改进建议
张 爽，王铭昌，钟建辉，高传波，刘 谦
(苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004)
Cause Analysis and Improvement Measures of Loss of External Power Supply in
Nuclear Power Plant
ZHANG Shuang, WANG Mingchang, ZHONG Jianhui, GAO Chuanbo, LIU Qian
(Suzhou Nuclear Power Research Institute, Suzhou 215004, Jiangsu Province, China)
〔摘 要〕 核电厂在设计中已经考虑了丧失厂外电源的风险，但异常事件可能导致其运行状态超出设计基准，影响了安全裕度。介绍了厂用电的供电和失电流程，探究了国内外核电厂丧失厂外电源的异常事件，简述了事件中涉及的故障区域、设备和原因等因素，并提出了改进建议，为商运和建设的核电厂提供参考，以降低类似事件发生的概率。
〔关键词〕 厂外电源；核电厂；安全裕度
The risk of loss of external power is considered when the nuclear power plant is designed, Abstract:
and operating condition may exceed the design basis by abnormal events, which affects the safety margin. The power supply and power loss processes of plant electric consumption are introduced, and the abnormal events are investigated, which involves the loss of external power in nuclear power plants both at home and abroad. The fault area, equipment and causes involved in the events are briefly described. The improvement suggestions are put forward, which provides reference for nuclear power plants both in commercial operation and under construction, so as to reduce the probability of similar event.
external power; nuclear power plant; safety marginKey words:
中图分类号:TM623 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2019) 06-0016-03
厂外电源可为核电厂提供主厂用电源和辅助电源。核电厂运行经验表明，厂外电源失去或异常降压对核电厂而言是非常严重的安全事件。由于核电厂特有的核安全特性，丧失厂外电源事件将影响机组正常运行，导致反应堆紧急停堆、安全壳功能降级、乏燃料池冷却丧失、安注系统启动和功率升高延迟等后果。
(1) 机组启停时，由厂外主电源通过主变压器、高压厂用变压器供电；
(2) 机组正常运行时，核电厂所有辅助设备以及与安全有关的设备都由核电厂发电机组通过高压厂用变压器供电；
(3) 当厂外主电源不可用时，由发电机组降负荷带厂用电运行，即所谓的孤岛运行；
(4) 当孤岛运行不成功时，由厂外辅助电源通过辅助变压器对永久负荷(空气压缩器等)及安全负荷(安注泵等)供电；
(5) 当辅助电源不可用时，则安全负荷由柴油
1 供电和失电流程分析
某核电厂机组供电和失电的流程大致如下：16第21卷(2019年第6期)电力安全技术发电机组供电；
(6) 当柴油发电机组不可用，则机组失去全部交流电源，即全厂失电。
2 核电厂厂外电源丧失事件分析
厂外电源丧失事件按引起故障的设备区域划分，包括厂内开关站、变压器、其他设备和外电网等区域事件；按引起故障的原因划分，包括预防性维修不足、程序或文件描述不明确、风险分析管理不到位和人因失误等事件。2.1 核电厂开关站区域事件分析
电厂配套设施中的开关站承担着接受电能、输出电能的功能。开关站配电装置把机组发出的电力输送给电网；在机组停机或启动时，将外电网电力供给厂用电设备。开关站设备性能的降级有导致反应堆紧急停堆、电气母线的非正常的切换和全部失电的风险。
开关站电气设备性能降级原因主要包括：部分风险未纳入到预防性维修管理大纲，如设备部件潜在的老化问题和后果等；工作准备和风险分析不充分；工作包管理缺陷；未明确现场行为规范等。2.1.1 案例1
某核电厂换料维修期间，220 kV电缆与开关侧相连的220 kV气体绝缘开关站B3气室A相内部放电，电缆终端上部的均压球和盆式绝缘子表面烧损，导致220 kV母线失电，机组失去厂外辅助电源，电站进入应急待命状态。2.1.2 案例2
国外某核电厂在对开关站母线上的某厂外电源线路执行预防性维修期间，由于纠正性和预防性维修失效造成开关站断路器故障，母线差动保护动作，机组厂外电源丧失。2.1.3 案例3
某核电厂停堆期间，500 kV厂外电源线路第1套保护CPU模块故障，误动跳开开关站该线路开关，机组厂用电源系统失去500 kV系统厂外电源，延误大修工期。
2.2 核电厂变压器区域事件分析
变压器是核电厂电力系统的重要设备之一，若发生故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。发电机功率运行时，除了通过接于主变压
器低压侧的高压厂用变压器供给厂用负荷外，其余电能全部由主变压器经开关站送到电网。当发电机启动、停运时，由主电网经过主变压器反向供给厂用电，若主电网失电，则由另一外部电网经过辅助变压器向厂内永久、应急和共用附属设备供电。
变压器故障原因主要有预防性维修缺陷；系统设备风险分析管理不到位；未实现设备运行重要性能参数的监测；敏感区域作业风险防范细则不完善，缺乏有效的屏障等。2.2.1 案例1
某核电厂大修期间，高压厂用变压器因计划检修而退出运行，厂用电由厂外辅助电源提供。由于辅助变压器低压侧共箱母线的绝缘结构设计缺陷，再加上共箱母线箱体密封性差，造成共箱母线绝缘受潮，母线接地短路，零序过流、差动保护动作，辅助变压器开关跳闸，机组主厂外电源与辅助厂外电源两路外电源全部失去。2.2.2 案例2
某核电厂功率运行期间，主变压器A相发生内部局部放电故障，重/轻瓦斯保护动作，主变压器故障跳闸。由于220 kV厂外电源线路处于电网检修状态，机组失去全部厂外电源。2.2.3 案例3
某核电厂对重要敏感区域的辅助作业风险管控不够，检修人员在搭建脚手架时误碰高压厂用变压器A相中性点电压互感器前端的裸露金属部分，触发发电机定子接地保护动作，导致发电机-主变压器跳闸，机组失去主厂外电源，辅变电源切换成功。
2.3 外电网事件分析
山火、雷击或大风等外部灾害影响外电网的稳定。雷击产生的脉冲电流导致电网过电压，引发线路闪络跳闸；山火造成绝缘降低，空气间隙被击穿，电网线路短路。2.3.1 案例1
某核电厂处于大修换料停堆模式(按计划主变压器正在检修)，220 kV辅助变压器线路某塔两相遭受雷击，雷电流幅值超出设计耐雷水平，造成线路跳闸，导致某核电厂机组失去所有厂外电源。2.3.2 案例2
某核电厂500 kV出线在浓烟处发生A相对地空气击穿，导致出线线路保护动作跳闸，机组进入
17电力安全技术第21卷(2019年第6期)孤岛运行模式。2.3.3 案例3
国外某核电厂220 kV开关站由于山火产生的大量烟尘造成母线相间短路，导致机组220 kV辅助厂外电源不可用。
2.4 核电厂内其他区域事件分析
厂区内除了开关站和变压器，其他系统设备(保护装置、机械装置和测量装置等)的状态异常也会引发外电源失去事件。引起其他区域设备状态异常的原因主要包括：上游设计文件存在缺陷或者未及时升版；系统设备安装不规范；巡检人员操作技能不足等。2.4.1 案例1
某核电厂100 % Pn功率甩负荷至发电机带厂用电(即孤岛运行)试验期间，主变500 kV断路器已断开，因汽轮机轴向位移超标导致汽轮机跳机，联跳发电机出口开关，使机组失去主厂外电源。2.4.2 案例2
某核电厂100 % Pn功率甩负荷至发电机带厂用电(即孤岛运行)试验期间，主控操纵员手动断开主变的2个500 kV断路器时，因为误启动发电机失灵保护，跳开发电机出口断路器，机组失去主厂外电源。原因是厂家升版了图纸，但未发出设备介入申请，未对现场设备实施改造，造成发变组保护装置中存在启动失灵保护的错误接线和多余逻辑的问题。2.4.3 案例3
某核电厂处于孤岛运行状态，按计划执行500 kV母线并网试验(主变高压断路器断开状态)，试验期间因为发电机定子冷却水系统压力测量管线安装工艺控制不到位，接头松脱，造成该系统大量失水，发电机组跳闸，机组失去主厂外电源。
3 改进建议
吸取国外核电厂良好实践经验，结合国内核电厂运行和维修情况，提出了以下的改进建议。
(1) 在设备监测和预防性维修方面加强设备状态监测，完善维修大纲。预防性维修大纲应涉及厂外电源丧失的关键敏感设备，根据设备状态的变化升版大纲。比如梳理可能造成大型变压器跳闸等风险的重要设备、开关或按钮等，识别失效模式，制
18定维护应急策略；从状态趋势、维修大纲、运行维护和监督管理等方面确保电气设备的可靠性。再如对大型变压器建立有效的监测，避免设备降级风险；预防设备因老化、腐蚀等造成的设备寿命的变化，改进预测性维修策略；对非关键设备执行强化故障排除，如对继电器房间关键敏感区域、容易误碰的开关等增加实体防护。
(2) 对现有电气设备相关的调试、试验、隔离、运行、维修和管理等文件程序加强审查；减少人员在既缺乏足够的技能又没有规程指导的情况下执行非常规的或者复杂的操作；操作前，明确必要的操作指导和检查步骤，避免关键的注意事项或操作步骤被遗漏。
(3) 面对地震、雷电、暴雨、台风和山火等自然灾害，建立配套的应急响应机制，确保有预案抵御恶劣环境影响。同时，加强针对突发情况的应急演习和培训，提高操纵员的瞬态响应能力，提高应急反应水平。
(4) 根据运行和维修经验，统筹系统设备的设计和配置，识别保护逻辑存在的缺陷，改造相应的逻辑，验证和升版所有的相关文件。
4 总结
针对核电厂厂外电源丧失事件中存在的管理、设备和人因中的薄弱点，提出了设备监测、预防性维修、程序屏障、应急响应预案和改造等措施，可有效降低厂外电源失去的风险。
参考文献：
1 戴元生．外电网丧失后对某核电厂再供电方案探讨[J]． 华中电力，2005，18(4)：46-49.
2 焦 峰，侯秦脉，车树伟．核电厂丧失厂外电的经验反
馈[J]．中国核电，2013，6(2)：186-189.
3 沈如刚．大亚湾核电厂全厂失电的后果及应急措施[J]． 核动力工程，1995，16(1)：23-29.
4 濮继龙．大亚湾核电厂运行教程[M]．北京：原子能出版 社，1998.
5 广东核电培训中心．900 MW压水堆核电站系统与设备 [M]．北京：原子能出版社，2004.
第21卷(2019年第6期)电力安全技术2017年某水电厂机组常见故障的
统计与分析
晏 政
(广东省乐昌峡水利枢纽水力发电中心，广东 乐昌 512200)
Statistics and Analysis of Common Faults of Hydropower Plant
Unit in 2017
YAN Zheng
(Guangdong Province Lechangxia Hydro-Electric Power Center, Lechang 512200, Guangdong Province, China)
〔摘 要〕 介绍了2017年某水电厂的4种常见故障，包括机组调速器开度、水系统示流器、机组顶盖排水系统和技术供水滤水器。通过对故障数据的统计，分析了引起故障的原因，并提出了相应的预防措施及运行过程中的注意事项，为水电厂的设备管理提供了参考。
〔关键词〕 调速器开度；水系统示流器；故障统计；预防措施
Four common faults of a hydropower plant in 2017 are introduced, including the degree of unit Abstract:
governor opening, water flow system indicator, unit top cover drainage system and service water supply filter. Through the statistics of fault data, the causes of failures are analyzed, the corresponding preventive measures and attentions in operation are put forward, which may provide a reference for equipment management of hydropower plant.
unit governor opening; water flow system indicator; faults statistics; preventive measureKey words:
中图分类号:TM311 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2019) 06-0019-03
0 概述
某水电厂位于广东韶关市，安装了3台混流立式发电机组，总装机容量132 MW，年平均发电量4.08亿kWh。
2013年1—6月，该水电站的3台机组相继并网发电，投产后机组运行情况基本稳定。
收稿日期：2018-12-18；修回日期：2019-03-11。作者简介：
张 爽(1988—)，男，工程师，主要从事核电厂经验反馈工作，email：zhangshuang@cgnpc.com.cn。
王铭昌(1987—)，男，助理工程师，主要从事核电厂事件根本原因分析工作。
1 常见故障
2017年，该水电厂共发现缺陷113项，其中电气设备缺陷13项，机械设备缺陷16项，自动化设备缺陷66项，水工类缺陷12项，电力通信缺陷2项，管理信息系统4项。其中，机组调速器、水系统示流器、顶盖排水系统及技术供水系统易出现
钟建辉(1972—)，男，工程师，主要从事群厂经验反馈和事件分析工作。
高传波(1984—)，男，工程师，主要从事群厂经验反馈和事件分析工作。
刘 谦(1985—)，男，工程师，主要从事核电厂工程运营经验反馈工作。
19
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容