摘要：多机组大型核电厂通常采用发电机一变压器组单元接线，厂内设置高压配电装置，有多回输电线路与电力系统相连，备用电源一般从外部独立可靠电源引接。电厂外线输电线路发生断相故障（不接地）后故障现象不明显，现有的保护不一定能够检测到，厂用电系统可能继续带故障运行，长期持续运行会对厂用电系统造成不良影响甚至使系统丧失功能，核电厂则可能因核安全相关系统不可用而导致重大后果。基于PSCAD/EMTDC软件对此类故障进行仿真分析，给出厂内电气系统在此类故障下的现象和参数，为厂内运行人员判别故障或新增针对此故障的保护提供依据。

    据某国际核电厂运营组织的报告，部分国外电厂外部送电线路断相（断相原因一般为架空线路跳线断开空悬或开关类电器非全相闭合等）造成厂用电系统电压失衡，会导致一些重要厂用系统的电机跳闸或无法启动，但是“现有”的保护系统不一定总能检测到此类故障，所以无法及时切除故障或进行备用电源切换。国内也有文献表明，输电线路单相断线（未接地）故障时，如果线路轻载且未达到保护动作定值，那么目前采用的线路微机保护不会跳闸，开关的非全相保护也不会动作，线路可能较长时间非全相运行。
    对于电厂来说，外部输电线路发生断相故障同时未被线路保护装置检测出，故障电流通过主变和高厂变（联结组为YN、dl1）后是否会影响到中压厂用电系统，以及有影响时如何根据厂内电气系统的参数变化甚至电机的异常现象来判断输电线路断相故障是一个有必要研究的课题。大型电厂一般主接线复杂、机组多、出线回路多，理论分析十分复杂，因此建立合适的模型得出仿真结果是较为准确和简洁的方法。
    本文以某典型电厂作为依托，对该类型故障进行仿真和验证，得出可能的厂内各电压等级电气系统异常参数状态及其变化状态，帮助电厂运行人员在系统侧保护未做出反应或未配置相关保护时，诊断和回应各种断相状况，后续制定并确立监测断相状况的必要活动和计划，同时可根据仿真结果，考虑是否需要增设必要的故障监测和保护装置。此类故障对采用相同联结组变压器的变电所的影响大致相同。

    1 案例电厂接线及参数简介
    某核电厂规划总容量为4×1 150MW，采用发电机－主变压器组单元接线，厂内设置500kV高压配电装置（3/2接线），4回出线（2回同塔双回线路）至电力系统中2座500kV开关站，形成4个完整串。电厂主接线如图1所示。发电机出口设置断路器（GCB），每台机组设置2台双分裂高厂变（因厂用电负荷基本不影响母线电压，故建模时将2台高厂变简化合并为1台），在主变低压侧和GCB间引接，厂用电压等级为6. 6kV。

    电厂备用电源系统接线如图2所示。电厂设置1台施工变压器和4台备用变压器（建模中简化为2台），备用电源由厂外独立电源引接（（2回220kV线路，一用一备），220kV开关站双母线接线，作为机组停机检修电源和施工电源（施工电源在电厂建成后转为部分非生产性厂房的常用电源）。电厂主要设备参数见表1。

    2 仿真工况说明
    （1）多电源某回线断相：此时全厂4台机组和4回外线均正常运行，该机组中压6. 6kV厂用电源由发电机出口通过高厂变提供，相当于有多个系统电源点。
    （2）单电源断相：如果500kV电源全部失去，或部分机组处于检修状态，那么该机组中压6. 6kV厂用电源由220kV备用变提供，220kV线路仅一条投运，厂用电系统相当于仅有一个外部电源点。
    （3）由于本文侧重于对比故障前后电气状态量的变化值，因此部分与结论无关的电源、线路和厂用负荷等设备参数采用简化模型替代。采用单相断路器（BRK）设定时间开断模拟断相故障。

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