核电厂直流系统绝缘低报警分析及处理

郭贞荣 孙 杰 黄巍华 汪 瑞

（江苏核电有限公司，江苏 连云港 222042）

0 前言

直流系统主要由蓄电池组等组成，它是一个独立电源，为核电厂、变电站中重要负荷提供可靠工作电源，当发电厂、变电站发生事故时，即使在交流电源全部停电的情况下，也能保证直流系统的用电设备可靠而连续地工作，直流系统工作状况好坏直接影响发电厂电力系统安全、可靠运行，必须对直流系统绝缘状况进行长期在线监测，直流系统闪发绝缘低报警信号，容易给运行人员造成习惯性的错误思维，会导致当出现真实的绝缘故障问题时不能敏锐发觉和及时处理，从而引发严重的事故，因此必须提高直流系统的可靠性。

1 核电厂直流系统简介

某百万级核电机组可靠电源220V 直流母线分为BVA 和BVC 两段，BVA、BVC 每段分别有5 个支路为5 个仪控负荷供电，如下图（图1）所示。 因直流母线BVA 和BVC 的负极是直接连接在一起，所以两段直流母线只能投入一个绝缘监测装置F201。

绝缘监测装置F201 的工作原理是低频叠加， 装置为2.5Hz 的低频源，装置本身经33KΩ 电阻接地，当负荷绝缘降低的时候，低频源通过直流母线、电缆、负荷、绝缘低点及装置接地点构成低频通路，装置中流过低频电流。 当绝缘低的负荷数量增加时，流过装置的低频电流也增加，装置通过测量总的低频电流，再折算为装置显示的直流母线的绝缘电阻值。

图1 核电厂BVA、BVC 段负荷馈线回路配置图

2 缺陷情况描述

某核电厂直流母线BVA 绝缘值偶尔下降到28KΩ-29KΩ，短时间内绝缘值会恢复到35KΩ-40KΩ，造成主控偶尔闪发“BVA00 EK110 XG01 insulation Fault”报警，影响操纵员监盘。经讨论并通过了定值变更申请，将绝缘监视预报警值由30KΩ 调整到20KΩ，直到2010 年7月底，直流母线BVA/BVC 绝缘监视装置未发生过报警，母线绝缘一直保持在28KΩ 以上。

2010 年 8、9、10 月主控偶尔闪发“BVA00 EK110 XG01 insulation Fault”报警。 从报警的情况看，总体来说2 号机组ASD 报警相对更多一些，绝缘值最低为19KΩ。 采用QDB-51 型抗分布电容式直流接地探测器对2 号机组两段直流母线各支路的绝缘情况分别进行检测，从绝缘检测结果来看，2 号机组有两个负荷2BVA03-BB (变压器非电量保护柜，131～161KΩ) 和2BVC02-HC (供机组智能遥信遥测采集装置D25，146.2～202.3KΩ)绝缘值相对于其它来说一直偏低，1 号机组情况与此类似。

每台机组直流母线BVA/BVC 的绝缘有逐年下降的趋势，2007 年以前绝缘监测装置的检测一般都在30KΩ 以上， 很少低于30KΩ。2008 年 8、9、10 月 BVA/BVC 直流母线绝缘值最低下降到 28KΩ。2009年直流母线 BVA/BVC 绝缘值与 2008 年基本相同。 2010 年 8、9、10 月BVA/BVC 直流母线绝缘值最低下降到19KΩ。

3 原因分析

为查找出原因及排除故障， 对所有直流电缆支路进行了绝缘检测，检查绝缘薄弱环节，并利用停机窗口重点对机组运行期间不能停电的绝缘较低直流电缆支路进行绝缘检测和停电排查，对机组智能遥信遥测采集装置D25 直流回路进行检查， 对室外变压器就地端子箱进行必要的防潮处理，效果不理想。

从多次检测结果来看，经分析认为引起直流母线绝缘值较低的主要原因是由于每台机组直流母线BVA 和BVC 每段分别有5 个支路为5 个仪控负荷供电，负荷内部分别将两路直流电源的负极直接连接在一起， 于是就造成了BVA、BVC 段直流系统并联运行， 相当于将BVA、BVC 两段直流母线并列成为一段， 因此在BVA、BVC 母线上只能投入其中的一段母线绝缘监测装置F201 来监测BVA、BVC 母线总绝缘，绝缘值会大幅降低，BVA、BVC 母线段的总负荷接近80个， 以每个负荷的绝缘值为1500KΩ 计算（实际部分负荷达不到），80 个负荷同时投运，总绝缘在 18-19KΩ 左右波动。 如果将 BVA、BVC 母线断开独立运行， 每段母线的负荷为40个， 同样以每个负荷的绝缘值为 1500KΩ 计算， 每段的绝缘值能达到37-40KΩ。 查实际监测结果，BVA、BVC 段母线在并联运行时的对地绝缘电阻值经常在 18-19kΩ 左右波动， 并闪发绝缘低报警信号。

这种 “闪发绝缘低报警信号”现象，容易给运行人员造成习惯性的错误思维， 会导致当出现真正确实的绝缘故障问题时不能敏锐发觉和及时处理。而且由于BVA、BVC 直流系统带有大量重要用电负荷， 包括6kV 母线控制电源、400V 母线控制电源，仪控CPS 机柜、重要阀门电源等，直流电源的安全稳定运行十分重要。因此，必须解决闪发绝缘低报警信号的问题，提高BVA、BVC 直流电源系统供电的可靠性。

4 处理方法

为缩小“闪发绝缘低报警”的影响范围，保证其他重要负荷供电电源的安全稳定运行，考虑到问题的根源在于仪控负荷CLR05、CLR06、CLR07、CLR08、CRF65 设备内部各自将分别来自 BVA、BVC 段直流系统的电源负极直接连接在一起，才造成了BVA、BVC 段直流系统并联运行。 因此解决问题的关键之处在于将仪控负荷馈线 CLR05、CLR06、CLR07、CLR08、CRF65 与现有的BVA、BVC 直流系统分离， 并由新增 2 个直流系统供电（BVX、BVY），从而使BVA、BVC 段直流系统各自独立运行。

根据式（1）、（2）公式可得出BVA、BVC 段直流系统总绝缘值将大于BVA、BVC 段母线在并联运行时的对地绝缘电阻值（18-19kΩ）的2倍，不会发生“闪发绝缘低报警信号”；而新增直流（BVX、BVY）段由于每段仅有5 个负荷回路，总绝缘值远远大于19KΩ，也不会发生“闪发绝缘低报警信号”。

计算电容电阻值：

计算多电容并联值：

式中，Xc——电容电抗 （欧姆）；π——3.14；f——频率 （赫兹）；C——电容（法拉）。

注：BVA、BVC 段直流系统所用的绝缘监测装置F201 是选用某品牌产品，该装置向其所监测的系统内注入2.5Hz 的交流低频信号。

5 结论

本方案圆满解决了BVA、BVC 段直流系统长期并联运行和闪发绝缘低报警的问题,提高了BVA、BVC 段直流供电系统的安全稳定性。

［1］发电厂变电所电气部分[M].重庆大学出版社.