核电站中压厂用电系统运行概述

孟凡村

【摘要】论文以某核电站为例，重点介绍了目前国内压水堆核电站中压厂用电系统的配电方式、参数限制、运行方式以及异常工况下的电源切换原理。

【关键词】核电站;6.6kV厂用电;运行方式

【中图分类号】TM76

【文献标志码】A

【文章编号】1673-1069（2018】11-0164-02

1中压厂用电简介

核电站厂用电系统主要功能是在任何工况下（正常或事故工况下），为电站的附属设备提供安全可靠的电源，并为与核安全有关的系统和设备提供应急电源，以保证核电站的安全运行。以某一期核电站为例：中压厂用电电压为6.6kV，这是根据标准额定绝缘电压等级为7.2kV配电装置的最佳开断容量而选定的。6.6kV母线采用中性点不接地方式，与地完全隔离。连续监测对地绝缘，当绝缘降至预定阈值以下时，发出报警信号。

电站的附属设备分为以下四类，并按分类进行配电。考虑到厂用变压器的容量、中压断路器的额定电流和断流量及大型电动机启动时的电压降等因素，中压厂用母线为单母线分段，按照核电站的负荷分类，中压厂用电母线为：

①机组厂用设备母线，LGA、LGD和LGE，用于向机组厂用附属设备供电;

②永久性厂用设备母线，LGB和LGC，用于向永久性厂用附属设备供电;

③共用设备母线，9LGI，用于向两台机组共用附属设备供电;

④应急安全母线，LHA和LHB，用于向机组应急附属设备供电。

2厂用供电要求

3中压厂用电供电简介

正常运行电源。每台机组均装有两台降压变压器A和B，其中降压变压器A为双分裂变压器，两台变压器高压侧均与26kV母线相连接，机组运行时，由发电机组供电;机组停运后，由外电网（500kV）经主变降压后向26kV母线供电。

中压厂用电辅助电源。由外电网220kV架空输电线路经两台辅助变压器降压为6.6kV，以保证在换料和维修期间以及发生故障期间，能够经该输电系统向核电站的永久性和应急安全辅助设备供电。

中压厂用电应急安全电源。应急安全电源的设置目的是为了在核电站的厂用工作电源和辅助电源同时发生故障时，为确保机组安全停堆和防止关键设备的损坏。每台机组均设两台5400kW、6.6kV柴油发电机组LHP和LHQ，分别给应急安全母线LHA、LHB提供应急电源。柴油发电机正常处于备用状态，接到启动信号后能在10S内达到额定转速和额定电压。

中压厂用电供电方式可参见上图，说明如下：

降压变压器B单独供电给机组母线LGE。正常运行时电动给水泵是作为汽动给水泵的备用设备，故该段母线正常负荷较小。降压变压器A的一个绕组连接在机组母线LGA上，通过LGA母线上的电缆向永久母线LGB供电，再由LGB上的电缆向应急安全母线LHA供电（即A通道）;降压变压器A的另一个绕组连接在机组母线LGD上，通过LGD母线上的电缆向永久母线LGC供电，再由LGC上的电缆向应急安全母线LHB供电（即B通道）。

为了保证永久母线和公用母线的连续供电，将机组的永久母线LGB和LGC分别接在两台辅助变压器的6.6kV出线上。当厂用工作电源不可用时则由辅助变压器向永久母线LGB、LGC、公用母线9LGI和应急母线LHA和LHB供电。

只有在厂用工作电源和厂用辅助电源均不能向永久母线LGB和LGC供电时，应急母线LHA和LHB将由各自的柴油发电机提供电源。

4中压厂用电运行方式简介

正常运行：核电站在启动、正常停堆和发电期间由26kV母线通过降压变压器供电给中压厂用电母线，保证常规岛、核岛和辅助厂房的正常用电。

发电机带厂用电负荷运行：在发电机变压器组的高压开关跳闸与系统解列后，可使机组运行向辅助设备供电，供电时间不限，且与切换至厂用电负荷运行时所需的功率大小无关，至于在甩掉全部负荷时汽轮发电机速度增加而导致频率的暂时上升，不影响厂用电负荷运行的连续性，厂用电负荷运行之后将能尽快地接受大到满出力的负荷。

事故运行状态：由于26kV母线或降压变压器A失去供电，将自动慢速切换由辅助电源对永久母线、应急安全母线及公用母线供电，而使反应堆维持在热停堆状态，此时机组母线LGA、LGD失电，但可通过解除電气闭锁的操作通过LGB/LGC以恢复给LGA/LGD母线供电，使一台反应堆冷却泵重新启动，使一回路恢复强迫循环。当工作电源和辅助电源均不可用时，应急安全母线由柴油发电机供电使机组进入冷停堆状态。在机组正常运行时，柴油发电机亦始终处于准备启动状态，在接到启动指令后10s内即可达到额定电压和额定频率，在柴油发电机启动后7s若应急安全母线的电压还未恢复，则跳开应急安全母线的工作电源进线开关，卸去负荷，合上柴油发电机电源进线开关，在达到额定电压和额定频率后按预定程序向负荷顺序供电，带满负荷的过程约需40s。

5电源自动切换原理

在系统或机组发生故障情况下，为保证核电站的可靠停堆以及在电厂进行换料大修时进行电源倒换。

在下列条件下，6.6kV母线LGB-LGC由主电源（sT）自动倒换到辅助电源LGR（AT）供电：①汽机脱扣（系统GSE）和EHV两个断路器断开。②送电到机组配电盘LGA/D的进线断路器断开，并且永久性配电盘LGB/C低电压情况持续1.2s。这仅引起LGB/C上的负荷切换。③发电机负荷开关断开，并且永久性配电盘LGB/C上失电持续1.2s，这仅引起LGB/C上负荷切换。④永久性配电盘LGB/C失电持续5s钟，这仅引起LGB/c上负荷切换。

倒电方式有以下几种：①在工作电源Ts失去后，永久配电盘LGB/C将自动慢速切换由辅助电源供电，自动切换装置的延时要求是保证工作母线段上电动机的反馈电压衰减至一定值后，以防止由于电动机反馈电压过高而产生冲击电流，导致切换失败，乃至有可能引起电动机联轴器和电动机端部绕组的损坏。②在永久配电盘LGB/C电源自动切换成功后，为了恢复对反应堆冷却剂泵供电，需将机组配电盘LGA/D由辅助电源供电，通过操作按钮跳开LGA/DOO1JA，联动合上LGB/COO1JA即恢复对LGA/D母线供电。这种联动是为了防止两个电源的不同步并列。③应急安全配电盘LHA/B的母线电压失去后0.9s将启动相应的柴油发电机组，当母线电压失去的持续时间达7s时则自动跳开电源断路器，延时1.5s后闭合柴油发电机的电源进线断路器，由柴油机向应急安全母线供电;当中压厂用配电盘的母线电压低于0.7Un并持续10s或更长时间，馈电给电动机的开关（断路器或接触器）将自动跳闸，对于给低压变压器馈电的开关不予跳闸。④如果发电机或系统的故障造成LGA/D电压下降，当下降到70%额定电压2.5s时，低电压继电器动作，首先跳开高压开关。如果是系统故障，由于故障点已隔离（通过跳高压开关），发电机电压恢复正常，发电机带厂用负荷运行;如果高压开关跳开后，故障仍未消除，经过4s延迟，跳汽机、励磁开关和负荷开关，使LGA/D母线完全失去电源，将厂用电切换到由辅变供电，保证应急厂用负荷正常供电。