华龙自主三代核电柔性消弧关键技术装备研发及应用
作者：
设备医生官方号
时间：2023-07-21浏览：43
本项目提出基于柔性电压源的接地故障选线消弧系统，系统由选线消弧装置、柔性电压源、升压变压器、单相开关等构成，柔性电压源与消弧线圈并联接在接地变与地之间。选线消弧装置采集母线三相电压、零序电压、各支路零序电流，在发生接地故障后选出故障线路、故障相。通过研究经消弧线圈接地的厂用电系统接地故障时的暂态及稳态电气特征，提出高灵敏度接地故障检测方法，实现高阻接地故障时准确选线；在准确选线的基础上研发柔性消弧设备，通过柔性电压源注入技术，控制故障点对地电压小于电弧重燃电压，即故障点熄弧使故障电流为零，避免了接地后燃弧会引发电缆起火导致火灾和停电事故，真正实现了系统带接地故障不停电安全运行。
本项目就华龙一号厂用电保护、监控等关键技术展开论证、研究，对目前采用小电流接地方式下的核电厂用电单相接地电容电流超标问题进行试验仿真分析、制定解决方案、研发制造新装备，提高核电厂厂用电关键设备运行可靠性，打破厂用电保护国外长期垄断，攻克核电厂厂用电“卡脖子”关键技术，实现核电厂关键设备核心技术的自主化水平。
2、主要创新点
（1）创新点1：无扰动的系统参数感知技术
因福清核电厂用电系统正常运行时，不平衡电压较小，消弧线圈厂家提供的注入式系统参数测量方法需在开口三角中注入200~400V左右电压实现系统电容电流等系统参数测量，该零序电压会导致中性点及相对地电压过高不满足相关标准要求。
本项目增加一个小量程的电压互感器及电流互感器用于中性点对地电压及零序电流测量，零序电压互感器精确测量范围为0.005~0.5Un，零序电流互感器精确测量范围0.002~0.5In，（Un、In 为柔性源额定电压及额定电流）以上两组互感器仅在系统参数测量时投入，当发生接地故障后退出不参与计算。灵敏互感器在发生单相接地时可长时间稳定运行不会发生过热及设备损坏。
（2）创新点2：灵敏接地故障检测技术
使用暂态法及基于系统参数测量的高阻接地检测技术进行选线，基于系统测量的高阻接地检测技术抗过渡电阻能力超过10kΩ，暂态法抗过渡电阻范围可达2000kΩ。基于系统测量的高阻接地检测技术在未发生接地故障时获取小电流接地系统中各支路对地电容及工频下的零序容抗XC；当发生接地故障时根据已经获得的各支路的零序容抗及采集的母线三相电压、零序电压、各支路零序电流计算出接地点功率积分及接地点阻抗值并选出接地线路。
（3）创新点3：单相接地故障故障点电流逐步逼近的精确补偿技术
因装置只能采集母线处零序电压及零序电流，以往消弧技术只能将故障相电压在母线处补偿到0。对于重载长线路末端与母线处电压差ΔU可能会达到600V，在末端发生经100Ω过渡电阻接地故障时，如仅将母线处电压补偿至0，故障点残流会达到柔性消弧系统通过系统参数感知技术可感知到母线上各线路对地电容等参数并计算出故障点残流Ig，根据Ig计算出需要准确将Ig补偿至0所需注入的电压或电流的相位，实现故障点电流精确补偿技术，可将残流控制在1A以下。
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