摘　要：作为VVER核电厂非核级设备的应急电源，柴油发电机在全厂失电事故工况下能否安全可靠的运行至关重要，本文以惠州大亚湾核电站柴油发电机在正常可靠段母线失电触发的应急模式下柴油发电机跳机保护的案例为研究对象，结合该实际案例对柴油发电机在应急模式下的跳机保护逻辑进行了优化和改进，提高了柴油发电机在事故工况下运行的安全性和可靠性。

引言

　　VVER 核电厂厂用电系统的作用是为核电厂提供安全、可靠的动力电源，在发生设计基准事故后，能够完成停堆功能，并将电厂维持在安全状态；在极端情况下发生全厂失电事故，即同时失去厂外电源和厂内汽轮发电基地独立供电，经过短时间的停电后，由厂内的 6 台柴油发电机分级带载启动，按照预先设定的优先级顺序对安全系统依次带载，以完成安全停堆任务。惠州大亚湾核电站柴油发电机系统主要由 4 台 1E 级应急柴油发电机和 2 台 N1E 级柴油发电机组成，分别为 4 段应急母线和 2 段正常可靠母线提供备用电源 , 柴油发电机系统在 VVER 核电厂中主要用于全厂失电事故工况下，为应急补水泵，辅助给水泵，汽轮机润滑油泵等重要常规岛系统的后备电源；柴油发电机稳定可靠的运行是全厂失电工况下设备冷却，维持蒸发器正常液位以及汽轮机惰转期间润滑油供应的前提条件。

问题描述及原因分析

　　在惠州大亚湾核电站 3 号机组（VVER 堆型）执行分级带载验证期间，柴油发电机在母线失电触发分级带载信号后立即启动，在母线恢复后，操纵员手动复位母线失电信号触发的应急启动命令，准备执行反同期操作，而此时柴油发电机突然跳机，导致母线二次失电。经时候分析可能的原因是：由于试验前该机组更换过燃油管路，导致部分燃油系统管线残存有空气，在柴油发电机启动后的转速上升段，燃油供给不足，导致转速上升缓慢且不稳定，启机时间由正常状态下的 11s-12s 超时至 22s，由于柴油发电机未能在规定时间内建立正常的电压和频率，导致电气综合保护装置（MICOM）产生欠电压 / 欠频露信号，同时触发了柴油发电机电气保护正常跳机，在柴油发电机逻辑设计中，因为应急启动信号优先级高于正常电气保护跳机信号，此时 MICOM 产生的柴油发电机正常跳机信号将被闭锁，柴油发电机继续保持运行状态，母线电压恢复后，主控室操纵员手动复位母线失电信号以准备执行反同期操作，与此同时该信号触发的应急启动命令也被复位，而就地控制柜正常跳机信号未被复位处于信号保持状态，在操纵员复位母线失电产生的应急启动命令后，柴油发电机也将转为正常模式，正常模式叠加此前一直保持的电气正常保护跳机信号，最终导致机组柴油机在反同期操作成功前保护跳机，从而引起母线再次失电。

解决方案

外电网电压恢复后，操纵员手动复位应急启动命令准备反同期并网，此时就地电气保护正常跳机信号仍未复位，在应急信号复位后柴油发电机的正常保护跳机信号闭锁被解除，立即导致柴油发电机停机并跳开了发电机出口断路器，从而引起母线再次失电。　　为查找跳机的原因，事后我们调取了柴油发电机运行记录以及趋势图，确认在本次试验期间柴油发电机启动时间超时，由于在规定时间内电压以及频率均未达到设定值，电气综合保护装置产生了电气保护跳机信号，此信号为柴油发电机的正常保护跳机，但因此时应急启动命令存在，此跳机信号被闭锁，故柴油发电机将维持运行状态而不产生跳机动作。

　　由此分析得知，柴油发电机逻辑设计存在缺陷，即在就地操纵员不干预正常跳机信号的情况下，柴油发电机可能在反同期操作成功前跳机导致母线再次失电。为提高柴油发电机在事故工况下运行安全性和可靠性，我们对跳机逻辑进行了如下修改，其中粗实线为改造新添加闭锁信号通路。

　　将 DCS 的应急启动命令引入上述逻辑，柴油发电机接到应急启动命令后，该应急命令将一直保持，直至外电网开关合闸反馈为 1。如此改造则可确保在操纵员手动复位 DCS 应急启动命令后，如果反同期尚未成功，则柴油发电机仍保持应急模式运行，此时即使有正常跳机信号产生也会被闭锁，由于仍然保留了其原设计的应急跳机功能，因此对柴油发电机在应急情况下的紧急跳机保护不产生影响。在反同期操作成功后，外电网开关合闸，此时柴油发电机应急启动命令被外电网开关合闸反馈复位而转为正常模式，同时应急启动命令对正常跳机信号的闭锁被解除，允许响应正常跳机信号，但此时外电网开关已闭合 , 母线由转为外电网供电，即使触发正常跳机动作，也不会导致母线失电。

　　在操作程序方面，针对定期试验、分级带载试验程序中明确提出，试验前如有柴油发电机的油路管线检修工作，需要在试验开始前手动启动燃油增压泵，维持运行 20min，确保燃油管线内的空气排净，避免柴油发电机因供油系统残存空气导致转速上升异常的问题，同时建议维修部门注意，在涉及燃油管线的重大检修工作，在检修工作完成后，应主动提醒运行人员及时启动燃油增压泵，使燃油管线始终处于满充状态，确保机组柴油机在任何时候都能一次启动成功，满足柴油发电机的设计要求。

结束语

　　本文介绍了机组 VVER 核电厂在极端事故工况下厂用电系统的响应以及厂用电系统后备电源的组成，阐述了惠州大亚湾核电站在分级带载验证期间遇到的问题，通过分析我们发现在厂家设计文件中，考虑了应急启动命令存在时对正常跳机信号的闭锁，但忽略了反同期操作手动复位应急启动命令后柴油发电机由应急模式转为正常模式下可能出现的工况，在反同期未成功前，母线供电仍然需要柴油发电机提供，但因此时主控室复位 DCS 的应急启动命令，在叠加正常跳机信号的情况下，柴油发电机将触发正常保护跳机，引起母线再次失电，通过修改应急启动命令的闭锁逻辑，使应急启动命令得以保持至外电网开关合闸反馈为 1，极大提高了极端事故工况下柴油发电机的可靠性，降低了母线失电的风险。