核電站500kV轉220kV運行工況分析

耿海

中圖分類號：TM75 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2016）06-000-01

摘 要 考慮到核電站在安全方面的重要性，在核電站的廠用負荷電源的設計中，通常設計為多電源的冗余配，以保證在事故工況下維持核反應堆的安全和放射性的包容。因此，在核電站的設計中，廠外電源就包括了從500kV側引入的主電源和從220kV側引入的備用電源。在500kV側發生跳閘（包括主變、高廠變故障跳閘）將導致正常運行母線BBA（BBB/BBC/BBD）失電，本文著重對500kV系統失電切換至220kV系統運行的工況進行分析。

關鍵詞 核電站 廠外電源 失去 運行工況

核電站的廠外電源包括500kV的主電源及220kV的備用電源，在500kV側發生跳閘（包括主變、高廠變故障跳閘）將導致正常運行母線BBA（BBB、BBC、BBD）失電，根據機組設計母線500kV側失電會切換至220kV運行。500kV向220kV電源切換是一個極其復雜的工況，需要運行人員快速做出及時有效的應對。

一、廠外交流電源系統介紹

已建成商運的一二號機組分別具有兩路廠外交流電源：

（一）500kV廠外交流電源

核電站一期2臺1000MW機組，每臺機組均以單元發—變組形式接入廠內500kV開關站，500kV電氣一次接線采用3/2斷路器接線方式，保證任意一條線路或斷路器故障，均不影響500kV系統運行。但是主變一旦發生故障，將導致機組失去500kV交流主用電源。500kV電氣系統為中性點直接接地系統，因此為大電流接地系統。每回500kV線路的最大傳輸容量為2000MW。因此，當一期工程三回500kV線路中有兩回因故退出的嚴重情況下，剩余的一回線路仍可把兩臺機組生產的電能全部送出（即采用了N—2的可靠性原則）；任何一條母線（I母或Ⅱ母）故障，連接在該母線上的斷路器斷開，電廠向外送電不受影響；任何兩條母線故障，連接在該兩條母線上的斷路器全部斷開，發電機向外送電也不受影響。

（二）220kV廠外交流電源

220kV主系統的主要目的為核電廠提供廠外備用電源，當核電廠廠用工作電源停運或故障時，通過備用變壓器和220kV系統將廠外電源引入廠內，為單元機組提供應急的廠用備用電源。220kV系統進線取自云臺變電所，通過云核線與當地220kV系統相聯。由于220kV電源為單母線單線路接線，故當線路或啟動變發生故障時，即失去220kV備用廠外交流電源。

二、機組功率運行時500kV轉220kV情況介紹

（一）快切保護

機組功率運行時，500kV系統發生故障或者發變組主保護動作，將啟動由500kV向220kV電源切換，此時的切換叫做快切。快切分為以下幾種情況：

1.發變組主保護動作，0.1-0.2s切換至啟動變帶載。該工況由3個信號觸發：

發電機差動保護；主變瓦斯保護或差動保護；發電機低頻低壓保護

2.發電機過電壓保護，過電壓保護與上面b）共用一個出口。過電壓工況有：

工況1：當ABQ11/12和BAC10開關都合閘（機組正常功率運行）時，過電壓保護被閉鎖。

工況2：當ABQ11/12合閘，而BAC10斷開時；即發電機處于空載運行時出口過電壓，說明發電機勵磁系統故障，勵磁系統保護動作，發變組保護不動作，保護信號1MKA10EW113去TXP系統。

工況3：當BAC10合閘，而ABQ11/12斷開時；即發電機處于帶廠用電負荷運行時出口超壓，發變組保護發全停信號。

工況4：當BAC10，ABQ11/12都合閘時，ABQ11/12突然斷開；即機組處于功率運行狀態時發電機出口過電壓，這時保護延時3秒動作（是為了防止ABQ開關突然斷開的過渡工況下因為電壓擾動而使保護動作），發變組保護發全停信號。

如果切換時不發生跳堆，則事故征兆為：當反應堆功率大于75%Nnom時APP和PP2動作；當反應堆功率大于40%Nnom時PP1（RUPL）動作；兩臺相鄰主泵切除，另外兩臺主泵處于工作狀態；汽輪機主汽門關閉。

（二）慢切保護

機組功率運行時，發變組主保護拒動，后備保護延時動作或者發變組主保護和后備保護均未動作，低電壓保護動作，500kV切換到220kV運行的保護叫做慢切保護。6kV正常工作母線低電壓保護分三段：

第1段動作時限為1.4秒，動作電壓為0.7倍額定值，即當母線電壓降低到0.7倍額定值且延時1.4秒后根據低電壓保護將切除部分不重要用戶；

第2段動作時限為1.5秒，動作電壓為0.7倍額定值，即當母線電壓降低到0.7倍額定值且延時1.5秒后相應母線的備自投動作，從500kV廠外電源切換到220kV廠外電源切；

第3段動作時限為4秒，動作電壓為0.5倍額定值，即當當母線電壓降低到0.5倍額定值且延時4秒后將切除全部用戶（這種情況通常是備自投沒有正確的動作）。

三、結語

500kV向220kV電源切換是一個極其復雜的工況，需要運行人員快速做出及時有效的應對：值長的主要任務是啟動應急并向電網匯報情況，通過操縱員來控制系統狀態，組織維修力量保證220kV可靠運行以及切換不成功確保柴油發電機的可靠運行，從而確保堆芯處于安全狀態；核島操縱員的主要任務是確保一回路熱量的可靠導出，盡快向一回路注硼建立停堆硼濃度；常規島操縱員的主要任務是確保蒸汽發生器的給水，保證二回路能導出一回路的熱量。

參考文獻：

[1] 《核電站全廠停電事故處理應急預案》，2013.

[2] 事故規程《H-2.1 電站輔助設備失去正常運行交流電源》，2013.

[3] 事故規程《T-1.9 電站輔助設備失去正常運行交流電源機操行動》，2012.