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核电厂应急低噪声柴油发电机突加负载试验手段

发布日期:2022-03-08  查看次数:

  核电厂应急移动式静音发电机容量有限,面临大负荷突然加载时,发电机频率和电压都会发生下降,核电厂在调试初期,不具备带载额定最大负载的工况,解析出厂试验步骤以及现场突加试验的工况,研究试验标准,认为小流量管线的最大负荷可以满足考核要求。

  应急静音发电机组(Emergency Diesel generator,EDG)在核电厂承担安全相关功能,在核电厂失去场外电源时,需要对安全厂用负荷进行分级带载,以保证反应堆堆芯余热导出,保证3道安全屏障的安全。EDG 从出厂试验开始,历经多种试验,静音发电机核电厂内的突加负载试验是对整个静音发电机组暂态特征的考核,是对速度控制器、发电机组暂态电抗以及调压板(Automatical Voltage Regulator,自动电压调整器)响应特性进行具体录波分析的一种试验。

  应急静音发电机组发电机功率有限,当突然加载较大负荷时,发电机的频率和电压均会产生下降。通过现场的突加负荷试验,考核EDG 综合性能,验证突加负载能力是否满足实际需求。

  按照IEEE 387 的规范要求,需要起动低噪声柴油发电机在应急运行期间最大的负荷。由于在调试期间,以VVER(Water Water Energetic Reactor,水—水动力反应堆)机型为例,EDG 带载的最大负载为LAS 泵(Emergency Feed Pump,应急补水泵)800 kW,在蒸汽产生器失去正常补水后为其供应应急补水,保证堆芯的余热导出,而蒸汽发生器的整个管线可用的施工逻辑往往又滞后于EDG 可用性的要求,因此现场仅采用小流量试验。小流量试验的缺点是负荷小于实际负荷。但从试验的特性来说,该试验更侧重于对于发电机暂态电抗和励磁系统的考核,调速板的试验在厂家突加负载时能够足够证明其可靠性。工厂出厂验收时,EDG 需要历经最大为75 %额定功率的突加负载(4210 kW),在该因素下的频率最大偏差为±5%,且在2 s 内恢复。厂家试验时,考核条件已经超过现场最大单个负荷,对于EDG 的暂态考核,应侧重于对于电压跌落的考核。EDG 制造厂的试验台架上不具备800 kW的电机,通过阻性水电阻以及并联电抗器来模拟试验负荷,该型号的模拟不能实际代表发电机的起动流程。突加负载试验更多的应从考核无功的角度考虑,即电压跌落的深度。使用LAS 泵的小流量起动可以接受。

  国内的EDG 突加试验参照标准有法国RCCE 标准以及德国KTA 标准。RCC—EC2400 的标准为:突加负荷时频率不应下降到额定值的95%以下,电压不应下降到额定值的75%以下。

  突加负载并不是单一的试验项目,是一连串持续试验里的一个环节。验证的是EDG 的负荷转移能力,移动电站是把1 台接近空载的发电机突然加上负荷,验证转速和电压变化。试验举措是将BE*母线下游带上尽量多的负荷,然后将EDG 并网,并网后的EDG 因为速度控制器自动加载900 kW 负载,可手动降低有功输出,但是低功率时的功率很难停留在稳定的平台。需要就地和主控室配合,当观察到EDG 输出的功率处于低谷时,主控室果断断开BE*进线断路器。使得本段母线负载由电网带载转移至EDG,观察进线断路器断开前后的电压及频率波动。BE*进线断路器分闸使得EDG 进入应急模式,电调从试验模式转换至应急模式时,仪控系统会给出短暂的停机脉冲命令。停机脉冲命令消失后,电调检修到速度会将低噪音发电机重新拉到以1560 转/分 为起始点的4% Droop(励磁下垂控制特征)曲线上。因为AVR 不区分是否并网,它是恒Droop 模式,根据发电机的电流调整发电机的端电压。

  调试期间,下游的负荷1000 kW,观察不到电压发生显着的变化。该电流跟发电机启动电流相差数倍,对于电压调节器 及发电机暂态电抗的特征考核而言比较微弱。

  在EDG 进入孤岛模式后,先停掉LAS 泵,然后准备开始突加负载,就地的录波器准备好之后,开始倒计时录波,主控人员启动LAS 泵。LAS 泵启动完毕后,对电压跌落深度及恢复时间进行初步判定。

  EDG 的突加试验结束后,需要将处于孤岛运行的EDG 与外市电进行并网,称为反同期。并网同期试验前,需进行同源核相试验,EDG 突加负荷试验接线。经历同源核相试验,才能对同期回路的正确性做出预判,否则在二次线接线不当状况下将使得同期表显示满足同期要素,从而对发电机造成巨大伤害。其中同源核相部分,在发电机首次启动之前已经具备条件。反同期时BE* 母线和BB* 母线的同期,也就是两段PT(Position Transformer,电压互感器)之间的同期,在BE* 上电后,可对反同期回路进行同源核相的确认。在同一个1 次电源情况下,确认此时同期表指向12 点。

  反同期的前提是同源核相,线 次假同期,即是将进线断路器置于试验位置,然后进行合闸。通过录波器录取进线断路器变位反馈以及BE*和BB*包络电压的比较,进线断路器的变位反馈应在包络电压的近零点。

  调试时,由于反同期表在后备盘,备载盘调试属于仪控人员,因此EDG 调试人员并未过多深入备载盘的回路部分。而且假同期试验时的试验方法不完整,仅在接近12 点时按下合闸按钮,未在6 点、9 点方向尝试合闸,于是默认为同期表的输出允许接点串在合闸回路当中。在后续的调试步骤中,多次核实后发现同期表的允许接点未串在合闸回路当中,将允许接点串入,同期表允许接点串入后,需要校验同期表的允许频差,按照国内习惯设置为(0.1~0.3)Hz,换算成转速为(3~9)转/分。恢复与外大电连接时,需要在主控后备盘操作,硬件按钮操作送至仪控装置,仪控系统再送至保护柜,保护柜再送至电调/调压板。因此可以明显察觉到响应滞后,将允许转差调节到0.15 Hz,也就是接近7 转/分。

  假同期操作过程中,在6 点、9 点方向尝试合闸失败,在接近12 点时应准确动作。然后可以将断路器推入工作位置,开始正式的反同期合闸操作,正式合闸过程中进行录波,分析开关变位与包络电压的关系,剖析假同期时,两边PT 电压存在差别,二次线的长度不一致,使得包络电压存在固有压差,在同源核相期间测量包络电压的固有压差,以便在假同期时对近零点判断。反同期成功后,停运EDG,试验结束。

  分析应急静音发电机突加负荷试验方案,进行试验和后期并网,充分的考察低噪声发电机性能。不应拘泥于凑出最大有功负荷,通过2台或者多台中压电机起动来模拟LAS 泵的真实带载,该工况目的是凑出有功功率相近,但该情形下励磁机的无功容量存在不足,导致过流保护动作。充分认识同源核相试验的极端必要性,对于回路及PT 差异致使的固有压差,在EDG 并网试验的导前时间核算时进行考虑。

核电厂应急低噪声柴油发电机突加负载试验手段


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