Page 63 - 核电厂电气技术与设备管理

▼ 第三章 核电厂的电气主接线及厂用电

目前，关于断相保护的原理都是基于序分量的电压或者电流来整定。重载
或正常带载时，断相故障产生的不平衡现象很严重，现有的断相保护装置可以动
作；但是对于变压器空载、轻载以及特定连接组别，并在高压侧发生单相断相故

障的情况下，系统不平衡量很微弱，导致反时限负序（零序）过流保护动作时间
过长，甚至可能导致下一级设备的后备保护误动作，扩大事故范围；当厂用电由
主变提供时，对于变压器即属于轻载工况。当厂外发生断相故障后，由于变压器
轻载，厂内的监控系统未能及时发现电压和电流不平衡情况，导致电厂恢复运行

后，随着负载的恢复，不平衡程度扩大。设备在不平衡电压下长时间运行有可能
会造成过热或振动，或者电气设备意外跳闸以及造成电厂瞬态，对电气设备产生
危害。同时会导致核电厂内的冗余安全系统不能正常工作，而冗余安全系统是保
证核电厂安全和电厂可用率的关键，因母线电压不平衡导致运行中的电动机保护

跳闸，同时备用设备也无法起动投入运行，甚至在某些情况下安全级母线上的电
压并未下降到能够发出应急柴油发电机组启动命令的限值，导致在一段时间内反
应堆冷却丧失，使事故扩大。一旦核岛发生故障，安全系统不能及时安全停堆，
会产生灾难性的后果。目前，中国和其他国家的核电厂设计基准，只考虑了电压

完全丧失对核电厂运行的影响，而忽略了断相故障对于核安全的挑战。
中国核电厂配置的继电保护装置多为ABB、西门子和施耐德等的进口设备，
继电保护算法模块十分昂贵；如果重新装配光学电流互感器，会产生很大的花
销，而且在轻载（空载）时发生断相故障，可能会误动，既不具备经济性，也不

具备可靠性。所以，如何利用现有保护的电气量信息进行经济有效地断相故障监
测，成为亟待解决的问题。
国际原子能机构起草了关于断相故障检测和保护的临时技术方案，方案中规
定了关于断相故障的处理应当遵循以下三个原则：断相故障的继电保护设计应尽

可能利用现有各种保护的测量数据，尽量减少配置新的测量装置；当断相故障发
生在连接厂外电源的变压器的高压侧或低压侧时，继电保护装置都应该可靠检测
并在主控室显示屏上提示报警信息，同时应减少误报警的概率；如果厂外电源由
于断相故障导致安全级降级，厂内保证运行安全的重要负载应自动与厂外电源断

开并投切到正常工作的备用电源上。由此可见，如何不增加或少量增加测点，尽
可能基于现有的数据进行各种类别的断相故障检测，并利用断相保护将厂用电与
故障电源断开，及时投切到正常运行的电源上，为断相保护方案的研究重点。

-55-