23和高压断路器B 24分闸实现与电网解列。

实施例4

本发明提供一种核电厂主变压器投运方法，使用实施例1的核电厂主变压器投运系统，在投运前，断路器全部处于分闸状态，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机5停运；

步骤2、保持发电机断路器25分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器C 17和中压断路器G 21合闸，保持高压断路器A 23和高压断路器B 24分闸，启动柴油发电机组1经中压电缆6、中压断路器C 17和中压断路器G 21对高压厂变压器B 3和主变压器4进行零起升压，主变压器4通过控制系统26控制高压断路器A23和高压断路器B 24合闸与高压母线A 12、高压母线B 13和高压线路14并网运行；

步骤4、柴油发电机组1通过中压断路器C 17分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A 23和高压断路器B 24分闸实现与电网解列。

实施例5

本发明提供一种核电厂主变压器投运方法，使用实施例1的核电厂主变压器投运系统，在投运前，断路器全部处于分闸状态，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机5停运；

步骤2、保持发电机断路器25分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器D 18和中压断路器H 22合闸，保持高压断路器A 23和高压断路器B 24分闸，启动柴油发电机组1经中压电缆6、中压断路器D 18和中压断路器H 22对高压厂变压器B 3和主变压器4进行零起升压，主变压器4通过控制系统26控制高压断路器A23和高压断路器B 24合闸实现与高压母线A 12、高压母线B 13和高压线路14并网运行；

步骤4、柴油发电机组1通过中压断路器D 18分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A 23和高压断路器B 24分闸实现与电网解列。

上述电网指的是高压线路后端的设备，核电厂通过高压线路14才能连接到电网，向电网输送电能。

本发明提供的核电厂主变压器投运系统和方法，充分利用核电厂自身设备，投入小、改动少、操作易，实现对现有主变压器投运方式的创新式改进，提高核电厂运行的安全性和稳定性；零起升压和同期并网均为电厂较常见的操作，无需额外增加操作成本；通过核算不同类型的柴油发电机组、电缆等参数，可以适用于其他类型发电厂对主变压器的投运。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种核电厂主变压器投运系统，其特征在于，包括柴油发电机组(1)、高压厂变压器、主变压器(4)、主发电机(5)、中压电缆(6)、中压母线、封闭母线(11)、高压母线、高压线路(14)、中压断路器、高压断路器、发电机断路器(25)和控制系统(26)；所述柴油发电机组(1)通过中压电缆(6)与中压母线线路连接，所述高压厂变压器分别与中压母线和主发电机(5)出口线路连接，所述柴油发电机组(1)与中压母线连接的线路以及高压厂变压器与中压母线连接的线路上均设有中压断路器，所述高压厂变压器与主发电机(5)出口连接的线路上设有发电机断路器(25)；所述主变压器(4)与高压厂变压器通过封闭母线(11)连接，所述控制系统(26)控制中压断路器、高压断路器和发电机断路器(25)的合闸和分闸以及柴油发电机组(1)和主发电机(5)的启动和停止，所述高压母线通过高压断路器与高压线路(14)连接，所述高压线路(14)与电网连接；所述主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器合闸实现与高压母线和高压线路(14)连接。

2.根据权利要求1所述的核电厂主变压器投运系统，其特征在于，所述高压母线包括高压母线A(12)和高压母线B(13)，所述高压断路器包括高压断路器A(23)和高压断路器B(24)，所述高压母线A(12)通过高压断路器A(23)与高压线路(14)连接，所述高压母线B(13)通过高压断路器A(23)和高压断路器B(24)与高压线路(14)连接；所述主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器A(23)合闸实现与高压母线A(12)和高压线路(14)连接；所述主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器A(23)和高压断路器B(24)合闸实现与高压母线A(12)、高压母线B(13)和高压线路(14)连接。

3.根据权利要求1所述的核电厂主变压器投运系统，其特征在于，所述高压厂变压器包括高压厂变压器A(2)，所述中压母线包括中压母线A(7)和中压母线B(8)，所述中压断路器包括中压断路器A(15)、中压断路器B(16)、中压断路器E(19)和中压断路器F(20)，所述柴油发电机组(1)通过中压电缆(6)分别与中压母线A(7)和中压母线B(8)线路连接，所述柴油发电机组(1)与中压母线A(7)连接的线路上设有中压断路器A(15)，所述柴油发电机组(1)与中压母线B(8)连接的线路上设有中压断路器B(16)，所述高压厂变压器A(2)分别与中压母线A(7)、中压母线B(8)和主发电机(5)出口线路连接，所述高压厂变压器A(2)与中压母线A(7)连接的线路上设有中压断路器E(19)，所述高压厂变压器A(2)与中压母线B(8)连接的线路上设有中压断路器F(20)，所述高压厂变压器A(2)与主发电机(5)出口连接的线路上设有发电机断路器(25)，所述主变压器(4)与高压厂变压器A(2)通过封闭母线(11)连接。

4.根据权利要求3所述的核电厂主变压器投运系统，其特征在于，所述高压厂变压器包括高压厂变压器B(3)，所述中压母线包括中压母线C(9)和中压母线D(10)，所述中压断路器包括中压断路器C(17)、中压断路器D(18)、中压断路器G(21)和中压断路器H(22)，所述柴油发电机组(1)通过中压电缆(6)分别与中压母线C(9)和中压母线D(10)线路连接，所述柴油发电机组(1)与中压母线C(9)连接的线路上设有中压断路器C(17)，所述柴油发电机组(1)与中压母线D(10)连接的线路上设有中压断路器D(18)，所述高压厂变压器B(3)分别与中压母线C(9)和中压母线D(10)线路连接，所述高压厂变压器B(3)与中压母线C(9)连接的线路上设有中压断路器G(21)，所述高压厂变压器B(3)与中压母线D(10)连接的线路上设有中压断路器H(22)，所述主变压器(4)与高压厂变压器B(3)通过封闭母线(11)连接。

5.一种核电厂主变压器投运方法，其特征在于，使用权利要求1-4任意一项所述的核电厂主变压器投运系统，在投运前，中压断路器、高压断路器和发电机断路器(25)均处于分闸状态，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机(5)停运；

步骤2、保持发电机断路器(25)分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器合闸，保持高压断路器合闸，启动柴油发电机组(1)经中压电缆(6)、中压断路器对高压厂变压器和主变压器(4)进行零起升压，主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器合闸实现与高压母线和高压线路(14)并网运行；

步骤4、柴油发电机组(1)通过中压断路器分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器分闸实现与电网解列。

6.根据权利要求5所述的核电厂主变压器投运方法，其特征在于，使用权利要求3所述的核电厂主变压器投运系统，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机(5)停运；

步骤2、保持发电机断路器(25)分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器A(15)和中压断路器E(19)合闸，保持高压断路器A(23)和高压断路器B(24)分闸，启动柴油发电机组(1)经中压电缆(6)、中压断路器A(15)和中压断路器E(19)对高压厂变压器A(2)和主变压器(4)进行零起升压，主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器A(23)合闸实现与高压母线A(12)和高压线路(14)并网运行；

步骤4、柴油发电机组(1)通过中压断路器A(15)分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A(23)分闸实现与电网解列。

7.根据权利要求5所述的核电厂主变压器投运方法，其特征在于，使用权利要求3所述的核电厂主变压器投运系统，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机(5)停运；

步骤2、保持发电机断路器(25)分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器B(16)和中压断路器F(20)合闸，保持高压断路器A(23)和高压断路器B(24)分闸，启动柴油发电机组(1)经中压电缆(6)、中压断路器B(16)和中压断路器F(20)对高压厂变压器A(2)和主变压器(4)进行零起升压，主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器A(23)和高压断路器B(24)合闸实现与高压母线A(12)、高压母线B(13)和高压线路(14)并网运行；

步骤4、柴油发电机组(1)通过中压断路器A16分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A(23)和高压断路器B(24)分闸实现与电网解列。

8.根据权利要求5所述的核电厂主变压器投运方法，其特征在于，使用权利要求4所述的核电厂主变压器投运系统，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机(5)停运；

步骤2、保持发电机断路器(25)分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器C(17)和中压断路器G(21)合闸，保持高压断路器A(23)和高压断路器B(24)分闸，启动柴油发电机组(1)经中压电缆(6)、中压断路器C(17)和中压断路器G(21)对高压厂变压器B(3)和主变压器(4)进行零起升压，主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器A(23)和高压断路器B(24)合闸实现与高压母线A(12)、高压母线B(13)和高压线路(14)并网运行；

步骤4、柴油发电机组(1)通过中压断路器C(17)分闸操作实现与电网解列，或者通过高压断路器A(23)和高压断路器B(24)分闸实现与电网解列。

9.根据权利要求5所述的核电厂主变压器投运方法，其特征在于，使用权利要求4所述的核电厂主变压器投运系统，包括如下步骤：

步骤1、保持主发电机(5)停运；

步骤2、保持发电机断路器(25)分闸并处于检修状态；

步骤3、保持中压断路器D(18)和中压断路器H(22)合闸，保持高压断路器A(23)和高压断路器B(24)分闸，启动柴油发电机组(1)经中压电缆(6)、中压断路器D(18)和中压断路器H(22)对高压厂变压器B(3)和主变压器(4)进行零起升压，主变压器(4)通过控制系统(26)控制高压断路器A(23)和高压断路器B(24)合闸实现与高压母线A(12)、高压母线B(13)和高压线路(14)并网运行；

步骤4、柴油发电机组(1)通过中压断路器D(18)分闸实现与电网解列，或者通过高压断路器A(23)和高压断路器B(24)分闸实现与电网解列。

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