M310机组LBA母线失电后的影响及改进措施

M310机组LBA母线失电后的影响及改进措施

卢晔王雨

（福建福清核电有限公司350000）

摘要：LBA系统作为核电厂110V重要直流电源一部分，必须保证其供电的可靠性，以便为重要设备的驱动机构和控制回路提供直流电源，从而保证电厂的安全稳定运行。本文通过对LBA系统下游负荷的分析，讨论LBA失电后的影响和相关改进措施，保证机组在失去LBA系统时，能安全控制机组的状态。

关键词：LBA；影响；措施

1引言

LBA系统是核电厂重要的110V直流系统，主要向厂内重要的设备提供直流电源，主要包括部分6.6kV和380V配电盘及下游负荷，RAM、RCP、CFI、SRI等系统的驱动机构，LNG系统逆变器及其他设备的供电。本文将通过对LBA失电后的影响及改进措施进行讨论。

2LBA系统简介

LBA系统主要由两台充电器（AC/DC转换器）、一套110V直流蓄电池组、母线及下游负荷构成。正常运行时，LBA系统由常用380V交流配电盘供电的两台充电器同时向直流负荷供电，并向蓄电池组充电或必要时再供电，每台充电器负担50%的负荷。蓄电池组仅需对应瞬时尖峰负荷。两台充电器并列运行，当一台充电器故障或失去交流电源时，负荷自动切换到另一台，该充电器可带100%负荷，直流蓄电池组至少供电2h。

3LBA系统的主要负荷及失电后影响

3.1LBA系统的主要负荷如下：

1)每台机组B列以外的6.6kV和380V部分核岛断路器和接触器的控制电源，如6.6kV断路器和接触器的控制电源、储能电机；

2)RAM发电机的励磁线圈供电；

3)RPR停堆断路器的分合闸线圈供电；

4)厂内重要转动设备的控制电源（RCP/CFI/SRI）；

5)UPS系统（LNG）逆变器的直流电源；

6)ASG辅助给水泵就地控制盘电源；

7)其他设备；

3.2LBA失电后对负荷的影响

LBA失电会触发全停I保护，导致500kV断路器跳闸，主变切辅变运行，此时柴油机将应急启动，失去机组LGA/LGD/LGE/LGF配电盘。LGB/LGC配电盘失压后，厂用电从主变切换到辅变供电，并引起柴油发电机LHP/LHQ启动。此时三台主泵停运，一回路进入自然循环状态；二回路所有循泵停运，失去冷却水，GCT-C很快不能用，后续的降温操作要通过GCT-a来实现。

1)中压配电盘失去直流电源

当LBA系统失电，其中压配电盘LGA/B/C/D/E/F下游电气自保持接触器将失去LBA后将导致开关跳闸、指示灯无指示、保护装置失去工作电源、电流变送器失去工作电源、带电显示器无指示、计时器不运转，开关不能进行分合闸操作。机械自保持接触器由于内部有机械自保持装置，当失去直流电源（LBA）后不会跳闸，但是失去LBA后将导致所有保护失去、不能进行分合操作、指示灯无指示、电流变送器失去工作电源、带电显示器无指示、计时器不运转，无法进行开关分合闸操作。VD4断路器当失去LBA后将导致断路器不能储能、保护失去、面板指示灯无指示、带电显示器无显示、DCS无电流信号，计时器不运转。虽然LBA失去不会导致断路器跳闸，但是LBA的失去将使断路器不能进行分合操作。

2)RAM发电机的励磁线圈失去直流电源

110VDC电源送至RAM004/005TB,为004TB的401JA、005TB的601JA提供操作电源,同时再通过RAM001/003TB为RAM发电机提供起励磁电源，即RAM001AP励磁电源来自001TB，RAM002AP励磁电源来自003TB，中间通过RAM002TB的501JS互为冗余，实现无功功率平均分配。

3)RPR停堆断路器的分合闸线圈失去电源

110VDC电源送至RPR控制柜，为RPR断路器提供操作电源和控制电源，失去110VDC使停堆断路器带电跳闸线圈失效，同时无法复位。

4)厂内重要转动设备的控制失去电源（RCP/CFI/SRI）

LBA母线失电，导致主泵停运，主泵顶轴油泵失去动力电源和控制电源而无法运行。主泵在无顶轴油泵供油的情况下惰转存在磨损轴瓦的风险。同时会导致LGD/LGE母线断电，CRF、SRI泵停运，此时LBA失电同时导致停机停堆，此时再进行循泵停运引起的相关操作，会给操作人员带来很多负担，容易引发人因失误，也对控制机组状态造成负担。

5)UPS系统（LNG）逆变器的失去电源

UPS系统失去一路直流电源，对UPS系统的供电可靠性降低。

6)ASG辅助给水泵就地控制盘失去电源

就地控制盘失去作用，对ASG辅助给水泵不可控制。

4LBA系统改进措施

原设计中LBA系统失电会触发“全停I”保护动作、跳机跳堆、停主泵、启动应急柴油机组、机组转辅助变运行的自然循环模式。根据现场运行，对LBA供电负荷提出改进措施：

1)发电机保护跳闸逻辑改进

当发生LBA失电事故时，会触发“发变组保护全停I”信号，导致500kV断路器跳闸，主变切辅变运行，此时柴油机将应急启动，但柴油机的辅机设备由LBA供控制电源，所以在LBA失电时，柴油发电机的辅机无法启动，在这种情况下，柴油机将在无辅机支持的情况下启动和运行，存在损坏柴油机设备的风险。故根据分析，退出出口压板，取消LBA直流系统失压后的全停I保护。

由于取消了发变组保护全停I保护，会造成所有LG*段母线上原来由LBA供电的断路器负荷处于无保护状态。而其上游500kV开关站断开的保护阈值很大，无法起到对LG*段单一设备故障的保护。一旦发生短路故障，可能会导致越级保护动作，导致500kV开关站开关跳闸，导致LG*母线失去500KV电源。所以在发生相关失电事故时，需要考虑增加由电气人员手动断开相关LG*段负荷的操作，而手动操作又会造成人员安全风险。LBA失电不会引起主辅变切换，故LBA失电后LGA/B/C/D/E/F和LHA母线，仍然带电，但是LG*下游的负荷因为失去110V控制电源将有所变化。其主要带电设备如下：

a)6.6kV母线所带的泵中，APA/RCP/SRI/CEX/CRF泵保持运行；

b)LG*所带的干式变压器：LKE、LKD、LKG、LKF、LKR、LKH带电；

c)LHA母线所带的干式变压器：LLA、LLC、LLE、LLP带电。

尤其需要注意的是，LBA失电将导致LHA下游的负荷（电气自保持接触器）失去控制电源而跳闸，尤其是RCV001PO。如果此时RCV001PO运行将跳闸，这将导致主泵停运。故正常运行时，我们应该保持RCV002PO运行。

2)380V配电盘上游电源接触器型号改进

LKG、LKP、LKH、LLE上游接触器由电气自保持修改为机械自保持接触器。原设计LBA失电会使得LLE等相关设备（指断路器负荷/接触器负荷自动断开）在无保护状态下运行。此时可能对中压配电盘的正常运行产生风险。

LGB配电盘，其所有出线接触器除LKD外全部打开；LGC配电盘，其所有出线接触器除LKE外全部打开；LHA由LGB供电，除了那些给LLA和LLC供电的机械保持型接触器，其他所有出线接触器全部打开；保持LLA、LLC和LKE带电，在整个LBA失电期间，以下A系列的配电盘保持在运行状态：LNA、LNC、LAA、LCA、LNG。

3)LLP/LKH系统直流电源改进

LLP系统控制电源由LBA供电改为LBA/LBJ供电。LBA母线失电，会导致LLP母线断电，影响涉及的汽轮机辅机失电（如顶轴油泵），汽轮机在无辅机支持下停运，存在设备损坏风险。故在LLP配电盘内增加一路来自LBJ的直流电源，并增加手动双电源切换开关。正常时电源切换开关投到LBJ位置，LBA直流电源作为备用。

LKH系统增加一路来自220kV开关站(JX子项)的110V直流(LBO或LBP)，并在LKH配电盘内进行直流双电源自动切换,保证配电盘的直流电源供电的可靠性，保证汽轮机辅助机的运行及机组的安全运行。

4)重要转动设备控制电源改进

LBA母线失电，会导致LGD/LGE母线断电，CRF循泵停运，此时LBA失电同时导致停机停堆，此时再进行循泵停运引起的相关操作，会给操作人员带来很多负担，容易引发人因失误，也对控制机组状态造成负担。同时由于LKH失电，循泵辅助设备失电，容易对设备本身产生影响。同样6.6KV的负荷还可以改进的有SRI201PO，从工艺角度考虑也可以改进，可以使得系统更加便于控制。由于常规岛两台闭式冷却水泵都采用电气保持式接触器控制，而接触器的直流控制电源由LBA供电。因此LBA失电时，常规岛两台闭式冷却水泵都跳闸，使常规岛主辅设备失去冷却。

另外机组主泵本身的问题，无法从机械角度来解决主泵在顶轴油泵失电时安全停运问题。因此提出利用电气冗余配电的电气改造方案，用于临时解决主泵自身机械缺陷导致的问题。新增主泵顶轴油泵电控箱，用于向机组三个主泵顶轴油泵供电；新增电控箱动力电源共两路，分别来自本机组LLE和另一机组的LKB段，两路电源在电控箱内实现自动切换；电控箱控制回路电源也设计两路，一路来自本LBA，另外一路来自本机组LBJ，两路电源在电控箱内实现电源的自动切换。

5结束语

综合上述，LBA失电将对配电盘下游负荷的控制、厂内重要转动设备的驱动机构都有很大的影响，故通过本文对LBA直流系统的负荷及影响进行分析。从机组安全稳定运行的角度考虑，实施相应的改进措施，但改进措施也会带来一定的不良影响，对机组的有效控制造成一定的干扰。鉴于该问题切实性及其重要性，建议组织相关专业做进一步的研究分析，切实有效的消除LBA失电情况下对机组控制的不利因素，保证机组稳定运行。

参考文献

[1]刘爱芬，姜达水等，LBABCFC110V直流电源系统手册（LBA、LBB、LBP、LBJ)第2-5章，中国核电有限公司，2011