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摘要：本文论述了某一核电厂核岛低压电加热器引发的越级跳闸实例，同数据保护记录和故障回路配置相结合，对越级跳闸的原因以及设备故障的类型进行了分析，并提出针对性的解决措施，希望能够防止发生类似问题，保障更为安全的电气系统。
关键词：核电厂；核级配电盘；越级跳闸
前几年，某一核电厂低压电加热器出现烧熔故障，由于没有及时操作电源回路的保护开关，使中压配电盘开关回路出现跳闸状况，致使核岛配电盘断电，从而导致用电负荷失电。这是配电盘发生越级跳闸的典型事件，由于故障涉及范围极广，因此会对核电厂的一些设备的安全运行产生一定影响。
一、事故经过
（一）配置回路
低压加热器是出现越级跳闸故障的设备，60.8A是设备的额定电流，40kW是设备的额定功率。由380V核级配电盘的低压馈线给电加热器配电，接触器和热继电器以及熔断器都是其配置[1]。6.6kV核级配电盘的馈线同上游电源相接，低压厂用变压器同低压核级配电盘相接[2]。
(二)设立定值
短路保护以及过载保护都设置到电加热器的电源回路当中，由熔断器来进行短路保护，熔断器的过流保护以反时限特性呈现出来，假如840A为故障电流，那么动作时间为一秒。由热继电器进行过载保护，一般情况下，63.84A为过载电流的整定值，1.05倍的额定电流是过载保护设置的电流[3]。
零序保护以及短路保护设置在低压核级的配电盘当中，由保护继电器来实现零序保护以及短路保护，并对零序电流互感器进行配置。440A为零序保护的设定值，延时1s动作，7500A为短路保护的设定值，延时0.1s动作[4]。
（三）记录动作
当电加热器发生烧熔故障时，热继电器以及熔断器没有及时动作，当加热器出现回路故障致使配电盘整列失电，事故不断扩大影响的范围[5]。
二、分析故障
（一）配合保护曲线
配电盘的加热器回路配置包括热继电器和接触器以及熔断器。假如故障电流值达到一定值，那么热继电器就会触动接触器，假如电流值超过了界限值，那么在一定时间熔断器就会熔断[6]。另外，一旦加热器回路出现单相故障，并且故障电流值在某一定范围内时，那么熔断时间就会超出一秒，致使配电盘产生越级动作，从而引发接触器跳闸[7]。
（二）动作电流
由铜芯电缆制成了电加热器的电源电缆，100.68为电缆的长度，4.5%为阻抗电压，630kVA是低压厂用变压器的容量。通过计算可知，电加热器出现单相接地短路时，其电流值是1.85kA。这时低压配电盘零序保护还无法满足延时要求，不会出现越级跳闸。结果表明，假如电缆末端出现短路故障，那么在零序保护动作之前，熔断器就会开始动作，可使选择性要求得以满足，
相关数据显示，电热器的电流值为750A左右时，熔断器的熔断时间比一秒多，因此不会出现熔断，而零序保护延时1秒之后就会出现越级跳闸。
（三）配合级差方法
要确保选择性的电气保护，假如电加热器低压回路出现故障，那么优先动作应从低压馈线保护开始，不管是中压配电盘保护还是低压配配电盘保护都不能越级动作。此外，假如电加热器出现单地地的短路故障，那么熔断器应及时动作。
分析电气系统配合保护差的选择性可知，校验基础即故障回路得到的最小故障电流以及最大故障电流。一般而言，最大故障电流是馈线回路首端出现三相短路故障的电流，最小故障电流是馈线回路末端出现单相金属性接地故障的电流值。
（四）分析原因
站在级差配合的角度，从动作电流的实际情况来看，假如加热器的故障电流达到了750A，那么代表电加热器故障点有加热电阻丝电阻以及接触电阻存在，而非常见的单相接地故障，从而让故障电流无法达到熔断器动作的电流值。由于无法预料故障点存在的接触电阻，一旦单相故障电流值在某一范围内时，那么在一秒时间之内，电加热器馈线熔断器就不能即可熔断，在这样的情况下，配电器零序保护的动作就是延时一秒，之后就会出现越级跳闸的状况。
这次核电厂出现的烧熔电压器事件，实属加热器内部出现的故障，而不是电缆末端发生的接地短路故障。由于无法预知设备内部故障点存在的接触电阻值，故障电流值所变动的范围，已经超了选择性校验范围，相比于最小的设计验算故障电流值，加热器故障电流值更低，从而发生了配电盘越级跳闸的事故。
该次发生越级跳闸事故的主要原因即低压配电盘的零序保护以及馈线回路保护之间有着小故障电流的保护盲区存在。相关人员在进行保护验算的过程中，参考依据是常用的计算短路电流的方案，其只重视馈线电缆末端发生短路故障的电流值，而忽略了用电设备出现内部故障时，故障电流波及的范围，同时其没有全方位分析级差配合故障电流的范围。
三、解决措施
要想防止核电厂核级配电盘再次出现越级跳闸的事故，就应在实践中不断地对保护级差配合进行完善，从源头上，将核级配电盘零序保护以及馈线保护间的选择性问题解决好，可考虑低压馈线的回路保护以及低压配电盘的零序保护。
(一)调整设置低压配电盘的零序保护
不改动馈线回路的热继电器和接触器以及熔断器的配置，而对零序保护的定时限保护特性进行调整，调成反时限配以定实限的保护装置。作为低压母线接地故障保护以及低厂变故障保护的主保护，定时限电流的整定值要避开配电盘最大熔断器的0．5s的熔断电流值，而且要延时0．5s动作。而作为低压配电盘馈线当中出现下级接地故障以及母线接地故障的后备保护，反时限应配合下游熔断器的电流以及时间。
（二）将独立接地故障保护设置到低压馈线回路中
低压配电盘可保持原本的零序保护设计，对定时限特性进行采用，设零序保护定值，并延时一秒。假如低压馈线回路对63A熔断器进行采用时，对应熔断的电流应是250A，这时可实现配合级差保护。一旦馈线回路的熔断器额定电流值超出63A，级差配合有电流故障的配合盲区存在，可对独立的接地故障保护进行设立。在增设之后，故障电流范围内都可实现级差配合。
结束语
本文结合核电厂实际的案例论述了核电厂核级配电盘越级跳闸问题，并探讨了有效地应对措施，希望能够此类事故的再次发生，与此同时，也希望能够给相关的研究者提供一定的参考依据。
参考文献
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