2.2仪控回路隔离装置
IEEE 384-19921'1对仪控隔离装置的要求如下:在其非1E级侧施加最大可信电压和电流瞬态,1E级侧回路性能不低于可接受水平;在其非1E级侧发生短路、接地或开路,1E级侧回路性能不低于可接受水平。典型的隔离装置有继电器、控制开关、光电祸合器、熔断器等。
2.2.1继电器、光电藕合器、辅助开关
在仪控回路中,许多元件通过非电气连接方式传送信号,而这种设备最有可能满足IEEE 384-1992对仪控隔离装置的要求,适合成为隔离装置,如继电器、光电藕合器、辅助开关。
(1)继电器:由线圈和触点组成,当线圈通电时使用电磁力吸合触点,通过电磁力传输信号。
(2)光电祸合器:由一个发光二极管与一个光敏三极管组成,在发光二极管通电发光时光敏三极管接收光信号导通,通过光传输信号。
(3)辅助开关:主触点闭合时机械连锁辅助触点闭合,通过机械连锁传输信号。
虽然以上元件能通过非电气连接方式传送信号,使得1E级仪控回路和非1E级仪控回路没有电气连接,但是除了电气连接外,火灾等其它因素也会影响1E级回路。为此,以上设备需根据IEEE 384-1992要求进行试验,通过试验验证的设备才可作为隔离装置。
2.2.2熔断器
IEEE 384-1992规定熔断器作为仪控隔离装置需满足以上要求。以图3为例,由于所采用的继电器未通过试验验证,因此在非1E级侧需串联熔断器作为隔离装置,在规范书中对熔断器应提出额定负载电流,最大持续过电压、过电流及最大可能故障电流的要求。
3 隔离熔断器额定值案例分析
1E级UPS配电盘向非1E级照明盘供电是核电厂的常见案例,系统图如图4所示。以视在功率为660VA的非1E级照明盘为例,设照明盘每个馈线回路电流不大于2A,IFu3 = 4A,FU1和FU2熔丝额定值为660VA/220V=3A,由式(1)可得IFU1= IFU2 ≥3A×1. 25] ×(1 /0. 92 ) = 4. 08A。设备的实际运行电流和额定电流存在误差,设备实际电流和额定电流的误差范围一般在20以内,为避免熔断器误断,采用保守设计,裕度系数设为1.25;设隔离熔断器所在房间所有工况中最高温度为50℃,根据选用的ABB OFA系列熔断器温度修正曲线,降容因子为0. 92。
根据表1可知,FU1、FU2的额定值需为FU3的1. 6倍,以满足上下级熔丝配合,因此有IFU1≥1.6×IFus=6. 4A,即照明盘进线熔丝和隔离熔丝额定值为10A。根据绘制的时间电流特性曲线(如图5所示)可知,断路器选用ABB S500微型断路器,BR1额定值至少为25A。由此可见,为满足馈线断路器和隔离熔丝的配合,断路器的额定值通常较大,这不利于上游的保护配合。若将BR1改为熔断器与隔离开关,则熔断器的额定值为1. 6×10= 16A,小于BR1的额定值(25A),因此若采用熔断器作为隔离装置则整条回路宜均采用熔断器来满足保护配合。
4 结束语
对于核电厂1E级直流及UPS系统的电气隔离,可按下列原则进行操作:明确系统中1E级与非1E级接口以及需要电气隔离的部分;电力回路中的充电器、逆变器等限流器,以及仪控回路中的光电藕合器、继电器、辅助开关,若满足IEEE 384要求,则其本身能作为隔离装置;在无上述隔离装置或上述设备无法满足隔离装置要求时,可在回路中串联熔断器作为隔离装置;熔断器的额定值需考虑负荷裕量和温度降容因子,并满足上下游保护装置的选择性配合;使用熔断器作为隔离装置时,其上下游保护装置宜同样采用熔断器,使其更易满足选择性配合。本文通过总结核电厂1E级直流及UPS系统的电气隔离方法,归纳出一套具体可行的设计原则,对后续核电厂电气隔离设计具有参考与借鉴的作用。