某核电厂中压移动电源实施方案概述程楠

某核电厂中压移动电源实施方案概述程楠

程楠

（中核辽宁核电有限公司辽宁125100）

摘要：福岛核事故后，国家核安全局会同有关部委对运行和在建核电站开展了核安全检查，并编制了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求》作为核电厂后续改进行动的指导性文件。本文介绍了基于某核电厂非能动设计特点及根据通用技术要求设置中压移动电源的实施方案，包括容量分析、技术要求、抗震等级、电气变更、定期试验等。

关键词：核电厂；移动电源；容量分析；抗震等级；定期试验

引言

福岛核事故后，国家核安全局会同有关部委对运行及在建核电厂开展了核安全检查，检查结果表明:我国核电厂具备一定的严重事故预防和缓解能力，安全风险处于受控状态，安全是有保障的。为了进一步提高我国核电厂的核安全水平，国家核安全局依据检查结果对所有运行及在建核电厂提出了改进要求，国内所有核电厂均需做出改进响应。为了规范各核电厂共性的改进行动，国家核安全局组织编制了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求》（以下简称《通用技术要求》），作为核电厂后续改进行动的指导性文件。《通用技术要求》对增加移动式应急电源提出了明确要求，在丧失全部交流电源时(包括厂址附加柴油发电机)，应通过配置移动式应急电源为实施应急措施提供临时动力，以缓解事故后果，并为恢复厂内外交流电源提供时间窗口。

为满足《通用技术要求》要求，核电厂中压移动电源系统需满足以下要求:①移动电源的形式满足使用要求;②移动电源的容量满足应急工况下负载需求;③移动电源的接入应快速可靠;④燃油系统满足至少72小时连续运行需求（可通过燃油补给）;⑤移动电源的可用性。

因此，移动电源方案的核心在于电气接入方式、容量计算、电源车技术要求、抗震等级、电气变更、定期试验等方面。

1方案概述

本文以某核电厂为例，机组共设置六段中压母线，电压等级为10.5kV，为中压电机及变压器等负荷提供电源，其中两段核岛母线（ES-1、ES-2）位于附属厂房，四段常规岛母线（ES-3、ES-4、ES-5和ES-6）位于汽轮机厂房。

接入方案为新增2个接口端接箱向外可连接至中压移动电源，向内分别连接至两段10kV中压母线ES-1和ES-2的中压开关柜，在事故工况下，中压移动电源可通过接口端接箱接入ES-1和ES-2的任意一段，如图1所示。

2容量分析

厂址设置一台大容量中压移动电源，向ES-1或ES-2中压母线供电。中压移动电源考虑以下三类负荷：为正常余热排出泵（RNS-MP-01A/B）及其辅助的工艺、仪控和暖通（VAS）负荷供电，这些负荷视为“基础负荷”，详见表2-1；向支持RNS系统长期运行的辅助设备供电（如VWS、VBS等系统设备）以及ELS应急照明负荷,此类负荷视为“附加负荷”，详见表2-2；向EDS蓄电池充电器、IDS蓄电池充电器和调压变压器及其相关的排风设备供电，此类负荷视作“可选负荷”，详见表2-3和2-4。

综合上述负荷及考虑移动电源自身负荷并预留适当裕量，本项目中实际采用的柴油发电机组功率为2000kW，备用功率2200kW，额定功率因数为0.8(滞后)。

3电源车技术要求

电源车由牵引车、箱式半挂车、柴油发电机组(包括启动、燃油、润滑油、冷却、进排气等系统)、控制保护监测系统、中低压配电系统、控制电源系统、电缆及收放装置以及其它配套辅助设施等部分组成。

3.1柴油发电机组

柴油发电机组满足GB/T2820的要求，发电机与柴油机通过联轴器相联，安装于钢制公共底座。发电机采用自通风、防滴水保护型式同步发电机，符合GB755标准要求。中压移动电源配置低温启动措施，保证柴油发电机组在极端低温（-10℃）环境下在20分钟内顺利启动。电源车发电机组启动成功后3分钟内，应具备带额定持续功率负载的工作的能力。机组具有手动启动、手动投入、手动撤出、手动停机等功能。

3.2箱式半挂车

半挂车有支承装置，6个支腿均匀固定在挂车大梁，使用时支腿向下伸出触地，将车身顶起，使车辆的大部分重量由支腿支撑，在不平路面使用时可按高度差进行调节，保持车体的平稳。使用完毕后支腿手动向上收起，离地有足够的高度，确保行车安全。同时车身四周均匀设置了驻车拉环和地面拉环，在驻车时可使用钢丝绳进行固定，防止在地震工况下倾斜。

3.3中低压配电系统

半挂车箱体内设有SF6中压柜，作为发电机馈线柜，以及内设变压器进线及中压移动电源馈线电源。电源车箱体内设置小容量10.5/0.4kV干式变压器，机组启动后，为机组及箱体冷却、照明、控制等负荷提供电源，同时还可以为外部提供检修用交流电源。

3.4控制电源系统

直流电压110V，采用阀控式密封铅酸蓄电池，为中压柜、柴油发电机组控制柜、仪表柜等提供110V控制电源，容量满足1h供电需求。

3.5启动系统

启动电压为24VDC，可以自动与手动启动，机组本身具有应急手动启动与停机装置。为确保机组启动可靠性，设置两套独立启动装置，每套装置包括独立的启动蓄电池和启动电机等。启动蓄电池容量应能在失去交流电源72小时后，保证机组启动3次而不需要再充电，控制系统供电的蓄电池应单独设置，不得共用机组启动蓄电池。

3.6燃油系统

箱体内部应设置有日用油箱，并预留日常加油管接口，允许机组运行时在线补充燃油，通过燃油补充功能可满足至少72小时连续运行的需要，日用油箱容量应能满足机组满载运行4小时用油需求。

3.7电缆及收放装置

箱体内部设置电缆绞盘装置，可以正反转，有电动和手动两种操作方式，电缆采用阻燃90℃软电缆，长度不小于100m，电缆两端均配置线鼻子，便于快速连接。

4抗震等级

由于该电厂采用非能动设计，中压交流系统是非IE级系统，系统设计本身无抗震要求，故中压移动电源及新增接口箱也无抗震要求，但应满足GB50260《电力设施抗震设计规范》标准相关要求，即设备应满足GB50260中抗8度烈度地震的要求。

5电气变更

原有核岛中压母线各有一个备用中压电动机馈线柜（断路器、保护装置、CT均已配置）和一个备用空间中压馈线柜（仅有柜体）。接入方案选用3的120mm2单芯动力电缆，从接口端接箱敷设至电气设备间内的两个备用空间中压馈线柜（启用后改为中压移动电源进线柜）正上方后接入柜内。厂房外墙开洞采用膨胀型防火密封胶进行封堵，最大防火时效可达4小时，具有良好的气密性、烟密性、水密性，并具有良好的绝缘性，施工简易。单台机组电气变更涉及主要设备及材料如表5-1。

6定期试验

《通用技术要求》中要求应定期对移动式应急电源进行维护和带载试验，或离线带载试验，以保证设备的可用性。定期试验一般可采用如下两种方法:①与厂用电并网试验;②采用试验负载进行试验。方法②在试验时与应急母线相互独立，试验时不影响机组的正常运行，也无需设置专门的同期装置，风险小。本项目定期试验采用方法②，试验负载为干式交流阻性负载，采用强制风冷，侧面进风，上方出风，试验负载采用集装箱式结构，试验负载额定容量为2000kW，试验负载应能实现下列两种加载方式（110%功率为2200kW）。

①0-25%-50%-75%-100%-110%波段加载；

②0%-50%-100%-50%-0%突加突卸。

7结束语

本文提及的核电厂中压移动电源系统实施方案满足《通用技术要求》及评审要求，已应用于核电厂实际改造项目，在一定程度上可以提升了核电厂的纵深防御水平，本文也建议后续项目关注如下两个问题。

①进一步论证非能动核电厂中压移动电源的必要性；

②关于中压移动电源具体的接入时机和带载负荷，由电厂操纵员根据电厂事故的缓解情况及设备的可用情况做出合适的判断，对电厂操纵员的经验和能力有极大的要求。

参考文献

[1]国家核安全局.福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求

[2]苏成.核电厂中压移动电源系统设计研究

作者简介

程楠工程师，从事核电厂电气工作。