核電站中壓廠用電系統(tǒng)運行概述

孟凡村

【摘要】論文以某核電站為例，重點介紹了目前國內壓水堆核電站中壓廠用電系統(tǒng)的配電方式、參數限制、運行方式以及異常工況下的電源切換原理。

【關鍵詞】核電站;6.6kV廠用電;運行方式

【中圖分類號】TM76

【文獻標志碼】A

【文章編號】1673-1069（2018】11-0164-02

1中壓廠用電簡介

核電站廠用電系統(tǒng)主要功能是在任何工況下（正?；蚴鹿使r下），為電站的附屬設備提供安全可靠的電源，并為與核安全有關的系統(tǒng)和設備提供應急電源，以保證核電站的安全運行。以某一期核電站為例：中壓廠用電電壓為6.6kV，這是根據標準額定絕緣電壓等級為7.2kV配電裝置的最佳開斷容量而選定的。6.6kV母線采用中性點不接地方式，與地完全隔離。連續(xù)監(jiān)測對地絕緣，當絕緣降至預定閾值以下時，發(fā)出報警信號。

電站的附屬設備分為以下四類，并按分類進行配電。考慮到廠用變壓器的容量、中壓斷路器的額定電流和斷流量及大型電動機啟動時的電壓降等因素，中壓廠用母線為單母線分段，按照核電站的負荷分類，中壓廠用電母線為：

①機組廠用設備母線，LGA、LGD和LGE，用于向機組廠用附屬設備供電;

②永久性廠用設備母線，LGB和LGC，用于向永久性廠用附屬設備供電;

③共用設備母線，9LGI，用于向兩臺機組共用附屬設備供電;

④應急安全母線，LHA和LHB，用于向機組應急附屬設備供電。

2廠用供電要求

3中壓廠用電供電簡介

正常運行電源。每臺機組均裝有兩臺降壓變壓器A和B，其中降壓變壓器A為雙分裂變壓器，兩臺變壓器高壓側均與26kV母線相連接，機組運行時，由發(fā)電機組供電;機組停運后，由外電網（500kV）經主變降壓后向26kV母線供電。

中壓廠用電輔助電源。由外電網220kV架空輸電線路經兩臺輔助變壓器降壓為6.6kV，以保證在換料和維修期間以及發(fā)生故障期間，能夠經該輸電系統(tǒng)向核電站的永久性和應急安全輔助設備供電。

中壓廠用電應急安全電源。應急安全電源的設置目的是為了在核電站的廠用工作電源和輔助電源同時發(fā)生故障時，為確保機組安全停堆和防止關鍵設備的損壞。每臺機組均設兩臺5400kW、6.6kV柴油發(fā)電機組LHP和LHQ，分別給應急安全母線LHA、LHB提供應急電源。柴油發(fā)電機正常處于備用狀態(tài)，接到啟動信號后能在10S內達到額定轉速和額定電壓。

中壓廠用電供電方式可參見上圖，說明如下：

降壓變壓器B單獨供電給機組母線LGE。正常運行時電動給水泵是作為汽動給水泵的備用設備，故該段母線正常負荷較小。降壓變壓器A的一個繞組連接在機組母線LGA上，通過LGA母線上的電纜向永久母線LGB供電，再由LGB上的電纜向應急安全母線LHA供電（即A通道）;降壓變壓器A的另一個繞組連接在機組母線LGD上，通過LGD母線上的電纜向永久母線LGC供電，再由LGC上的電纜向應急安全母線LHB供電（即B通道）。

為了保證永久母線和公用母線的連續(xù)供電，將機組的永久母線LGB和LGC分別接在兩臺輔助變壓器的6.6kV出線上。當廠用工作電源不可用時則由輔助變壓器向永久母線LGB、LGC、公用母線9LGI和應急母線LHA和LHB供電。

只有在廠用工作電源和廠用輔助電源均不能向永久母線LGB和LGC供電時，應急母線LHA和LHB將由各自的柴油發(fā)電機提供電源。

4中壓廠用電運行方式簡介

正常運行：核電站在啟動、正常停堆和發(fā)電期間由26kV母線通過降壓變壓器供電給中壓廠用電母線，保證常規(guī)島、核島和輔助廠房的正常用電。

發(fā)電機帶廠用電負荷運行：在發(fā)電機變壓器組的高壓開關跳閘與系統(tǒng)解列后，可使機組運行向輔助設備供電，供電時間不限，且與切換至廠用電負荷運行時所需的功率大小無關，至于在甩掉全部負荷時汽輪發(fā)電機速度增加而導致頻率的暫時上升，不影響廠用電負荷運行的連續(xù)性，廠用電負荷運行之后將能盡快地接受大到滿出力的負荷。

事故運行狀態(tài)：由于26kV母線或降壓變壓器A失去供電，將自動慢速切換由輔助電源對永久母線、應急安全母線及公用母線供電，而使反應堆維持在熱停堆狀態(tài)，此時機組母線LGA、LGD失電，但可通過解除電氣閉鎖的操作通過LGB/LGC以恢復給LGA/LGD母線供電，使一臺反應堆冷卻泵重新啟動，使一回路恢復強迫循環(huán)。當工作電源和輔助電源均不可用時，應急安全母線由柴油發(fā)電機供電使機組進入冷停堆狀態(tài)。在機組正常運行時，柴油發(fā)電機亦始終處于準備啟動狀態(tài)，在接到啟動指令后10s內即可達到額定電壓和額定頻率，在柴油發(fā)電機啟動后7s若應急安全母線的電壓還未恢復，則跳開應急安全母線的工作電源進線開關，卸去負荷，合上柴油發(fā)電機電源進線開關，在達到額定電壓和額定頻率后按預定程序向負荷順序供電，帶滿負荷的過程約需40s。

5電源自動切換原理

在系統(tǒng)或機組發(fā)生故障情況下，為保證核電站的可靠停堆以及在電廠進行換料大修時進行電源倒換。

在下列條件下，6.6kV母線LGB-LGC由主電源（sT）自動倒換到輔助電源LGR（AT）供電：①汽機脫扣（系統(tǒng)GSE）和EHV兩個斷路器斷開。②送電到機組配電盤LGA/D的進線斷路器斷開，并且永久性配電盤LGB/C低電壓情況持續(xù)1.2s。這僅引起LGB/C上的負荷切換。③發(fā)電機負荷開關斷開，并且永久性配電盤LGB/C上失電持續(xù)1.2s，這僅引起LGB/C上負荷切換。④永久性配電盤LGB/C失電持續(xù)5s鐘，這僅引起LGB/c上負荷切換。

倒電方式有以下幾種：①在工作電源Ts失去后，永久配電盤LGB/C將自動慢速切換由輔助電源供電，自動切換裝置的延時要求是保證工作母線段上電動機的反饋電壓衰減至一定值后，以防止由于電動機反饋電壓過高而產生沖擊電流，導致切換失敗，乃至有可能引起電動機聯(lián)軸器和電動機端部繞組的損壞。②在永久配電盤LGB/C電源自動切換成功后，為了恢復對反應堆冷卻劑泵供電，需將機組配電盤LGA/D由輔助電源供電，通過操作按鈕跳開LGA/DOO1JA，聯(lián)動合上LGB/COO1JA即恢復對LGA/D母線供電。這種聯(lián)動是為了防止兩個電源的不同步并列。③應急安全配電盤LHA/B的母線電壓失去后0.9s將啟動相應的柴油發(fā)電機組，當母線電壓失去的持續(xù)時間達7s時則自動跳開電源斷路器，延時1.5s后閉合柴油發(fā)電機的電源進線斷路器，由柴油機向應急安全母線供電;當中壓廠用配電盤的母線電壓低于0.7Un并持續(xù)10s或更長時間，饋電給電動機的開關（斷路器或接觸器）將自動跳閘，對于給低壓變壓器饋電的開關不予跳閘。④如果發(fā)電機或系統(tǒng)的故障造成LGA/D電壓下降，當下降到70%額定電壓2.5s時，低電壓繼電器動作，首先跳開高壓開關。如果是系統(tǒng)故障，由于故障點已隔離（通過跳高壓開關），發(fā)電機電壓恢復正常，發(fā)電機帶廠用負荷運行;如果高壓開關跳開后，故障仍未消除，經過4s延遲，跳汽機、勵磁開關和負荷開關，使LGA/D母線完全失去電源，將廠用電切換到由輔變供電，保證應急廠用負荷正常供電。