核电厂的电气主接线及厂用电.ppt

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1、核电厂的电气主接线发电机变压器单元接线升高电压侧接线厂用电接线由发电机、变压器、断路器等由发电机、变压器、断路器等一次设备一次设备按其功能要求，按其功能要求，通过连接线通过连接线连接连接而成的用于表示电能的生产、汇集和分而成的用于表示电能的生产、汇集和分配的电路，通常也称一次接线或电气主系统。配的电路，通常也称一次接线或电气主系统。电气主接线代表发电厂和变电站电气部分的主体结构，汇集电能和分配电能，电气主接线代表发电厂和变电站电气部分的主体结构，汇集电能和分配电能，是电力系统网络结构的重要组成部分。是电力系统网络结构的重要组成部分。电气主接线中一次设备的数量、类型、电压等级、设备间的相互连接方

2、电气主接线中一次设备的数量、类型、电压等级、设备间的相互连接方式，及与电力系统连接情况，反映发电厂或变电站的规模和在电力系统中的式，及与电力系统连接情况，反映发电厂或变电站的规模和在电力系统中的地位。地位。电气主接线形式对电气设备选择、配电装置布置、继电保护与自动装置配电气主接线形式对电气设备选择、配电装置布置、继电保护与自动装置配置起着决定性作用，直接影响系统运行可靠性、灵活性、经济性。置起着决定性作用，直接影响系统运行可靠性、灵活性、经济性。2021/9/151发电机电压接线因核电厂的单台发电机容量大,每年有一定的换料期,发电机电压接线不需经常倒闸.经常采用无汇流母线发电机-变压器单元接线

3、。特点：1）接线简单，运行可靠，灵活，故障影响范围小；2）设备元件少，维护工作量少3）继电保护简单4）主变故障影响发电机送电启/备变当机组启动完毕，部分厂用电负荷要有启/备变转到工作厂变，在切换过程有几个周波的停电时间发电机出口不装断路器大型发电机与变压器之间的连接采用分相封闭母线发电机回路的实例2021/9/1522021/9/153采用封闭母线的优点1 减少接地故障，避免相间短路，离相封闭母线因有外壳保护可消除外界潮气、灰尘以及外物引起的接地故障，母线采用分相封闭也杜绝相间短路的发生。2 消除钢结构发热，离相封闭母线采用外壳屏蔽可从根本上解决钢结构感应发热的问题3 减少相间短路电动力，由于

4、外壳上涡流和环流的双重屏蔽作用使相间导体所受的短路电动力大为降低。4 提高运行的安全可靠性。防止绝缘子结露同时采用测氢和测温等装置其测量信号可就地显示或传至DCS系统，提高运行的安全可靠性，母线封闭后也为采用通风冷却创造了条件5 封闭母线由工厂成套生产质量有保证，运行维护工作量小施工安装简便而且不需设置网栏简化了对土建的要求条件6外壳在同一相内包括分支回路采用电气全连式并采用多点接地使外壳基本处于等电位，接地方式大为简化并杜绝人身触电危险。2021/9/154某核电厂发电机主回路接线2021/9/1552021/9/156GQF1QF2QF3发电机出口装设断路器主变工作厂变接至升压侧的接线方式

5、主变GQF4QF3GQF3G工作厂变QF22021/9/157升高压侧接线升高压侧接线是指主变高压侧与进出线母线主体的接线部分。升高压侧接线由核电机组的数量、容量、出线数目、电压等级等因素确定。目前国内核电厂升高压侧接线方式 1.双母线接线 2.一台半断路器接线2021/9/158一台半断路器接线GG400KV500KV900MW900MW900MW2021/9/159四、一个半断路器接线四、一个半断路器接线 1.接线特点2.优缺点分析3.典型操作4.适用范围 (1)具有高度的供电可靠性。当母线发生短路具有高度的供电可靠性。当母线发生短路故障时，只有与故障母线相连的母线断路器跳故障时，只有与故

6、障母线相连的母线断路器跳闸，不影响任何回路供电。在事故与检修相重闸，不影响任何回路供电。在事故与检修相重合的情况下，停电回路数不会超过两回。合的情况下，停电回路数不会超过两回。(2)运行调度灵活。任何一回路停送电时互不运行调度灵活。任何一回路停送电时互不影响，使运行调度十分灵活。影响，使运行调度十分灵活。(3)操作检修方便。该接线中隔离开关仅作为操作检修方便。该接线中隔离开关仅作为隔离电器。当任一组母线需要停电清扫或检修隔离电器。当任一组母线需要停电清扫或检修时，回路不需要切换。任何一台断路器检修，时，回路不需要切换。任何一台断路器检修，各回路仍按原接线方式运行，也不需要切换。各回路仍按原接线

7、方式运行，也不需要切换。广泛应用于进出线回路数广泛应用于进出线回路数为为6 6回及以上，在系统中占重要回及以上，在系统中占重要地位的大型发电厂和变电站的地位的大型发电厂和变电站的330330500kV500kV的配电装置中。的配电装置中。有两组母线，每一回路经一有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，形成一路间有一台断路器联络，形成一串，每回进出线都与两台断路器串，每回进出线都与两台断路器相连，而同一串的两条进出线共相连，而同一串的两条进出线共用三台断路器。用三台断路器。正常运行时，两组母线同时正常运行时，两组母线同时工作，所有断路

8、器均闭合。工作，所有断路器均闭合。动画点击动画点击2021/9/1510一、双母线接线一、双母线接线 1.接线特点2.优缺点分析3.适用范围 两组母线通过母联断路器连接；每一两组母线通过母联断路器连接；每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接至两组母线上。组母线隔离开关分别接至两组母线上。（1 1）可靠性高）可靠性高 （2 2）灵活性好）灵活性好 （3 3）扩建方便）扩建方便 （4 4）检修出线断路器）检修出线断路器时该支路仍然会停电时该支路仍然会停电 （5 5）设备较多、配）设备较多、配电装置复杂，易引起电装置复杂，易引起误操作，投资和

9、占地误操作，投资和占地面积也较大面积也较大（1 1）6 610kV10kV短路容量大，有短路容量大，有出线电抗器的装置；出线电抗器的装置；（2 2）353560kV60kV出线超过出线超过8 8回或回或电源较多，负荷较大的装置；电源较多，负荷较大的装置；（3 3）110110220kV220kV出线为出线为5 5回及回及以上，或者在系统中居重要位以上，或者在系统中居重要位置、出线为置、出线为4 4回及以上的装置。回及以上的装置。4.4.典型操作典型操作:I I母线运行转检修操作母线运行转检修操作1 1）正常运行方式：两组母线并联运行，）正常运行方式：两组母线并联运行，L1L1、L3L3、5QF

10、5QF接接I I母线，母线，L2L2、L4L4、6QF6QF接接IIII母线。母线。确认确认0QF0QF在合闸运行，在合闸运行，取下取下0QF0QF操作电源保险，操作电源保险，合上合上52QS52QS，断开，断开51QS51QS，合上合上12QS12QS，断开，断开11QS11QS，合上合上32QS32QS，断开，断开31QS31QS，投上投上0QF0QF操作电源保险。操作电源保险。断开断开0QF0QF，查，查0QF0QF已断开，已断开，断开断开01QS01QS，断开，断开02QS02QS，退出退出I I母线电压互感器，母线电压互感器，按要求做好安全措施，按要求做好安全措施，对对I I母线进行

11、检修母线进行检修.2 2）正常运行方式：）正常运行方式：I I母线为工作母线，母线为工作母线，母线为备用母线。母线为备用母线。合上合上01QS01QS和和02QS02QS，合上母联断路器合上母联断路器0QF0QF，取下取下0QF0QF操作电源保险，操作电源保险，合上合上52QS52QS，断开，断开51QS51QS，合上合上62QS62QS，断开，断开61QS61QS，合上合上12QS12QS，断开，断开11QS11QS，合上合上22QS22QS，断开，断开21QS21QS，合上合上32QS32QS，断开，断开31QS31QS，合上合上42QS42QS，断开，断开41QS41QS，投上投上0QF

12、0QF操作电源保险，操作电源保险，断开母联断路器断开母联断路器0QF0QF，断开断开01QS01QS和和02QS02QS。2021/9/1511核电站的电气系统一般包括发电机回路、电力输送系统和厂用电系统，其中发电机回路和和输送电系统与大型火电厂基本相同，厂用电系统有其特殊要求为保证核电站安全，它应具有高度可靠性.对核安全至关重要的设备需要多重配置对厂用电系统安全分级（1E级和非1E级），对安全级设备在设计、制造、鉴定实验和抗震要求等方面都有严格的要求。2021/9/1512核电厂厂用电系统功能：核电站厂用电系统不仅保证反应堆在停堆、启动、功率运行、维修、换料等正常工况下向相关负荷提供合格的电

13、能，并保证在预计运行事件、事故工况期间和事故工况之后按要求向安全系统本身和其它指定的安全重要物项提供可靠的电源，以确保它们能够可靠地执行其安全功能。2021/9/1513厂用电系统的组成厂用交流电力系统非1E交流电力系统1E交流电力系统应急交流电力系统不间断应急交流电力系统厂用直流电力系统非1E直流电力系统1E直流电力系统2021/9/15141.失常、事故等的例子自然现象地震 雨、冰和雪风 洪水台风 雷击龙卷风 极端温度条件 假设现象1.假设事故环境（湿度、温度、压力、化学性能和辐射）；2.火灾；3.事故产生的飞射物、甩管；4.消防系统运行；5.事故产生的洪水、喷淋或喷射；6.假设丧失优先电

14、源并同时发生以上1）5）中的任一事件7.假设丧失全部交流电源（全厂断电）；8.单个设备失常；9.能引起多个设备失常的单个动作、事件、部件故障或电路故障；10.单个设备维修停役。2021/9/1515优先电源由从输电系统到安全级配电系统的两条或两条以上的电路组成。优先电源不属于安全级系统。优先电源供电回路可以在所有运行工况下使用，向电厂安全级和非安全级母线供电。每一个优先电源，其容量应能同时提供预计的安全级和非安全级稳态和瞬态最大负载要求 备用电源系统在失去优先电源的情况下为所需的安全系统提供电能 每个备用电源都应设有自动地与一个安全级负载组相连接的设备，但不允许设有自动地与任何其他冗余负载组进

15、行连接的设备。如果备有非自动的相互连接手段，则应设置避免冗备用电源并联运行的措施。优先电源失电后，备用电源应在与安全功能要求相一致的时间内投入使用。a）安全级电气负载应分成两个或两个以上的冗余负载组；b）每个负载组的保护动作应独立于冗余负载组提供的保护动作；c）每个冗余负载组应能接至由一组或多组蓄电池和一个或多个蓄电池充电器组成的电源；d）每个负载组应有自己的蓄电池充电器，并且没有自动的相互连接设备。如果在设计基准工况下，负载组失电产生的后果可以接受，则两个或两个以上的充电器可共用一个交流电源；e）蓄电池应设有在冗余蓄电池之间使共因故障减至最小的设施 一个备用电源中的任何部件的故障，不得危及冗

16、余的备用电源执行所要求的安全功能的能力 2021/9/1516典型的安全功能和安全级电力系统之间的关系。2021/9/1517M6KV工作 I段5#堆变某核电厂非1E级电力系统化水变M6KV工作 II段2#工作变6KV公用 I段6KV公用 II段净水I段动力变压器净水II段6KV安全I段6KV安全II段L1L2L32021/9/1518非1E级电力系统（）厂用变压器和启动备变压器（）工作母线、段和公用母线、段（）堆用变压器（）和工作变压器（）相应的配电装置（中压和低压）2021/9/15191E级电力系统应急柴油机组、KV安全母线（专设安全设施开关柜）堆用变压器（、）380V安全母线（、段）2

17、021/9/1520安全 段计算机电源G6KV安全 I段GG6KV安全 段GGGG1#2#3#4#1#2#G3#G安全 I段安全 段安全 段 直流B段 直流A段G-重要仪表电源工作I段工作 段公用 I段公用 段2021/9/1521应急柴油机组每一个专设安全设施通道由一台机组供电，第三台作为公用的检修备用当厂外电源丧失时，应急柴油机组作为其各自的专设安全设施通道的一个独立电源；每台机组有足够的容量按要求的启动顺序启动和满足所有专设安全设施和紧急停堆负荷的需要应急柴油机组的启动在主控室或就地完成应急柴油机组的自启动：下列任一个信号可使应急柴油机组自启动（）自动安全注入信号（）按钮发出安全注入信号

18、（）由应急柴油机组供电的KV母线失压(在失去所有厂外电源时)2021/9/1522厂用直流电力系统非1E级直流电力系统1E级直流电力系统 直流24V 直流220V2021/9/1523厂用电负荷核电厂运行中需要很多的机械设备、控制设备、监测、照明等为自身发电服务。核电厂的厂用电是指在正常启动、运行、停堆、检修以及事故停堆过程中自身所需的电力负荷。各类电厂厂用电比例 水电：0.2-2%火电和核电:5-10%大多数负荷是泵,其次为电加热元件和送排风机2021/9/1524厂用电负荷一回路主系统主要负荷:主泵和电加热器一回路辅助系统主要负荷 化学和容积(化容)控制系统负荷:两台离心式上充泵(数百千瓦

19、)两台往复式上充泵(数十千瓦)安全注入系统负荷：高压注入泵台（(数百千瓦)；低压注入泵台（(数百千瓦)安全喷淋系统负荷 停堆冷却系统负荷安全壳隔离系统电源负荷安全壳空气净化系统电源负荷设备冷却水系统负荷二回路主系统主要负荷：电动主给水泵（数兆瓦）凝结水泵等电厂配套设施（）负荷：循环水泵（数兆瓦）2021/9/1525核电厂厂用电运行限制条件1)KV工作母线任何一段失电,紧急停堆;2)失去一个厂外电源 失去一个厂外电源,电站运行72小时,超过72小时,降功率,且在6小时热停堆,在后30小时冷停堆3)失去一个厂内电源4)失去一个厂外电源,同时又失去厂一个厂内电源 电站允许运行12小时。应在12小时

20、恢复一个电源，在60个小时恢复第二个电源。如在12小时无法恢复一个电源，手动降功率且在6小时使电站处于热停堆，在以后的30小时内处于冷停堆5）失去两个厂外电源 24小时恢复一个厂外电源，若恢复不了，6h内热停堆，若恢复一个，按照失去一个厂外电源处理。失去两个厂外电源的概念：1）启/备变故障，而6KV公用母线切换均失败；2）L-3断开，而6KV公用母线切换均失败；3）两个6KV公用母线均失电2021/9/15267)二回路直流电源的整流设备发生故障 应迅速把备用整流器投入,两台整流设备故障时,则应在2h恢复一台,若无法恢复,则应在2h内手动降功率至安全功率.8)二回路直流电源的蓄电池发生故障应迅

21、速退出运行 注意:整流设备和蓄电池同时退出,同时将一回路引入的备用电源投入,在1h内手动降功率至安全功率9)一回路直流电源故障(1)一段220V或24V直流母线失电,应在2h内恢复,否则6h内热停堆.,以后30h内处于冷停堆(2)一个220V或24V蓄电池或两个整流器均停止工作,应在2h内恢复否则6h内热停堆.,以后30h内处于冷停堆10)发电机励磁柜冷却水系统断水应在20分内打开所有整流柜的前后门,48小时恢复供水.2021/9/1527运行方式核电厂的厂用电主接线没有统一模式.因而运行方式不同.主要有以下几种运行方式.1)启停堆运行方式2)正常运行方式3)异常运行方式2021/9/1528

22、启、停堆运行方式正常启堆(1)启/备变及高压工作变工作正常,公用母线、安全母线、工作母线供电正常（2）包括备用专线在内的两回进线供电正常（3）柴油机组状态良好（4）一回路、二贿赂主辅设备状态良好，应急电力系统设施通道完好正常停堆 同上2021/9/1529安全 段计算机电源G6KV安全 I段GG6KV安全 段GGGG1#2#3#4#1#2#G3#G安全 I段安全 段安全 段 直流B段 直流A段G-重要仪表电源工作I段工作 段公用 I段公用 段厂用工作母线由厂用变压器高压工作变供电公用母线由启/备变供电安全母线由公用段供电公用母线和工作母线的联络开关处于断开位置厂内备用电源，如柴油机组接于安全母

23、线，处于冷备状直流系统，不间断交流电力系统接于各自的安全通道上2021/9/1530异常运行方式异常运行方式是指应急电力系统由于某些通道和设备的故障，使安全性能下降；或者是由热停堆向冷停堆过度的运行方式。1）公用段母线失电 2）热停堆向冷停堆过渡 3）低频率下的运行方式 4）低压下的运行方式 5）电厂解列运行方式6）惰转运行方式2021/9/1531公用段母线失电公用段6KV故障启/备变故障L-3故障跳闸跳公用段6KV进线开关启动柴油机等待一定的延时9s切换成功失败跳安全母线进线开关由6KV工作母线供电2021/9/1532热停堆向冷停堆过渡除按正常方式供电外，此时可由启/备变向工作母线供电，

24、但应手动操作联络开关2021/9/1533低频率下的运行方式一回路低频保护动作停堆发电机与系统解列禁止6KV母线切换励磁系统工作2021/9/1534低压下的运行方式电磁转矩与电动机的端电压的平方成正比,当电压降到额定电压的0.7Un时,电磁转矩只有额定电压的0.49Mn,电压下降严重时,电机会过热乃至烧毁,作为反应堆间接保护措施,当公用母线上的电压降至允许值时经延时后与系统解列,停堆.2021/9/1535电厂解列运行方式解列运行方式是指由于某种原因，发电机只带厂用负荷运行，引起解列的原因如下：1）自动解列（L-1、L-2 开关失灵保护动作）2）手动解列 A）L-1、L-2 开关跳闸，）频率在Hz-49.5Hz之间,公用母线电压在0.8-0.9Un之间(请示总调度)C)频率在7.5Hz-48Hz之间,公用母线电压在0.7-0.9Un解列后允许运行时间,根据气轮机和旁路系统的情况确定,如果解列成功,电网故障消除后再并网,解列失败,热停堆.2021/9/1536惰转运行方式惰转运行方式是指利用汽轮机组的惯性能量的发电方式,通常在在失去厂内和厂外电源紧急停堆时,延长一回路泵等负荷的工作时间,尽可能使堆心温度冷却下来.惰转结束进入正常停堆或热(冷)停堆.下列情况不允许使用惰转能量:1)励磁系统故障2)发电机主变故障3)汽轮机故障4)高压厂变故障或工作母线故障2021/9/1537