柴油發(fā)電機(jī)組行業(yè)應(yīng)用-核電廠

時(shí)間：2018-10-08作者：**（深圳）電力技術(shù)有限公司瀏覽：614

柴油發(fā)電機(jī)組行業(yè)應(yīng)用-核電廠

【摘 要】作為核電廠的重要安全設(shè)備，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)與核電安全息息相關(guān)。在發(fā)生緊急事故時(shí)，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)作為緊急電源可起到促使反應(yīng)堆正常停止和保護(hù)關(guān)鍵設(shè)備受損的作用，在確保核電安全方面起著至關(guān)重要的作用。實(shí)踐證明，一旦核電廠發(fā)生故障，如果應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)不能正常啟動(dòng)并提供高質(zhì)量電能，后果不堪設(shè)想。本文就核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行提出了幾點(diǎn)措施，以提高核電廠安全。

【關(guān)鍵詞】核電廠 應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī) 安全措施

一、引言

在規(guī)定的環(huán)境條件和地震載荷下，核電廠事故期間和事故后，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)要能按*加載程序加載，為水泵、照明、消防和通風(fēng)等各類(lèi)應(yīng)急設(shè)備提供相應(yīng)的電力，確保核電廠反應(yīng)堆安全地關(guān)閉、排除余熱[1]。一旦作為核安全防護(hù)重要防線的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組失效，則后果不堪設(shè)想，日本福島核電站事故就是一個(gè)典型案例。我國(guó)的核電事業(yè)正在迅猛發(fā)展，確保應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組安全之重要不言而喻。本文介紹了幾點(diǎn)安全措施，以提升應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的安全，希望為我國(guó)的核電事業(yè)盡微薄之力。

二、核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)急待載技術(shù)要求

應(yīng)急待載要求如下：

（一）應(yīng)急情況下空壓系統(tǒng)要保證連續(xù)啟動(dòng)5次，每次不大于10s；

（二）接到啟動(dòng)指令后應(yīng)在10-15s內(nèi)啟動(dòng)，并達(dá)到額定電壓和頻率；

（三）切除較大的單個(gè)負(fù)載，或在按程序加載的每一步驟之后，運(yùn)行條件的瞬變均不應(yīng)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的增加**出**速跳閘較小整定值與額定轉(zhuǎn)速之差的75%；

（四）保證柴油發(fā)電機(jī)供電的6.6KV供電系統(tǒng)有一相接地時(shí)能正常啟動(dòng)和運(yùn)行；發(fā)電機(jī)組能承受一定的**頻、短路、**壓、**速運(yùn)行等故障的能力。這些都必須符合發(fā)電機(jī)承受異常事故運(yùn)行工況的要求。

（五）負(fù)載期間，頻率要在額定值的95%以上，電壓在額定值的75%以上，頻率恢復(fù)到其額定值的98%及電壓恢復(fù)到額定值的90%的時(shí)間應(yīng)小于這一程序步驟開(kāi)始和下一程序步驟開(kāi)始之間的時(shí)間間隔的40%；

（六）重要系統(tǒng)設(shè)備采取冗余配置；

三、確保應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組安全的幾點(diǎn)措施

（一）對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行定期試驗(yàn)

試驗(yàn)內(nèi)容 試驗(yàn)?zāi)康?檢查項(xiàng)目 判斷標(biāo)準(zhǔn)

低負(fù)荷

運(yùn)行性能 證明柴油發(fā)電機(jī)組從備用條件下正常啟動(dòng)的能力，并驗(yàn)證是否達(dá)到要求的設(shè)計(jì)電壓和頻率 應(yīng)急配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)時(shí)間 

柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間 

電壓 6.3±10% KV

頻率 50 Hz

機(jī)組運(yùn)行狀態(tài) 30min內(nèi)無(wú)異常報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)

發(fā)電機(jī)組重新帶負(fù)荷順序檢查 符合相關(guān)要求

滿負(fù)荷

運(yùn)行性能 證明柴油發(fā)電機(jī)組的帶負(fù)荷運(yùn)行能力 發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間 

發(fā)電機(jī)組有功功率 6000KW

發(fā)電機(jī)電流 

發(fā)電機(jī)電壓 6.3±10% KV

發(fā)電機(jī)速度控制 Fn=50±0.5Hz

主控?zé)o不正常報(bào)警 符合相關(guān)要求

帶額定負(fù)荷運(yùn)行的較短時(shí)間 > 1 h

表1 應(yīng)急發(fā)電機(jī)組定期試驗(yàn)內(nèi)容

*定期試驗(yàn)的依據(jù)包括HAF001/02《*人民共和國(guó)民用核設(shè)施安全監(jiān)督管理?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則—核設(shè)施的安全監(jiān)督》、HAF103《核動(dòng)力廠運(yùn)行安全規(guī)定》以及國(guó)家核安全局制定的《核安全監(jiān)督檢查大綱—核電廠運(yùn)行階段》中關(guān)于核安全檢查的方法、方式等內(nèi)容[2]。定期試驗(yàn)要求兩臺(tái)柴油機(jī)輪換每個(gè)月進(jìn)行低功率試驗(yàn)，每年進(jìn)行一次滿功率試驗(yàn)，其具體試驗(yàn)內(nèi)容及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。通過(guò)試驗(yàn)，檢查應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況、應(yīng)急電源啟動(dòng)可靠性，確保應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的安全。

（二）附加柴油發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷試驗(yàn)

如果應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組在滿負(fù)荷試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)異常，且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修復(fù)時(shí)，則需用附加柴油發(fā)電機(jī)組替代異常應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。在正常備用狀態(tài)下，附加柴油發(fā)電機(jī)組也必須進(jìn)行定期試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容與表1相同。為解決沒(méi)有試驗(yàn)用負(fù)荷，無(wú)法進(jìn)行滿負(fù)荷試驗(yàn)的難題，可采用移動(dòng)負(fù)荷來(lái)全面驗(yàn)證附加柴油發(fā)電機(jī)組的可行性[3]，該技術(shù)需要對(duì)試驗(yàn)負(fù)荷、試驗(yàn)負(fù)荷與應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的接口、試驗(yàn)負(fù)荷與附加應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的接口以及控制方式等進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和研究，其關(guān)鍵技術(shù)的選擇及特點(diǎn)如表2所示。電廠可靈活安排柴油發(fā)電機(jī)組的檢修窗口進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)，消除對(duì)大修時(shí)間的影響，提高柴油發(fā)電機(jī)組的可用率和安全性。

名 稱 選擇方案 特 點(diǎn)

試驗(yàn)負(fù)荷

的選擇 干式負(fù)荷 試驗(yàn)負(fù)荷可制成箱式，通過(guò)投切不同組數(shù)的電阻和電抗器來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷大小調(diào)節(jié)，每組回路由獨(dú)立的斷路器供電；便于放置于標(biāo)準(zhǔn)拖車(chē)，由牽引車(chē)牽引，在核電站內(nèi)道路上行駛。

濕式負(fù)荷 系統(tǒng)主要由電極板、較板行程操縱機(jī)構(gòu)和水組成，水電阻結(jié)構(gòu)，可將柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成熱能，并通過(guò)水蒸氣擴(kuò)散到大氣中，多組負(fù)荷和電抗器均可放置在標(biāo)準(zhǔn)拖車(chē)上，由牽引車(chē)牽引。

試驗(yàn)負(fù)荷與應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的接口 增加斷路器 在應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組中壓柜出口新增斷路器，用于柴油發(fā)電機(jī)與試驗(yàn)負(fù)荷之間的保護(hù)，同時(shí)作為應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的安全隔離邊界。

增加隔離開(kāi)關(guān) 在應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組中壓柜出口新增隔離開(kāi)關(guān)，并配熔斷器用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組與負(fù)荷之間的斷路保護(hù)，同時(shí)作為柴油發(fā)電機(jī)的安全隔離邊界

試驗(yàn)負(fù)荷與附加應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的接口 利用自帶中壓配電柜斷路器 試驗(yàn)時(shí)將試驗(yàn)負(fù)荷的動(dòng)力電纜直接與配電柜相對(duì)應(yīng)的電廠斷路器連接，試驗(yàn)完成后拆除電纜即可。

增加接線箱 在附加柴油發(fā)電機(jī)組廠房外及中壓柜出口增加1個(gè)接線箱，銅排連接進(jìn)線母排與出線母排；試驗(yàn)完畢，取下銅排，避免廠房外接線箱帶電，確保安全。

控制方式 柴油機(jī)組的啟動(dòng) 柴油發(fā)電機(jī)組達(dá)到額定電壓和頻率后，閉合試驗(yàn)負(fù)荷的總斷路器，手動(dòng)操作試驗(yàn)負(fù)荷，逐步增加負(fù)荷電阻，使柴油發(fā)電機(jī)組逐步加載并使負(fù)荷功率穩(wěn)定。

柴油機(jī)組的停止 試驗(yàn)完畢后，手動(dòng)逐步減小負(fù)荷電阻至規(guī)定的負(fù)荷，方能停止柴油機(jī)組，同時(shí)應(yīng)將停機(jī)命令送至試驗(yàn)負(fù)荷小車(chē)的總進(jìn)線斷路器，從而跳開(kāi)總進(jìn)線斷路器。

表2 移動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)方法關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

（三）應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)置

我國(guó)目前的核電機(jī)組技術(shù)還缺乏自主創(chuàng)新的能力，主要依靠進(jìn)口，提升應(yīng)急供電的質(zhì)量，加強(qiáng)電氣保護(hù)是我國(guó)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。按照應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行模式，繼電保護(hù)裝置有試驗(yàn)方式和應(yīng)急方式兩種。試驗(yàn)方式繼電保護(hù)由就地控制柜或主控室啟動(dòng)，目的是檢驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)事故應(yīng)急情況下啟動(dòng)并能程序帶載的可行性。應(yīng)急方式繼電保護(hù)裝置，由反應(yīng)堆保護(hù)、應(yīng)急母線失壓、安全殼壓力高等信號(hào)觸發(fā)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，應(yīng)急方式強(qiáng)調(diào)動(dòng)作的可靠性，非嚴(yán)重事故允許跳閘。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)設(shè)置與保護(hù)措施見(jiàn)表3，其中1-9為試驗(yàn)方式繼電保護(hù)，10為應(yīng)急方式繼電保護(hù)，后者強(qiáng)調(diào)可靠性的提升。

序號(hào)及名稱 保護(hù)措施 序號(hào)及名稱 保護(hù)措施

1 發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù) 三項(xiàng)穩(wěn)定電阻，增加延時(shí)，增加制動(dòng)區(qū)，設(shè)置兩套差動(dòng)保護(hù) 6 過(guò)、低頻保護(hù) 系統(tǒng)頻率限制在允許范圍

2 定子接地保護(hù) 保護(hù)方法要與中壓接地方式相適應(yīng)，依情況而定 7 過(guò)、低壓保護(hù) 準(zhǔn)確設(shè)定過(guò)低電壓保護(hù)值

3 負(fù)序過(guò)流保護(hù) 準(zhǔn)確計(jì)算發(fā)電機(jī)所能承受的額定負(fù)序電流，保護(hù)轉(zhuǎn)子 8 逆功率保護(hù) 設(shè)置5s的逆功率保護(hù)值

4 失磁保護(hù) 斷開(kāi)滅磁開(kāi)關(guān)，防止大軸受損 9 過(guò)載保護(hù) 按1.05倍額定功率設(shè)置過(guò)載保護(hù)

5 低阻抗保護(hù) 配置常規(guī)后備保護(hù)，并保證對(duì)相間短路故障有一定的靈敏度 10保護(hù)可靠性 差動(dòng)保護(hù)增加至2個(gè)，同時(shí)動(dòng)作時(shí)方可跳閘；低電壓保護(hù)采用3取2方式，2個(gè)以上動(dòng)作時(shí)方可跳閘

表3 試驗(yàn)方式繼電保護(hù)措施

四、結(jié)論

歷史經(jīng)驗(yàn)表明，核電廠一旦發(fā)生事故，后果不可想象。我國(guó)核電事業(yè)正在迅猛發(fā)展，核電廠安全不容忽視。

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全與應(yīng)急質(zhì)量的提升可采取以下措施：加強(qiáng)日常維護(hù)，定期對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)，觀察各指標(biāo)是否符合相關(guān)要求；對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行待載試驗(yàn)，觀察其應(yīng)急啟動(dòng)和安全運(yùn)行情況；對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行繼電保護(hù)，確保事故時(shí)發(fā)電機(jī)組能夠提供高質(zhì)量電能。




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