核電站中壓廠用電系統(tǒng)運(yùn)行概述

孟凡村

（大亞灣核電運(yùn)營管理有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518000）

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（正常或事故工況下），為電站的附屬設(shè)備提供安全可靠的電源，并為與核安全有關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備提供應(yīng)急電源，以保證核電站的安全運(yùn)行。以某一期核電站為例：中壓廠用電電壓為6.6kV，這是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)額定絕緣電壓等級(jí)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(diǎn)不接地方式，與地完全隔離。連續(xù)監(jiān)測對(duì)地絕緣，當(dāng)絕緣降至預(yù)定閾值以下時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

電站的附屬設(shè)備分為以下四類,并按分類進(jìn)行配電?？紤]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(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)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(fù)荷分類，中壓廠用電母線為：

①機(jī)組廠用設(shè)備母線，LGA、LGD和LGE，用于向機(jī)組廠用附屬設(shè)備供電；

②永久性廠用設(shè)備母線，LGB和LGC，用于向永久性廠用附屬設(shè)備供電；

③共用設(shè)備母線，9LGI，用于向兩臺(tái)機(jī)組共用附屬設(shè)備供電；

④應(yīng)急安全母線，LHA和LHB，用于向機(jī)組應(yīng)急附屬設(shè)備供電。

2 廠用供電要求

中壓廠用電6.6kV電壓和頻率要達(dá)到下列要求：①正常情況：電壓范圍在94%到106%的額定系統(tǒng)電壓下，即±6%以內(nèi)；頻率正常范圍在49.5Hz到50.5Hz間。②異常情況：電壓可在90%到110%的系統(tǒng)額定電壓間變動(dòng)；頻率的范圍為：電壓、頻率比率要小于，Un、Fn為電壓、頻率額定值。

3 中壓廠用電供電簡介

正常運(yùn)行電源。每臺(tái)機(jī)組均裝有兩臺(tái)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(tái)變壓器高壓側(cè)均與26kV母線相連接，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，由發(fā)電機(jī)組供電；機(jī)組停運(yùn)后，由外電網(wǎng)（500kV）經(jīng)主變降壓后向26kV母線供電。

中壓廠用電輔助電源。由外電網(wǎng)220kV架空輸電線路經(jīng)兩臺(tái)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(jīng)該輸電系統(tǒng)向核電站的永久性和應(yīng)急安全輔助設(shè)備供電。

中壓廠用電應(yīng)急安全電源。應(yīng)急安全電源的設(shè)置目的是為了在核電站的廠用工作電源和輔助電源同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，為確保機(jī)組安全停堆和防止關(guān)鍵設(shè)備的損壞。每臺(tái)機(jī)組均設(shè)兩臺(tái)5400kW、6.6kV柴油發(fā)電機(jī)組LHP和LHQ，分別給應(yīng)急安全母線LHA、LHB提供應(yīng)急電源。柴油發(fā)電機(jī)正常處于備用狀態(tài)，接到啟動(dòng)信號(hào)后能在10S內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)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(dú)供電給機(jī)組母線LGE。正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)給水泵是作為汽動(dòng)給水泵的備用設(shè)備，故該段母線正常負(fù)荷較小。降壓變壓器A的一個(gè)繞組連接在機(jī)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(yīng)急安全母線LHA供電（即A通道）；降壓變壓器A的另一個(gè)繞組連接在機(jī)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(yīng)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(jī)組的永久母線LGB和LGC分別接在兩臺(tái)輔助變壓器的6.6kV出線上。當(dāng)廠用工作電源不可用時(shí)則由輔助變壓器向永久母線LGB、LGC、公用母線9LGI和應(yīng)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(shí)，應(yīng)急母線LHA和LHB將由各自的柴油發(fā)電機(jī)提供電源。

圖1 嶺澳6.6kV供電簡圖

4 中壓廠用電運(yùn)行方式簡介

正常運(yùn)行：核電站在啟動(dòng)、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(jī)帶廠用電負(fù)荷運(yùn)行：在發(fā)電機(jī)變壓器組的高壓開關(guān)跳閘與系統(tǒng)解列后，可使機(jī)組運(yùn)行僅向輔助設(shè)備供電，供電時(shí)間不限，且與切換至廠用電負(fù)荷運(yùn)行時(shí)所需的功率大小無關(guān)，至于在甩掉全部負(fù)荷時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)速度增加而導(dǎo)致頻率的暫時(shí)上升，不影響廠用電負(fù)荷運(yùn)行的連續(xù)性，廠用電負(fù)荷運(yùn)行之后將能盡快地接受大到滿出力的負(fù)荷。

事故運(yùn)行狀態(tài)：由于26kV母線或降壓變壓器A失去供電，將自動(dòng)慢速切換由輔助電源對(duì)永久母線、應(yīng)急安全母線及公用母線供電，而使反應(yīng)堆維持在熱停堆狀態(tài)，此時(shí)機(jī)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(fù)給LGA/LGD母線供電，使一臺(tái)反應(yīng)堆冷卻泵重新啟動(dòng)，使一回路恢復(fù)強(qiáng)迫循環(huán)。當(dāng)工作電源和輔助電源均不可用時(shí)，應(yīng)急安全母線由柴油發(fā)電機(jī)供電使機(jī)組進(jìn)入冷停堆狀態(tài)。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)亦始終處于準(zhǔn)備啟動(dòng)狀態(tài)，在接到啟動(dòng)指令后10s內(nèi)即可達(dá)到額定電壓和額定頻率，在柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后7s若應(yīng)急安全母線的電壓還未恢復(fù)，則跳開應(yīng)急安全母線的工作電源進(jìn)線開關(guān)，卸去負(fù)荷，合上柴油發(fā)電機(jī)電源進(jìn)線開關(guān)，在達(dá)到額定電壓和額定頻率后按預(yù)定程序向負(fù)荷順序供電，帶滿負(fù)荷的過程約需40s。

5 電源自動(dòng)切換原理

在系統(tǒng)或機(jī)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(jìn)行換料大修時(shí)進(jìn)行電源倒換。

在下列條件下，6.6kV母線LGB—LGC由主電源（ST）自動(dòng)倒換到輔助電源LGR（AT）供電：①汽機(jī)脫扣（系統(tǒng)GSE）和EHV兩個(gè)斷路器斷開。②送電到機(jī)組配電盤LGA/D的進(jìn)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(fù)荷切換。③發(fā)電機(jī)負(fù)荷開關(guān)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(fù)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(fù)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(dòng)慢速切換由輔助電源供電，自動(dòng)切換裝置的延時(shí)要求是保證工作母線段上電動(dòng)機(jī)的反饋電壓衰減至一定值后，以防止由于電動(dòng)機(jī)反饋電壓過高而產(chǎn)生沖擊電流，導(dǎo)致切換失敗，乃至有可能引起電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)端部繞組的損壞。②在永久配電盤LGB/C電源自動(dòng)切換成功后，為了恢復(fù)對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑泵供電，需將機(jī)組配電盤LGA/D由輔助電源供電，通過操作按鈕跳開LGA/D001JA，聯(lián)動(dòng)合上LGB/C001JA即恢復(fù)對(duì)LGA/D母線供電。這種聯(lián)動(dòng)是為了防止兩個(gè)電源的不同步并列。③應(yīng)急安全配電盤LHA/B的母線電壓失去后0.9s將啟動(dòng)相應(yīng)的柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)母線電壓失去的持續(xù)時(shí)間達(dá)7s時(shí)則自動(dòng)跳開電源斷路器，延時(shí)1.5s后閉合柴油發(fā)電機(jī)的電源進(jìn)線斷路器，由柴油機(jī)向應(yīng)急安全母線供電；當(dāng)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(shí)間，饋電給電動(dòng)機(jī)的開關(guān)（斷路器或接觸器）將自動(dòng)跳閘，對(duì)于給低壓變壓器饋電的開關(guān)不予跳閘。④如果發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)的故障造成LGA/D電壓下降，當(dāng)下降到70%額定電壓2.5s時(shí)，低電壓繼電器動(dòng)作，首先跳開高壓開關(guān)。如果是系統(tǒng)故障，由于故障點(diǎn)已隔離（通過跳高壓開關(guān)），發(fā)電機(jī)電壓恢復(fù)正常，發(fā)電機(jī)帶廠用負(fù)荷運(yùn)行；如果高壓開關(guān)跳開后，故障仍未消除，經(jīng)過4s延遲，跳汽機(jī)、勵(lì)磁開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)，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(yīng)急廠用負(fù)荷正常供電。