RO《核电厂电气原理与设备》单元06(课时11-12)核电厂直流供电系统

第六单元核电厂直流供电系统主要内容一、直流系统的介绍二、直流系统的接线方式三、直流系统的绝缘监测装置四、直流系统的运行方式五、直流系统的故障诊断与处理六、充电器的介绍6.1直流系统的介绍1.1直流系统的概念及构成、分类由蓄电池组及整流器、直流配电装置等直流设备组成了发电厂的直流电源系统，简称直流系统。直流系统设备主要包括蓄电池、充电器、直流配电柜以及接地故障探测仪等。目前，发电厂、变电站中大都采用蓄电池组直流系统作为直流操作电源。6.1直流系统的介绍发电厂的直流系统可分为220v直流系统和11Ov直流系统，一般发电厂又将单元控制室和网控直流系统分开。（1）单元控制室的22Ov直流系统，一般每台机设置一组蓄电池组和两台充电设备（一工作一备用),采用单母线接线方式。两台机组220v直流母线经隔离开关联络。（2）单元控制室的110V直流系统，一般每台机设置两组蓄电池组、两台或更多充电设备，采用单母线接线或单母线分段接线方式。不论发电厂的直流系统采用什么方案，所有的直流系统中都具有监视和测量直流电压和电流的表计、直流系统对地绝缘监察装置和电压监察装置、闪光装置、出线开关以及相应配套的熔断器等设备。6.1直流系统的介绍直流系统是核电才厂用电中最重要的一部分，必须保证在任何事故情况下，不间断地向负荷提供可靠电源，主要作用如下：（1）在电力系统正常运行或故障时，为继电保护、自动装置、断路器的操作回路等提供控制电源；（2）作为事故照明电源，要求在正常电源故障甚至厂用电事故的情况下能够提供可靠地照明电源；（3）在厂用电事故的情况下为直流油泵提供动力电源以保证汽轮发电机在事故情况下安全停机；直流系统的作用6.1直流系统的介绍（4）为交流不间断电源系统的逆变装置提供电源，以保证在交流电源故障的情况下负荷可靠、不间断供电。（5）为专用仪表控制系统和柴油机启动系统提供可靠电源；（6）直流系统为其他重要设备提供可靠电源。6.1直流系统的介绍直流系统的电压一般分为220v、110v、48v和24v，根据用电设备的类型、额定容量、适用性等确定具体使用的额定电压，额定电压一般按以下原则确定：（1）电动机、阀门操作机构、逆变装置等大容量负载一般选用220v直流电压；（2）配电装置的断路器的控制电源一般选用220v或110v直流电压；（3）专用仪表控制系统和柴油机启动系统一般选用48v和24v直流电压。

直流系统的电压等级划分

这种接线方式简单、清晰、可靠、经济。但蓄电池组进行容量试验时，蓄电池组需要脱离直流母线，可能造成直流母线及其负荷失电。整流器的维修时间受直流负荷电流大小的限制。6.2直流系统的接线方式

一台整流器、一组蓄电池和一段直流母线6.2直流系统的接线方式特点是接线简单、清晰，可靠性高于一台整流器接线。正常运行时，两台整流器中的一台工作，另一台备用。整流器的维修时间不受直流负荷电流大小的限制，维修工作时间更加灵活。两台整流器、一组蓄电池和一段直流母线6.2直流系统的接线方式与上一种接线方式比，增加了分段开关。分段开关设保护元件，限制了故障范围，提高了负荷供电的可靠性。

两台整流器、一组蓄电池，单母线分段6.2直流系统的接线方式正常运行时，两套电源独立运行，安全可靠性高。与一组蓄电池相比，蓄电池放电期间不影响负荷供电的可靠性。整流器的维修工作时间长短也不受直流负荷电流大小的限制。运行更加灵活，供电更加可靠。

两台整流器、两组蓄电池，单母线分段6.2直流系统的接线方式在核电厂，特别是在核岛和常规岛的直流系统设计中，考虑到系统的独立性而采用上述基本接线方式作为直流系统的主要接线方式，其中前三种直流系统接线方式的实际应用更加多一些。6.3直流系统的绝缘监测装置

在直流装置中，发生一极接地时并不会引起任何危害，但长期一极接地是不允许的，因为在同一级的另一点再发生接地后，就可能造成信号装置、继电保护相控制电路的误动作。另外，在有一极接地时，假如再发生另一级接地，就将造成直流系统短路，引起直流熔断器熔断或造成保护和断路器误动作。因此，不允许直流系统长期带一点接地运行，为此需要设直流系统绝缘监视装置。6.3直流系统的绝缘监测装置为保证直流系统的完好性，避免上述故障，直流系统中设置绝缘监测装置。在直流母线发生一点接地后发送报警信号，以便维修人员及时查找接地点，尽快消除故障。直流母线的绝缘监测按用途分为两个部分：母线绝缘监测和支路监测。6.4直流系统的运行方式110v直流系统接线

正常运行时，3Q、5Q、7Q、6Q、8Q、4Q隔离开关闭合。110vA蓄电池组和A充电器在允许状态，A充电器正常带110v直流母线A上的负荷以及对A组蓄电池浮充；110vB蓄电池组和B充电器在运行状态，B充电器正常带110v直流母线上B的负荷及对B蓄电池组浮充，A,B段分别运行，联络隔离开关1Q、2Q在断开位置，110v充电器正常情况下应处于良好备用状态，隔离开关11Q在断开位置。

运行中当主充电器A或B故障，则由备用充电器C代替，隔离开关11Q打至A母线位置和1Q合上或隔离开关11Q打至B母线位置和2Q合上，运行方式如上所述。

直流系统的绝缘监测装置6.4直流系统的运行方式当蓄电池需离线均衡充电、补充电或核对性放电时，隔离开关3Q或4Q断开，2Q或1Q闭合，本侧直流负荷通过联络隔离开关2Q或1Q倒换由另一直流母线带。6.4直流系统的运行方式正常运行时，220v系统每台机组充电器正常运行在本机在直流母线上，带本机直流负荷及对蓄电池进行浮充。备用充电器正常应处于良好备用状态。两台机220v直流母线联络刀闸应在断开位置。运行中如主充电器故障，则由备用充电器代替其运行，隔离开关4Q断开，隔离开端6Q合上，运行方式如上所述。220v直流系统运行方式6.4直流系统的运行方式当蓄电池需离线均衡充电、补充电或核对性放电时，隔离开关2Q断开，联络隔离开关闭合，本侧直流负荷通过联络隔离开关倒换由另一台机220v直流母线带。6.4直流系统的运行方式（1）如发生一点接地后，在同一级的另一地点再发生接地或另一极的一点接地时，便构成两点接地短路，将造成信号装置、继电保护和短路器动作；（2）两点接地可能造成断路器拒绝动作；（3）两点接地引起熔断器熔断，同时有烧坏继电器触电的可能。

直流系统事故运行6.5直流系统的故障诊断与处理（1）特征：“直流母线电压不正常”信号发出；直流屏母线“电压高”或“电压低”报警发出。（2）处理：检查母线电压值，判断母线绝缘监测装置动作是否正确；调节浮充机的出处电流，使母线电压正常。若保持不住，可能是浮充机故障，停用故障浮充机，倒至备用浮充机运行。

直流母线电压高或低6.5直流系统的故障诊断与处理（1）特征：控制屏“直流接地”报警信号发出。（2）处理：利用微机绝缘监测装置监测各支路绝缘情况，判断接地极和接地程度，汇报值长；检查有无启动动力，对该动力试拉；如系热工用直流电源接地，通知热工人员处理；如系保护用直流电源接地，通知保护人员处理；若监测各支路绝缘良好，应采用停用蓄电池组、倒换充电机或停用母线的方法进一步查找接地，必要时也可以试停接地故障检测装置；严禁使用拉合直流支路的方法查找接地。

直流系统接地6.5直流系统的故障诊断与处理（1）特征：控制屏“直流充电设备故障”信号发出；直流屏故障浮充机电流表指示到零；浮充机运行指示灯熄灭。（2）处理：检查浮充机跳闸原因，有无元件过热、冒烟、着火等现象；监视蓄电池及母线电压运行情况，进行必要的调整或倒换；检查交流侧电源熔断器或控制回路熔断器是否熔断，硅整流装置是否有保护动作；若检查浮充机无问题，应立即启动，如再次跳闸应查明原因，消除故障后重新投运，恢复原方式运行。

运行中浮充机跳闸6.5直流系统的故障诊断与处理（1）特征：

a.警铃响，“控制回路断线”、“直流充电设备故障”、“直流母线电压不正常”、“蓄电池熔断器熔断”、“低电压保护回路断线”信号发出；

b.失压母线电压表指示到零；

c.浮充电流、电压输出到零；

d.失压母线负荷指示灯熄灭。直流母线电压消失6.5直流系统的故障诊断与处理（2）处理：a.若故障已自动消失或人工立即能排除，应尽快恢复电压，将浮充装置投入，恢复各路负荷供电；b.检查故障发生在哪一段母线上，拉开失压母线上所有刀闸，检查母线；c.若母线故障不能立即排除，应将故障母线上的负荷刀闸拉开，将负荷切换至故障母线上；直流母线电压消失6.5直流系统的故障诊断与处理d.停用故障母线浮充机和蓄电池，查出故障点，交检修处理；e.如母线无明显故障，应做如下处理：开启浮充装置，将失压母线恢复电压；试送各路负荷，恢复送电；投入蓄电池运行；对试送不成的馈线分段试送；f.未断开故障点，不得试送蓄电池出口断路器；g.直流母线电压消失后，若不能马上恢复，应将有关失去保护拒跳的断路器手动打闸。6.5直流系统的故障诊断与处理（1）拉开蓄电池出口刀闸（2）调整充电器，维持母线电压（3）通知消防部门（4）用二氧化碳或四氯化碳灭火器灭火（5）灭火时应戴防毒面具

蓄电池着火处理6.6充电器的介绍直流系统使用的充电器的整流模块一般为单相或三相桥式全控整流电路，包含二极管和可控硅。其中，二极管将交流电整流成脉动的直流电，将交流变成直流。功率半导体用快速动作高分断能力的熔断器保护。充电器装有限流保护，防止充电器过热及部件的损坏。充电器的容量由其主电路时单相还是三相桥式整流电路来确定。蓄电池要有充电器来维持电力。为满足对蓄电池的充电要求，充电器应具有稳压、稳流、限流以及输出电压可调等特性充电器的基本介绍及其作用6.6充电器的介绍蓄电池只能用直流电源来充电，核电厂厂用电是交流电。这就需要需要使用将交流电变为直流电的设备，即整流设备。可用作充电器的整流设备有以下几种：（1）电动机-发电机组（2）汞弧整流器（3）钨管整流器（4）半导体整流器：如硅整流器、硒整流器等目前广泛采用硅整流器作为直流电源蓄电池的充电器。

充