核電廠廠用電供電方式改進(jìn)分析

楊智慧，張 濤

（蘇州熱工研究院有限公司電站運(yùn)行技術(shù)研究中心，廣東 深圳518124）

廠用電主要為電廠的重要系統(tǒng)提供動(dòng)力、控制和監(jiān)視電源。由于絕大多數(shù)電廠負(fù)荷都是由其直接或間接驅(qū)動(dòng)，廠用電的正常運(yùn)行是電廠安全環(huán)境和電力生產(chǎn)持續(xù)的保障。全廠斷電主要是指6.6／10kV廠用電源喪失。如果發(fā)生全廠斷電事故，對(duì)于常規(guī)電廠意味著人身和設(shè)備等重大經(jīng)濟(jì)損失，而對(duì)于核電廠還有可能導(dǎo)致核泄漏以及由此衍生的一系列重大的環(huán)境、社會(huì)影響。越來(lái)越多的研究表明，全廠斷電事故是可能引發(fā)核電廠堆芯損壞的主要事故之一。為了防止全廠斷電事故的發(fā)生，大多數(shù)發(fā)電廠都設(shè)有備用電源和失去廠外電源情況下的電廠內(nèi)部緊急備用（安全停機(jī)）電源。

1 核電廠的廠用電現(xiàn)狀

1.1 大亞灣和嶺澳核電站的廠用電現(xiàn)狀

大亞灣和嶺澳核電站各有2臺(tái)裝機(jī)容量為980～1 000MW的壓水堆核電機(jī)組。大亞灣核電站外接電源有3路，一路由1號(hào)發(fā)電機(jī)經(jīng)主變壓器、主開(kāi)關(guān)站通過(guò)3回線與400kV香港電網(wǎng)和深圳電網(wǎng)相連；一路由2號(hào)發(fā)電機(jī)經(jīng)主變壓器、主開(kāi)關(guān)站通過(guò)核惠線與500kV廣東電網(wǎng)相連；第3路通過(guò)坪核單回線與220kV深圳電網(wǎng)相連，作為整個(gè)電廠的廠外應(yīng)急備用電源（圖1）。一旦400／500kV主電網(wǎng)電源喪失，可以通過(guò)備用電源繼續(xù)向機(jī)組永久附屬設(shè)備和安全附屬設(shè)備供電，保證機(jī)組安全。2臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出的電能進(jìn)入廣東電網(wǎng)或與廣東電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的香港電網(wǎng)，220kV電網(wǎng)屬于廣東電網(wǎng)下級(jí)的深圳電網(wǎng)。正在運(yùn)行的2座核電廠相距不到1km，嶺澳核電站二期2臺(tái)1 000MW發(fā)電機(jī)組預(yù)計(jì)2011年投入商業(yè)運(yùn)行，嶺澳核電站目前在運(yùn)的2臺(tái)機(jī)組和未來(lái)的2臺(tái)機(jī)組都將經(jīng)過(guò)四回出線接入500kV廣東電網(wǎng)。

圖1 大亞灣和嶺澳核電站廠用電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig.1 Service power supply system of Daya Bay and Ling’Ao NPPsMT—主變壓器；AT—輔助變壓器；TU—汽輪機(jī)；G—發(fā)電機(jī)；ST—廠用變壓器；1LGE、1LGA、1LGB、1LGD、1LGC、9LGI、1LHA、1LHB均為廠用電供電段

1.2 大亞灣和嶺澳核電站廠用電運(yùn)行方式

（1）機(jī)組功率運(yùn)行時(shí)，6kV廠用電源通過(guò)發(fā)電機(jī)出口26kV母線經(jīng)高壓廠用變壓器A和B供電。

（2）當(dāng)機(jī)組停機(jī)大修時(shí)，隨著汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組停運(yùn)，發(fā)供電系統(tǒng)（GSY）負(fù)荷開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所有6.6kV母線的供電由主變壓器經(jīng)過(guò)500kV電網(wǎng)提供。當(dāng)主變壓器或廠用變壓器維修時(shí)，6.6kV母線供電由500kV電網(wǎng)切換至輔助廠用電供電段LGR，此時(shí)LGE母線無(wú)法供電，其他6.6kV母線均可以供電。

（3）變配電系統(tǒng)（GEV）手動(dòng)停運(yùn)：在主變壓器停電之前，執(zhí)行試驗(yàn)程序PT1LGI001（或PT2LGI001），即先將LGB／LGC轉(zhuǎn)為由輔助變壓器供電，再將LGA／LGD轉(zhuǎn)為由LGB／LGC供電。

（4）GEV系統(tǒng)故障切除停運(yùn)：在26kV母線或降壓變壓器A失電的情況下，將自動(dòng)慢速切換到由輔助變壓器對(duì) LGB／LGC／LHA／LHB／9LGIA／9LGIB供電，使反應(yīng)堆維持在熱停堆狀態(tài)。應(yīng)急柴油機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)空載運(yùn)行。LGA／LGD可以通過(guò)與LGB／LGC之間的母聯(lián)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)為由輔助變壓器供電，使1臺(tái)反應(yīng)堆冷卻劑泵（RCP001PO）重新啟動(dòng)。

（5）LHA／B母線失電：在LHA／B系統(tǒng)由正常電源供電時(shí)，當(dāng)LHA／B系統(tǒng)失電（小于0.8倍額定電壓）時(shí)間大于0.9s后，向應(yīng)急電源發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)；當(dāng)LHA系統(tǒng)失電時(shí)間大于7.9s后，自動(dòng)切斷正常供電電源。切斷正常電源后且母線電壓未恢復(fù)且有允許投入應(yīng)急電源的信號(hào)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)卸載程序；當(dāng)切斷正常供電電源后1.5s且應(yīng)急電源已準(zhǔn)備好時(shí)（柴油機(jī)建 壓 0.97 倍 額 定 電 壓／建 頻 49.5Hz），LHA系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為由應(yīng)急電源供電；當(dāng)LHA／B系統(tǒng)電壓恢復(fù)或允許應(yīng)急電源投入的信號(hào)消失時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)加載延時(shí)程序。當(dāng)LHA系統(tǒng)轉(zhuǎn)為由應(yīng)急電源供電后，如失電時(shí)間大于5s，LHA系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)回由正常電源供電。

1.3 田灣核電站的廠用電現(xiàn)狀

田灣核電站現(xiàn)有2臺(tái)裝機(jī)容量為1 000MW的核電機(jī)組，核電廠外接電源有2路，一路由發(fā)電機(jī)經(jīng)主變壓器、主開(kāi)關(guān)站通過(guò)500kV線路連接500kV華東電網(wǎng)，另一路通過(guò)單回線與220kV電網(wǎng)相連，220kV電源帶有2臺(tái)啟動(dòng)變壓器作為500kV電網(wǎng)故障時(shí)保證機(jī)組安全停機(jī)所需的廠外備用電源（圖2）。

圖2 田灣核電站廠用電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig.2 Service power supply system of Tianwan NPPBCT—輔助變壓器；BAT—主變壓器；MKA—發(fā)電機(jī)；XKA—柴油發(fā)電機(jī)；BEA、BCA、BCB—6kV廠用供電段

（1）正常運(yùn)行時(shí)，廠用負(fù)荷由發(fā)電機(jī)經(jīng)出口24kV母線給高壓廠用變壓器A和B供電。

（2）機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)時(shí)，廠用負(fù)荷由500kV電網(wǎng)經(jīng)主變壓器通過(guò)2臺(tái)高壓廠用變壓器供電。

（3）當(dāng)失去主電網(wǎng)電源供給時(shí)，發(fā)電機(jī)負(fù)荷降至廠用負(fù)荷運(yùn)行，廠用電源由主發(fā)電機(jī)供給；當(dāng)主變壓器或廠用變壓器維修時(shí)，6kV廠用電源供電由500kV電網(wǎng)切換至220kV電網(wǎng)，通過(guò)輔助變壓器向廠內(nèi)負(fù)載供電。

（4）當(dāng)機(jī)組保護(hù)動(dòng)作引起跳機(jī)或發(fā)電機(jī)、主變壓器故障時(shí)，通過(guò)發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)、6kV母線低電壓保護(hù)或者斷路器狀態(tài)啟動(dòng)6kV廠用電源由高壓廠用變壓器快速切換至由220kV電網(wǎng)供電的輔助變壓器供電，通過(guò)輔助變壓器向廠內(nèi)負(fù)載供電，在電源切換過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)供電中斷。

（5）與大亞灣核電站相比，田灣核電站6kV廠用電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有：田灣核電站2臺(tái)啟動(dòng)變壓器低壓側(cè)與機(jī)組高壓廠用變壓器容量相同，而且由于使用廠用電快速切換裝置，機(jī)組停機(jī)／事故切換時(shí)，6kV廠用電系統(tǒng)在電源切換過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)供電中斷，也不會(huì)出現(xiàn)為了保證6kV廠用電電壓穩(wěn)定需要甩掉一些負(fù)荷的情況，不存在大亞灣核電站事故停機(jī)時(shí)出現(xiàn)的各種缺點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：盡管田灣核電站2臺(tái)啟動(dòng)變壓器低壓側(cè)與機(jī)組高壓廠用變壓器容量相同，但是沒(méi)有用啟動(dòng)變壓器做機(jī)組啟動(dòng)所需6kV電源的功能，所以雖然命名為啟動(dòng)變壓器，實(shí)際上只有機(jī)組備用電源功能。

1.4 臺(tái)山核電廠的廠用電現(xiàn)狀

臺(tái)山核電廠一期設(shè)計(jì)裝有2臺(tái)裝機(jī)容量為1 600MW的壓水堆核電機(jī)組，系統(tǒng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。核電廠外接電源有2路，與大亞灣核電站和田灣核電站相同。核電廠6kV廠用電系統(tǒng)與大亞灣核電站和田灣核電站的區(qū)別有：臺(tái)山核電廠2臺(tái)機(jī)組高壓廠用變壓器高壓側(cè)與主變壓器各通過(guò)1個(gè)斷路器與500kV電網(wǎng)相連，由于使用廠用電快速切換裝置，機(jī)組停機(jī)／事故切換時(shí)，除非500kV電網(wǎng)故障或者高壓廠用變壓器故障，否則6.6kV廠用電系統(tǒng)不存在電源切換，不會(huì)出現(xiàn)供電中斷。臺(tái)山核電廠歐洲先進(jìn)壓水堆（EPR）機(jī)組設(shè)計(jì)的供電方式為：

圖3 臺(tái)山核電廠廠用電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖Fig.3 Service power supply system of Taishan NPP SF6GIS／GIB—封閉組合電器；IPB—離相封閉母線

（1）正常運(yùn)行時(shí)，廠用負(fù)荷由發(fā)電機(jī)通過(guò)主變壓器經(jīng)500kV開(kāi)關(guān)站對(duì)2臺(tái)廠用變壓器供電。

（2）發(fā)電機(jī)停運(yùn)時(shí)，廠用負(fù)荷由500kV電網(wǎng)通過(guò)2臺(tái)廠用變壓器供電。

（3）當(dāng)主電網(wǎng)電源供給失去時(shí)，發(fā)電機(jī)負(fù)荷降至廠用負(fù)荷運(yùn)行，廠用電源由主發(fā)電機(jī)供給；如果降至廠用負(fù)荷運(yùn)行不成功，切換至220kV電網(wǎng)，通過(guò)輔助變壓器向廠內(nèi)負(fù)載供電。當(dāng)1臺(tái)廠用變壓器故障時(shí)，廠用負(fù)荷由輔助電網(wǎng)通過(guò)1臺(tái)輔助變壓器供電。

（4）當(dāng)機(jī)組保護(hù)動(dòng)作引起跳機(jī)或發(fā)電機(jī)、主變壓器故障時(shí)不啟動(dòng)切換，而是由主電網(wǎng)供電；當(dāng)1臺(tái)廠用變壓器故障需要退出檢修時(shí)，允許輔助變壓器代替該廠用變壓器運(yùn)行一段時(shí)間（技術(shù)規(guī)范未確定）。

2 核電廠廠用電分析

2.1 大亞灣和嶺澳核電站廠用電分析

大亞灣和嶺澳核電站采用的低電壓延時(shí)廠用電運(yùn)行方式的弊端如下：

（1）機(jī)組啟動(dòng)或停運(yùn)時(shí)，主變壓器由高壓側(cè)送電，使高壓廠用變壓器得電而供電給6.6kV 廠 用 配 電 盤(pán) LGA／LGD／LGB／LGC／LGE，廠用6.6kV配電盤(pán)切換過(guò)程中廠用、公用6.6kV配電盤(pán)將出現(xiàn)供電中斷，切換前大批負(fù)荷進(jìn)行停電和再送電重新啟動(dòng)操作；對(duì)主變壓器狀態(tài)的依賴性很高。

（2）如果某個(gè)高壓廠用變壓器或者6kV廠用電源斷路器有1個(gè)“偷跳”，會(huì)導(dǎo)致某段6kV廠用電源母線失電引起的跳機(jī)、跳堆事件發(fā)生。

（3）大亞灣核電站還有一條220kV坪核線路運(yùn)行，嶺澳核電站和嶺澳核電站二期現(xiàn)在由大亞灣坪核線的T接分支和風(fēng)嶺線二回線路給一個(gè)變電站供電，由2條母線給2個(gè)電廠的4臺(tái)輔助變壓器供電，坪核線只是作為風(fēng)嶺線的備用。機(jī)組檢修期間，如果220kV線路故障會(huì)導(dǎo)致2臺(tái)輔助變壓器失電，從而引發(fā)機(jī)組進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)。如果長(zhǎng)時(shí)間不能恢復(fù)供電，會(huì)造成運(yùn)行機(jī)組后撤。如2010年5月7日3時(shí)18分，深圳坪核線故障跳閘導(dǎo)致大亞灣核電站2號(hào)機(jī)組失去廠外電源，外電源失去后A列應(yīng)急柴油機(jī)D2LHP按設(shè)計(jì)要求自動(dòng)啟動(dòng)帶載成功。大亞灣核電站程序規(guī)定執(zhí)行失電事故處理程序IR4B，4時(shí)35分2號(hào)機(jī)組因失去廠外電源中止裝料并進(jìn)入應(yīng)急待命狀態(tài)。

在系統(tǒng)故障緊急停機(jī)時(shí)廠用電源延時(shí)切換的缺點(diǎn)如下：

（1）事故情況的瞬態(tài)沖擊危及核島和常規(guī)島主設(shè)備的安全，有可能產(chǎn)生多重故障而引發(fā)重大事故后果。

（2）事故情況下6.6kV 廠用配電盤(pán)LGB／LGC通過(guò)自動(dòng)低電壓延時(shí)切換到由輔助變壓器供電，切換過(guò)程中全廠中壓電源系統(tǒng)將出現(xiàn)供電中斷，LGB／LGC將出現(xiàn)1.5～3s供電中斷，增加引發(fā)其他事故發(fā)生的概率。

（3）事故情況下中壓電源切換到由220kV輔助電源供電，由于輔助電源容量限制，事故情況下要甩掉大批負(fù)荷，如核島3臺(tái)主泵、常規(guī)島3臺(tái)凝結(jié)水泵、2臺(tái)循環(huán)冷卻水泵、安全注射泵、余熱導(dǎo)出泵等許多與核安全相關(guān)的設(shè)備，從而增加事故的影響范圍；其次切換后需要重新啟動(dòng)的應(yīng)急廠用設(shè)備容量和同時(shí)啟動(dòng)的數(shù)量也有限制，如只許1臺(tái)反應(yīng)堆冷卻劑泵（RCP001PO）重新啟動(dòng)。

（4）事故情況下當(dāng)廠用配電盤(pán)電壓低于0.7倍額定電壓時(shí)，會(huì)啟動(dòng)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組及輔助給水系統(tǒng)（ASG）；廠外輔助電源切換成功后又需要將這些設(shè)備停下來(lái)恢復(fù)備用狀態(tài)，這種無(wú)謂的啟－停對(duì)設(shè)備的消耗和壽命有很大影響。

（5）事故情況下LHA／B因LGB／C低電壓延時(shí)切換也有3s左右的失電時(shí)間，所以需要執(zhí)行卸載、加載程序，增加了設(shè)備啟－停操作的風(fēng)險(xiǎn)并影響設(shè)備的壽命。

（6）由于事故情況影響帶來(lái)的操作壓力大、操作項(xiàng)目多、操作次序要求嚴(yán)格，由操作人員誤操作的概率也大大提高。

2.2 田灣核電站廠用電分析

田灣核電站機(jī)組的啟動(dòng)與大亞灣核電站一樣都是由500kV高壓電網(wǎng)通過(guò)主變壓器、高壓廠用變壓器來(lái)為6kV廠用電源供電。啟動(dòng)變壓器只是起到備用電源的功能，并不能啟動(dòng)機(jī)組。

2.3 臺(tái)山核電廠廠用電分析

臺(tái)山核電廠廠用變壓器電源直接使用500kV電網(wǎng)電源，所以可以不考慮在發(fā)電機(jī)和變壓器之間設(shè)置負(fù)荷開(kāi)關(guān)，這樣可以節(jié)省相應(yīng)的投資。但是也帶來(lái)一些缺點(diǎn)：

（1）由于2臺(tái)高壓廠用變壓器分別直接與500kV電網(wǎng)連接，造成2臺(tái)廠用變壓器的投資大大增加。

（2）由于使用的廠用變壓器變壓等級(jí)為500kV／6kV，設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)少，增加了使用新設(shè)備帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，廠用變壓器的維修工作可能會(huì)更繁重。

（3）500kV側(cè)增加2臺(tái)斷路器，增大了500kV變電站的投資。

3 核電廠廠用電改造方案和改造后優(yōu)點(diǎn)分析

3.1 大亞灣和嶺澳核電站廠用電改造方案和改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

大亞灣和嶺澳核電站可以進(jìn)行如下改進(jìn)：

（1）改造輔助變壓器容量，使其低壓側(cè)容量與高壓廠用變壓器相同，增加LGE段備用電源。

（2）大亞灣和嶺澳核電站6kV廠用電可以考慮設(shè)置2段公用母線，作為2個(gè)電廠機(jī)組廠用電源的備用段和電廠公用負(fù)荷的電源。

（3）廠用電切換采用具有“快切”和“檢同期”功能的廠用電切換裝置。目前國(guó)內(nèi)有幾個(gè)廠家生產(chǎn)這種設(shè)備，據(jù)田灣核電站和大多數(shù)火電廠應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這種裝置切換可靠，成功率高，未曾出現(xiàn)切換不成功導(dǎo)致的事故擴(kuò)大事件。

（4）220kV備用電源應(yīng)設(shè)計(jì)為2路電源供電，目前可以考慮將大亞灣核電站2臺(tái)輔助變壓器的電源接到嶺澳核電站220kV變電站母線上，像1＃、2＃輔助變壓器與母線連接一樣，同時(shí)改變嶺澳核電站220kV變電站2條進(jìn)線運(yùn)行方式從“1運(yùn)行1備用”改為2條同時(shí)運(yùn)行。

大亞灣和嶺澳核電站廠用電改造后的優(yōu)點(diǎn)：

（1）事故情況下延時(shí)切換導(dǎo)致很多電源、負(fù)荷的跳閘和啟－停切換操作，采用新型廠用電切換裝置后，只需切換一次，一般快速切換即可，最多使用首次同期切換就可以直接切換到220kV備用廠用電系統(tǒng)，所有電源和負(fù)荷可以達(dá)到“無(wú)感覺(jué)”切換。與依賴于上百個(gè)串聯(lián)操作的事故手動(dòng)切換的可靠性相比，結(jié)果是不言而喻的。此外這種方式有4個(gè)好處：① 可以免除無(wú)謂的啟－停應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組、ASG和其他應(yīng)急廠用設(shè)備；② 免除中間過(guò)程大量電源和負(fù)荷的手動(dòng)切換，減少人因失誤因素；③ 提高廠用供電安全性，如有可能，可以重新計(jì)算整個(gè)核電廠的安全性以期獲得較高的安全評(píng)價(jià)或者優(yōu)化減少備用電源方案的資金投入（例如取消第5臺(tái)柴油機(jī)）；④ 改造后應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組、ASG和其他應(yīng)急廠用設(shè)備啟－停次數(shù)大大減少，對(duì)廠用電源的重要程度有所降低，相應(yīng)的試驗(yàn)周期也可以因此而優(yōu)化。

（2）發(fā)電廠廠用電切換主要集中于正常啟－停機(jī)切換和事故切換，使用廠用電切換裝置可以避免因電源切換造成的電動(dòng)、機(jī)械設(shè)備啟－停次數(shù)，減少由送電和失電帶來(lái)的設(shè)備壽命損失、設(shè)備可靠性降低及由此而投入的維修成本。

（3）事故情況下配電盤(pán)電源切換到220kV輔助電源，由于輔助變壓器容量與機(jī)組廠用變壓器容量接近，可以通過(guò)“快切”或首次同期捕捉達(dá)到廠用變壓器負(fù)荷與輔助變壓器負(fù)荷的順利“交接”，不需要考慮備用電源容量限制、啟動(dòng)容量限制和啟動(dòng)序列，大大縮小事故影響范圍。

（4）事故情況下6.6kV廠用配電盤(pán)除LGE外供電不中斷，不會(huì)對(duì)由電力驅(qū)動(dòng)或者控制的系統(tǒng)產(chǎn)生任何不利影響。尤其是主泵，如果事故情況下仍能保證3臺(tái)主泵都可以運(yùn)行，核島設(shè)備和與核安全相關(guān)設(shè)備的安全性將大大提高。

（5）可以為核電廠帶來(lái)一種新的啟－停機(jī)方案。以前大亞灣和嶺澳核電站啟機(jī)時(shí)，首先主變壓器由高壓側(cè)送電，使得高壓廠用變壓器得電而供電給6.6kV 廠用配電盤(pán) LGA／LGD／LGB／LGC／LGE；停機(jī)時(shí)由發(fā)電機(jī)與主變壓器之間封閉母線上裝設(shè)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)斷開(kāi)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的連接，此時(shí)主變壓器和廠用變壓器繼續(xù)運(yùn)行帶載停機(jī)廠用負(fù)荷，對(duì)主變壓器狀態(tài)的依賴性很高。采用新的廠用電切換裝置后，可以實(shí)現(xiàn)啟－停機(jī)不需主變壓器、廠用變壓器參與，直接切換到220kV備用廠用電系統(tǒng)，但效果與原來(lái)運(yùn)行方式一樣。此外這種方式有3個(gè)好處：① 可以免除啟機(jī)時(shí)440／550kV高壓沖擊主變壓器帶來(lái)的對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)和廠用設(shè)備的不良影響；② 可以免除中間過(guò)程大量電源和負(fù)荷的手動(dòng)切換，減少人因失誤；③ 可以降低對(duì)主變壓器和廠用變壓器在啟機(jī)過(guò)程的依賴程度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)縮短以主變壓器或廠用變壓器檢修為關(guān)鍵路徑的機(jī)組檢修的工期。

（6）發(fā)展了一種新的并網(wǎng)方案。正常情況下大亞灣和嶺澳核電站啟機(jī)時(shí)，首先主變壓器由高壓側(cè)送電，使得高壓廠用變壓器得電而供電給 6.6kV 廠 用 配 電 盤(pán) LGA／LGD／LGB／LGC／LGE，機(jī)組啟動(dòng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁空載運(yùn)行后通過(guò)發(fā)電機(jī)與主變壓器之間封閉母線上裝設(shè)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)與電網(wǎng)并網(wǎng)連接發(fā)電。如果采用廠用電切換裝置，可以達(dá)到啟機(jī)時(shí)由220kV電源系統(tǒng)帶機(jī)組廠用電負(fù)荷，機(jī)組啟動(dòng)后發(fā)電機(jī)帶主變壓器、廠用變壓器升電壓至額定電壓，由6.6kV側(cè)廠用、備用電源同期實(shí)現(xiàn)由發(fā)電機(jī)自帶廠用電負(fù)荷，然后經(jīng)主變壓器高壓側(cè)550／440kV開(kāi)關(guān)與廣東（香港）電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。

（7）降低機(jī)組對(duì)廠用電源設(shè)備異常的依賴能力。正常運(yùn)行情況下如果發(fā)生機(jī)組廠用進(jìn)線開(kāi)關(guān)意外斷開(kāi)或者二次回路故障造成的部分廠用電失電，不需要跳機(jī)、跳堆，可以由220kV備用廠外電源帶機(jī)組廠用負(fù)荷，故障消除后還可以通過(guò)廠用電切換裝置切回機(jī)組廠用電運(yùn)行。

（8）核電廠之間設(shè)置6kV公用段可以作為電廠機(jī)組廠用負(fù)荷的備用，避免出現(xiàn)“2010年5月7日電廠進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)”一樣當(dāng)機(jī)組檢修時(shí)220kV外部電源故障使電廠進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)；此外，公用段供應(yīng)廠內(nèi)公用負(fù)荷，可以提高廠內(nèi)公用設(shè)備的供電可靠性，同時(shí)由于使用的是自產(chǎn)電源，大大減少由于供用電差價(jià)造成的經(jīng)濟(jì)損失。

（9）DL／T 5153—2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第4.5.3節(jié)規(guī)定：“2臺(tái)及以上高壓廠用啟動(dòng)／備用變壓器應(yīng)該由2個(gè)線路（電源）供電”。風(fēng)嶺線和坪核線路2條線路都正常運(yùn)行，大亞灣核電站2臺(tái)輔助變壓器從嶺澳核電站220kV變電站分別接入，這樣供電方式更加簡(jiǎn)單可靠，運(yùn)行方式靈活，即使一條線路故障失電也不會(huì)導(dǎo)致“2010年5月7日電廠進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)”的事件發(fā)生。

3.2 田灣核電站廠用電改造方案和改造后優(yōu)點(diǎn)

由于2臺(tái)啟動(dòng)變壓器容量與高壓廠用變壓器相同，廠用電切換使用新型廠用電快速切換裝置，無(wú)需像大亞灣和嶺澳核電站一樣改造，只需把2臺(tái)啟動(dòng)的電源分別引到對(duì)應(yīng)的2臺(tái)機(jī)組的2臺(tái)高壓廠用變壓器所帶的6kV廠用段，然后修改機(jī)組運(yùn)行方案，增加2種運(yùn)行方式來(lái)優(yōu)化設(shè)備管理。

（1）由于2臺(tái)啟動(dòng)變壓器容量與每臺(tái)機(jī)組的高壓廠用變壓器容量相同，所以可以考慮發(fā)展一種新的啟機(jī)方式：?jiǎn)C(jī)時(shí)由220kV電源系統(tǒng)通過(guò)2臺(tái)啟動(dòng)變壓器帶機(jī)組廠用電負(fù)荷，機(jī)組啟動(dòng)后發(fā)電機(jī)帶主變壓器、廠用變壓器升電壓至額定電壓，由6.6kV側(cè)廠用電源、備用電源同期切換實(shí)現(xiàn)由發(fā)電機(jī)自帶廠用電負(fù)荷，然后經(jīng)主變壓器高壓側(cè)500kV斷路器與同期并列實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的啟機(jī)過(guò)程。與以前運(yùn)行方式相比，這種方式有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：① 可以免除啟機(jī)時(shí)550／440kV高壓沖擊主變壓器帶來(lái)的電網(wǎng)系統(tǒng)和廠用設(shè)備的不良影響；② 免除中間過(guò)程大量電源和負(fù)荷的手動(dòng)切換，減少人因失誤因素；③ 降低對(duì)主變壓器和廠用變壓器在啟機(jī)過(guò)程的依賴程度，可以實(shí)現(xiàn)縮短以主變壓器或廠用變壓器檢修為關(guān)鍵路徑的機(jī)組檢修的工期。

（2）正常運(yùn)行情況下如果發(fā)生機(jī)組廠用進(jìn)線開(kāi)關(guān)意外斷開(kāi)或者保護(hù)、二次回路故障造成部分6kV廠用段失電，可以通過(guò)廠用電切換裝置將失電廠用段切換為220kV的啟動(dòng)／備用變電源，不會(huì)引起跳機(jī)、跳堆，故障消除后還可以通過(guò)廠用電切換裝置切回機(jī)組廠用電運(yùn)行，切換方式可以采用先斷后合的檢同期方式，降低了機(jī)組對(duì)廠用電源設(shè)備異常的依賴能力。

3.3 臺(tái)山核電廠廠用電改造方案和改造后優(yōu)點(diǎn)

臺(tái)山核電廠的廠用電設(shè)計(jì)比較靈活，設(shè)備無(wú)需改造，運(yùn)行方式可以有較大改進(jìn)。筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)部門(mén)提供的臺(tái)山核電EPR機(jī)組的供電方式可以進(jìn)一步優(yōu)化：

（1）當(dāng)1臺(tái)廠用變壓器故障需要退出檢修時(shí)，允許輔助變壓器代替該廠用變壓器運(yùn)行。當(dāng)廠用變壓器故障消除后，則可以通過(guò)廠用電切換裝置由輔助變壓器切換回高壓廠用變壓器供電，保證機(jī)組正常運(yùn)行。

（2）當(dāng)2臺(tái)廠用變壓器故障需要退出檢修或者機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，允許2臺(tái)輔助變壓器代替該廠用變壓器運(yùn)行一段時(shí)間（根據(jù)2臺(tái)機(jī)組無(wú)備用電源運(yùn)行的要求來(lái)確定運(yùn)行時(shí)間）。如果在規(guī)程要求的時(shí)間內(nèi)可以消除故障，則可以通過(guò)廠用電切換裝置由輔助變壓器切換回高壓廠用變壓器供電，保證機(jī)組正常運(yùn)行。

上述運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）EPR機(jī)組大修中，主變壓器可以獲得和發(fā)電機(jī)同樣寬廣的維修窗口。

（2）除非主變壓器故障，機(jī)組廠用進(jìn)線開(kāi)關(guān)意外斷開(kāi)或者保護(hù)、二次回路故障造成的部分6kV廠用段失電都不會(huì)引起跳機(jī)，可以在機(jī)組運(yùn)行中隔離廠用變壓器或者對(duì)二次回路進(jìn)行檢修，檢修后可以通過(guò)廠用電切換裝置切換回由廠用變壓器供電。

4 結(jié)論

與火電的高污染、燃料緊缺、經(jīng)濟(jì)性差相比，核電作為一種新型的高效能、低污染、發(fā)展?jié)摿Υ蟮哪茉词艿絿?guó)內(nèi)外能源產(chǎn)業(yè)越來(lái)越多的青睞，但其安全性是發(fā)展核能的前提條件。鑒于核電廠廠用電的重要性，廠用電設(shè)計(jì)應(yīng)該本著方式多變、可靠性高和兼顧經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計(jì)原則。借鑒已運(yùn)行核電廠廠用電設(shè)計(jì)與運(yùn)行方案和目前設(shè)計(jì)技術(shù)的更新，結(jié)合當(dāng)前常規(guī)電廠和變壓器生產(chǎn)技術(shù)、廠用電源切換技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)得出，新建或改進(jìn)核電廠的廠用電系統(tǒng)應(yīng)該在輔助變壓器容量、廠用電切換方式、220kV備用電源接線方式等方面進(jìn)行考慮，以滿足電廠設(shè)備運(yùn)行方式、設(shè)備管理的改進(jìn)和優(yōu)化。