核电站控制棒电源系统发电机失磁故障和解决

核电站控制棒电源系统发电机失磁故障和解决

孙曦圳

国家电投集团东北电力有限公司本溪热电分公司  辽宁省本溪市  117000

摘要：核电站控制棒电源系统是核电站的重要电力供应系统，该系统的供电稳定性决定整体电能供应状态。因此针对核电站控制棒电源系统的发电机失磁问题要分析其原因，并根据原因确定解决方式，提高核电站控制棒电源系统供电的稳定性。对此，本文从核电站控制棒电源系统的工作原理、失磁故障原因和解决方式角度进行讨论研究，并提出有关建议，期望能对解决发电机失磁故障有所帮助。

关键词：核电站；控制棒电源系统发电机；失磁故障和解决

引言

核电站控制棒电源系统由上游供电部分、旋转异步电机（RAM）系统及下游负荷部分组成，通过协同工作提供稳定的电源。发电机失磁故障是导致电力供应波动的重要因素，通过解决旋转异步电机（RAM）的失磁故障提高发电机的工作效果。发电机失磁故障发生的原因有很多，本文针对其中的重要几个原因进行分析，提出解决策略，维持稳定的核电站控制棒电源系统工作环境。

一、核电站控制棒电源系统的工作原理

核电站控制棒电源系统能为控制棒工作提供稳定的电力供应，确保控制棒能在核反应堆中实现高效核反应[1]。通过控制棒在核反应堆中的插入、抽出降低或提高核裂变速率，实现核反应堆的稳定运行。控制棒电源系统能提供交流电和直流电，交流电是核电站的正常电力供应系统，对控制棒插入和抽出进行控制。直流电作为交流电的备用，随时保障控制棒的工作顺利开展。

失磁是核电站控制棒电源系统共工作中遇到的一种故障，在发生失磁故障时，发电机无法提供稳定的电源维持磁场，从而影响控制棒的工作和电源系统的稳定性[2]。为了提高应对失磁故障的能力，核电站要配备失磁保护装置，提高对失磁的保护机制，降低失磁故障发生比率，提高核电站的稳定运行状态。对此，要提高对失磁故障的应对能力，建立应对机制，提高失磁保护力度，为核电站的稳定运行提供可靠环境。

二、核电站控制棒电源系统发电机失磁故障原因分析

发电机失磁故障的原因一般主要有励磁系统故障、发电机转子故障、电力系统故障、电气故障和其他原因等。

（一）励磁系统故障

励磁故障是低励、误强励以及励磁系统元件故障等导致励磁系统出现问题，影响发电机失磁保护。励磁系统是发电机正常运转的核心，励磁系统不能正常运转就会影响发电机的稳定性，导致发电机磁场减弱或消失[3]。一般励磁系统故障主要有励磁电源故障、励磁变压器故障、励磁调节器故障等。

（二）发电机转子故障

发电机转子是构建励磁磁场稳定性的重要元件，发电机转子发生故障会导致磁场减弱或消失，影响发电机的正常电力供应。一般发电机转子故障有转子绕组短路、转子接地、转子断裂等。

（三）电力系统故障

  电力系统故障的发生会影响磁场稳定，出现失磁现象。一般电力系统故障有电网电压波动、电网短路、电网谐波等。

（四）电气故障

发电机的电气故障是导致其失磁的重要原因之一，是由于励磁电源断开或电路短路、励磁电源输出电压不足、励磁电源连接错误、励磁调节器故障等原因导致的失磁故障。

（五）其他原因

其他原因是上述原因之外的因素，同时包含环境因素导致的失磁故障。

三、核电站控制棒电源系统发电机失磁故障解决措施

（一）励磁系统故障解决方法

   在发电机维护和保养中要对励磁系统进行定期检查和维护，将隐藏因素发现并解决，提高励磁系统的稳定性。在励磁系统发生故障时，要检测励磁电源是否连接正常，检测给定值与适配单元处理后的测量值是否正常，若不正常就要开展压力调整，直到恢复工作需要的励磁电压值。励磁变压器故障的解决要查看励磁变压器接线是否正确，励磁变压器的接法是Y/Δ11，连接顺序为C、B、A。若励磁变压器的连接顺序出现错误就会导致不能起励，发电机升压过快，因此要用正确的顺序连接励磁变压器。励磁调节器故障的解决要保证电源电压、电源线路、断路器的正常工作，保障额定电压力值。确保控制回路顺畅、安全。同时降低功率柜的输出并设法恢复风机运行或更换熔断器[4]。

（二）发电机转子故障解决方法

发电机转子稳定持续运转能提供磁场稳定的环境和动力，对此要对发电机转子开展定期检测和维保，发现潜在故障原因并针对性解决，提供转子的使用寿命。

1. 磨损解决

发电机转子发生磨损后要检测哪些部位发生严重磨损，并进行修复或更换，例如更换轴承、齿轮等，修复轴颈等。

2. 腐蚀解决

发电机转子的表面出现腐蚀问题要利用清洗液进行表面腐蚀物质清理，将

锈蚀物质溶解，同时保护转子表面。转子的内部发生腐蚀问题就要拆卸下来进行清理，确保内部腐蚀物质彻底清理干净，维持安全的运行状态。

3. 断裂解决

发电机转子发生断裂就要对转子进行焊接修复，保持其运转状态。若不能

开展焊接修复就要直接更换新的转子，保证其稳定运行。

（三）电力系统故障解决方法

首先检测电力系统故障发生位置，判断是在供电设备内还是在供电线路上，然后开展针对性解决。若供电设备内发生故障就要修复或者更换电器元件，安装过载保护装置、短路保护装置等确保设备内部工作环境的安全性。若是外部就要检测断路器、开关、保险丝是否熔断，进行修复或者更换，维持稳定的电网电压。发生电网短路时要建立应急通路，使用蓄电池进行电力供应，或者临时接入其他电路，实现失磁保护

[5]。同时对短路位置和线路进行修理。电网谐波的治理方式采用电容串联电抗器补充电容器与滤波电抗器，组成LC无源滤波回路，完成无功补偿。或者使用有源滤波器，通过电流计算检测电网中的谐波电流含量，发出能与之抵消的补偿电流。有源滤波器精度高，能动态消除电网内的谐波，同时不会产生谐振。

（四）电气故障解决方法

核电站控制棒电源系统发电机失磁故障的发生是由于电气故障导致的就可以采取以下方法解决：

1. 借助仪器设备检测励磁电压和输出电压力值，一旦输出电压不足就需要调整电压或者更换励磁电源。
2. 检测励磁电源连接是否正确，一旦有错误要采取正确的连接方式，进行问题解决。
3. 检查电磁调节器是否能正常工作，如果有问题需要进行检修或者更换。
4. 对电气设备进行定期养护、维保，开展设备清洁、润滑、紧固和连接点检测，及时发现电气设备的运行隐患。同时开展智能监控，利用传感器、数据采集及分析等措施开展电气设备的监控与分析，提前发现故障迹象，开展应急处理。

（五）其他原因解决方法

核电站控制棒电源系统发电机失磁故障的其他原因解决要考虑发电机的运行环境是否达标，如温度要求、湿度要求、空气清洁度要求等。发电机的温度要求依据机型和具体外部环境确定，一般正常工作温度控制在-15℃－40℃之间。若果环境温度过高要进行降温和通风处理；温度过低要进行升温处理。湿度要求控制在30%-90%RH之间，湿度过高导致发电设备受潮，发生漏电等问题；湿度过低导致静电积累、绝缘老化等问题。同时清理环境中的灰尘、颗粒物，提高发电机的散热功能，减低杂质对滤网的侵害。

总结

本文针对核电站控制棒电源系统工作模式进行讨论研究，并对发电机失磁故障的种类和原因进行探究，提出针对性解决策略，实现失磁保护机制的落实，降低失磁几率，提高发电机的稳定、持续供电效果。核电站控制棒电源系统是重要的工作方式，其发电机的失磁故障是影响其稳定性的重要元素，对此，要针对不同失磁故障采取多种措施，提高核电站的稳定工作模式。

参考文献：

[1]肖项涛.核电站棒控电源系统同步发电机故障解析及保护优化[D].北京交通大学,2022.

[2]刘斌,张俊超.发电机失磁故障的判断及处理[J].科技视界,2016,(25):144.

[3]陈寿根,郝巍,王凯.大型发电机失磁故障分析[J].中国电力,2016,49(05):20-23+34.

[4]吴刚.勐野江水电站励磁系统故障分析及处理[J].云南水力发电,2016,32(02):124-126+146.

[5]刘守瑞,王东杰,乔辉.大型发电机失磁保护动作行为分析与对策研究[J].电子制作,2014,(09):241-242.