核电厂厂用电设计的自主化道路刘瑛璞

核电厂厂用电设计的自主化道路刘瑛璞

刘瑛璞

(辽宁红沿河核电有限公司辽宁大连116023)

摘要：厂用电主要为电厂的重要系统提供动力、控制和监视电源。由于绝大多数电厂负荷都是由其直接或间接驱动，厂用电的正常运行是电厂安全环境和电力生产持续的保障。

关键词：核电厂；厂用电设计；自主化道路

1核电厂厂用电设计自主化的重要意义

核电作为一种清洁能源,技术已经成熟,“积极推进核电建设”已成为电力发展基本方针,成为国家能源电力战略的重要组成部分。当前我国核电发展的规划及路线已经明确,争取到2020年实现装机容量达到4000万千瓦,在建机组达到1800万千瓦的目标。我国核电的发展必须始终贯彻“统一发展技术路线,坚持安全第一、质量第一,坚持自主设计和创新,注重借鉴吸收国际经验和先进技术,努力形成批量化建设先进核电站的综合能力。全面建立起与国际先进水平接轨的建设和运营管理模式,形成比较完整的自主化核电工业体系的核电发展方针。设计自主化是实现核电国产化的基础和龙头。核电自主化包括自主设计、自主制造、自主建造和自主运营四个方面,其关键是掌握技术、尤其是掌握核心技术。自主开展核电科研、技术改进与创新、试验验证和系统集成的条件和能力。工程设计是自主设计各阶段工作经系统集成后的产品,是自主设计能力的最终表现。具体而言,“自主设计”是指以国内设计单位为主(即由国内设计单位承担技术责任),完成核电站的总体工程设计、核岛及BOP等系统设计、主设备设计,以及对核电站进行安全分析、安全评审、环境评价,达到“既知其然又知其所以然”的深度,并具有在建造、运行过程中处理问题、适应设计演变和修改设计的能力。与核电发展新形势的需要相比,目前我国的核电标准还存在较大的差距。我国核电标准存在以下问题:一是现有标准不系统、不完整,没有形成体系。以往核电标准工作缺乏总体考虑,标准编制显得零散;一些相关标准之间不协调;核安全重要设备设计制造标准、核电工程经济标准等缺口较大。二是受采用多国技术影响,核电标准技术路线不统一,未能充分体现我国国情。我国核电标准主要参照国外标准,标准转化时缺乏必要的科研实验和国内经验反馈做支持,与我国自己工业和技术体系衔接不好。三是标准的技术水平滞后。我国核电标准大多参照上世纪80年代初的国外标准,近20年来国内外核电技术发展的新成果未能在标准中及时反映。我国核电标准起步于80年代初期,现已有近400项核电专用标准,这些标准中,绝大部分是核岛相关的标准,其中国家标准约占25%,核行业标准约占75%,目前主要采用常规电力标准及其它一般工业标准。为此,编制适合我国国情的核电厂设计技术规范是必不可少的工作。我们已经积累了相当的运行和设计经验,但目前尚未有一套系统的针对核电厂用电设计技术规范,制定该技术规范,对核电站厂用电系统设计和设备选择有着相当大的指导意义,这将直接影响到核电站的安全运行和设备的可靠,并且避免了过度依靠国外进口设备,大大节约了投资成本。另外,规范的编写也有利于加强对核电建设的工程质量的控制,对核电站运营后的维护、检修和改进都有重要指导作用。

2核电厂厂用电设计自主化设计的必要性和目的

2.1世界经济一体化带来了产品贸易和技术

服务领域的激烈竞争,技术标准已成为构筑非关税壁垒的主要手段。一个国家没有与其自身工业基础和技术能力相适应的核电标准体系,就不可能实现真正意义上的核电自主化。世界上不缺先进的核电技术标准,但一味采用国际上的核电技术标准,国内企业在核电建设过程中无论是获取资质,达到管理上的要求,还是符合相关验证手段,产品通过验收,在人力、物力、财力上都要付出巨大的代价,时间上也满足不了建设要求,使企业失去核电市场的竞争力。要实现我国核电发展的重大战略目标,就必须建立适合我国工业基础的中国核电标准,中国核电标准体系的建立和完善是核电自主化的具体体现。

2.2为落实国家核电发展规划,促进和支撑核

电自主化发展,我国必须尽快建立起与核电站厂用电发展形势相适应的标准体系。从以往核电建设的经验和教训来看,以往是完全按照国外原来的设计资料及RCC标准进行,由于RCC标准是一种本土化较强的标准,因而当前国内在实现核电国产化的过程中遇到了诸如材料、设备采购等困难。在工程建设过程中,往往在标准的解释和实际使用中受到外国专家的制约,并且国外标准在材料选择等方面与国内存在差异,给实际工作带来很大影响。无论是目前正在建设二代改进后的核电技术还是刚起步的EPR或者是AP1000核电技术,在厂用电设计方面都与国内设计存在着许多差异和不合理性。①厂变容量的确定。二代改进机型(1278MVA)是两台68000kW厂变;EPR机型(1956MVA)是两台130000kw厂变;AP1000机型(1407MVA)是两台88000kw厂变。以上机型的厂用电率均在5%左右,明显,按照以上核电所确定的厂变容量都偏大。②EPR核电技术中,例如380V低压厂用电系统多台1600kVA的低压干式变压器,实际计算负荷才90一150kw左右,造成巨大的浪费;AP1000核电机型中,低压干式变压器一律都采用1600一2OO0kVA的变压器,根据对具体的负荷进行计算,该设置也不合理。③无论是二代加核电还是三代核电,其厂用电的设置和常规火力发电厂还是有很大的不同,例如二代加核电技术中安全性要求级别比较高,如其中一台高厂变发生故障,要求厂用电安全停堆运行。而常规火力发电厂中,如其中一台高厂变发生故障,则可以由备用变来对厂用电系统进行供电。且核电站是允许孤岛运行的。④由于目前CPR1000的中压均采用6.6kV设备,该电压等级的电机设备目前我国只能依靠进口,造成投资的巨大增加。⑤核电是采用安全级别的电源:从正常中压厂用电源的母线开始,各列电源之间保持了最大的独立性,也就是不同列的开关柜之间不设置母联开关,同时在配电系统的设计中避免采用交叉供电或并列供电。采用这种设计原则主要是为了满足单一故障准则,由于不同列的系统之间不存在祸合点,最大限度地避免了由于一列上发生的故障而对其他列产生不利的影响。这一供电方式也与常规火电厂厂用电系统有很大的不同。⑥核电站低压系统开关柜有N线,但不配出。这样的接线型式使380V系统与220V系统隔离开,从380V主母线接隔离变产生22OV电源既可保持交流220V电源的稳定,也可降低交流22OV电源段上开关的开断容量,同时也降低了不平衡负荷对38OV系统的干扰。该接线方式也与常规火电厂厂用电系统有很大的不同。上述例子都是我院在多年的核电设计经验中总结出来的,虽然列举的只是一小部分,但从以上的例子我们就可以看出,在核电站建设领域如果我们没有把这些宝贵的设计和运行经验总结出来,没有统一的设计、制造、建造和调试的国家标准或行业标准,完全依赖于外国技术,必然会浪费了大量时间和资金,而且受制于人的现象还将继续存在,这在很大程度上制约了核电自主化和核电的大规模发展。因此,国内核电业主、设计单位等也一直在寻求一种开放度更高、兼容性更强的核电标准,以此来帮助解决所出现的困难。我们深切体会到有必要尽快建立并完善中国自己的核电建造标准体系。我们应该把经过实践检验的成熟技术和经验固化下来形成标准,用标准指导核电厂用电的设计,核电的质量、安全才有保障。同时核电又是投人巨大的产业,核电经济性的优劣直接影响了核电产业的发展。与此同时,有利于国内企业的电气材料、设备进人核电市场,降低核电造价;节省开发时间,降低开发成本;有利于批量化生产并积累管理经验和提高建设效率;是降低核电建设和运行成本,实现核电站厂用电安全经济运行的有效手段。

参考文献:

[1]马飞,李好,黄兵.AP1000核电厂厂用电切换方式探讨[J].科技创新导报,2015,12(05):199.

[2]康乐.核电厂厂用电设计方案研究[D].华北电力大学,2015.

[3]曾锋.AP1000核电厂厂用电切换方式探讨[J].电气应用,2013,32(12):87-91.