AP1000核电厂中压厂用电源切换设计及优化
AP1000概述
为了进一步提高核电厂的安全性，严重事故的预防和缓解，就 成为新一代核电技术开发的核心。
如果计算到1986年切尔诺贝利事故时为止，世界商用核电厂累 计约4000堆· 年的运行历史，其间发生过两次严重事故，发生 概率达到5×10-4/堆· 年。
这说明，严重事故发生概率虽然低，但并不是不可能发生的； 同时亦说明，单纯考虑设计基准事故，不考虑严重事故的预防 和缓解，不足以确保工作人员、公众和环境的安全。
2015-6-12
当前世界的
煤 40%
能源结构
石油 25%
其它 2% 核能 17% 煤 37%
电力
石油 11%
其它 5%
核能 8%
天然气 22%
水力 18%
天然气 15%
总能源
世界能源消费结构（2000年）
核电在世界能源消费中占8%（2000年）
世界电力能源结构（2000年）
核电在世界电力能源中占17%（2000年）
系统的功能要靠部件来实现。 在核电厂中，一般将部件分为能动部件与非能动部件。依靠触 发，机械运动或动力源等外部输入而行使功能，因而能以主动 态影响系统的工作过程，称能动部件。如泵，风机，柴油发电 机组等。 无需依赖外部输入而执行功能的部件称非能动部件。非能动部 件内一般没有活动部件。如管道，孔板，换热器等。如果某一 非能动部件的设计、制造、检查和在役检查均能保证很高的质 量水平，则可不必假设它会发生故障。
2015-6-12
美国最早开展严重事故的研究，美国原子能委员会1974年发表 的《核电站风险报告》WASH-1400报告首次将概率安全分析技 术应用到核电厂，提出了以事件发生频率为依据的事故分类方 法。WASH-1400报告首次指出，核电厂风险主要并非来自设计 基准事故，而是导致堆芯熔化的严重事故。WASH-1400还首次 建立了安全壳失效模式和放射性物质释放模式。
AP1000
安注接管。（M310没有安注接管）
下封头结构与法兰连成一体（M310是螺栓连接），下封
头无贯穿孔。（M310下封头有50个贯穿管）
顶盖上有69个控制棒驱动机构贯穿件，42个堆芯仪表贯穿
件。顶盖贯穿件失效风险增加。（M310压力容器顶盖上
相应的贯穿件分别为61个和4个）。
顶盖设有应急放气系统。（M310没有）
两级汽水分离器，其中第一级汽水分离器中装有泥渣收集 装置。（M310也有两级汽水分离器，但没有泥渣收集装 置。）
2021年4月2日6时45分
哈尔滨工程大学
Harbin Engineering University
A B
INSPECTIO检N 查口 PORT
管板 TUBE SHEET
一回路水入口 INLET NOZZLE
核动力仿真研究中心 Nuclear Power Simulation Research Center
1000MW参考电站
安全阀 (个)
2844
泵 (个)
280
安全级管道 (m)
33528
电缆 (mil. m)
2.77
抗震厂房容积(m3)
359773
AP1000 1400 184 5791 0.366 158640
哈尔滨工程大学
Harbin Engineering University
核动力仿真研究中心 Nuclear Power Simulation Research Center
3、与EPR的比较
EPR:采用更多的冗于系统 EPR:增加对严重事故的防范措施@ EPR:增大单堆、单机容量，达到1750MWe EPR :采用成熟的技术多，技术跨度不大，技术风险小。
内陆AP1000核电厂常规岛机组冷端优化方法
算算例表明 ， 出的方法可 以用 于内陆核电厂冷端 系统 的参数优化工作 ， 提 对于汽轮机组 、 冷却水 系统 的选型具有 指
导意义。
关键词 ： 电站 ； 核 汽轮机 ； 冷端优化 ； 微增 出力
分类号 ：Ｋ ６ ． Ｔ ２４ １
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ １５ ８ （００）６０ ２ －３ １０ －８ ４ ２ １ ０ －４ ４０
ｏ ｇ ｉ ｄ ｔ ｅ ｅｂ ｓ ｆ ｏ ｌｔ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｌ ａａ ｔｒ ．Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉｎ ｅ ａ ｐ ｅ ｓ ｏ ｓｔ ａ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｍｅｈ ｄ ｒ ａ ｚ ｏｓ ｔ ｈ ａ ｅｏ ｍｐ ｅｅ ｏ ｔ ｎ ｅ ｔ ｃ ｍｉａｉ ｆａ ｒ ｍｅ ｅｓ ｈ ｉ ｌｔ ｘ ｏ ｌｐ ｏ ｍ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ｔ
以根据不同的厂址 条件 （ 南北方循环冷却水 温差异 ） 对核 电 ， 汽轮机进行冷端优 化 ， 择合 适 的背压 、 选 机型 具有极 其重要
的意 义 。
其中Ⅳ Ｆ为最小年费用 ； 。为换热管外径 ； 为壁厚 。 Ｄ
内陆核电厂冷端优化 的含义在于综 合考虑机组 的投资 、 运行费用 ， 电厂收益 ， 以获得最 佳 的经济效 益。针对 冷端 优
（ 中广核 工程 有 限公 司 ， 深圳 ５ ８０ ） １００
摘要 ： 针对 内陆核 电厂二 次循环方 案下的各种冷端参数配置进行 了冷端优化方法 的研究 。从冷端 系统各参数之 间 的 内在关联出发 ， 理出了低 压缸 参数 、 梳 冷却塔参数 、 凝汽器 参数之 间关 系， 为全 面优化各 种参数 奠定 了基 础。计
冷端优化 ， 而为整个 工程确定最优方案提供参考。 从 Βιβλιοθήκη 图 １ 冷端优化范围示意图
AP1000
质 区别 ห้องสมุดไป่ตู้ 设计 、 建 造及 调试 等 方 面 的技术 相 对 比较 成 熟 Ｊ 。 由于该 Ａ Ｐ １ ０ ０ ０三代核 电依托项 目是世 界首 堆， 核岛建设管 理在建安 进度 、 采 购物项 、 设 计 固化等 方面均存在进 度 、 质量 等制 约 条件 ， 决 定 了第 ２阶段
制所需的仪控设备范围。 （ ３ ） 最后分析仪控设 备外 围电气支持 系统 ， 从
而得 到基本 倒送 厂用 电电仪 系统范 围 。 实现倒送 电节点 ， 除 了上 述 电仪 系统 外 ， 还需 要 其他相关专业 或 系统 的支 持 与 配合 ， 如 暖通 空 调 、 消 防安全 、 通信 、 照明系统 等 ， 以保证设 备及 系统 功能 正 常 。此外 ， 核 岛受 电范 围常 常 会 受 制 于 上游 设 计 进
托项 目为 例 ， 厂 区倒 送 电建设 主要 分 为 ２个 阶段 ： 第 １阶 段 ， 将 厂 区 的 备用 高 压 电 网 电力通 过 电缆 沟 引 至气 体绝 缘 组 合 电器 设 备 （ Ｇ Ｉ Ｓ ） 开关 站 ， 然 后 通 过
电缆 引 至常 规 岛一侧 的备 用 变压 器完 成 １ ０ ｋ Ｖ 电压
（ 沪 Ｊ 一２ ０ １ ３— ０ ２ ）
上 述 中、 低 压 电气 盘 柜 的状 态 采 集 和控 制 由 电 厂控制系统（ Ｐ Ｌ Ｓ ） 完 成 。Ａ Ｐ １ ０ ０ ０的 Ｐ Ｌ Ｓ采 用 Ｏ ｖ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ平 台 的分 布 式 控 制 系 统 ， 确保 Ｐ Ｌ Ｓ正 常运 行 的
变换 ， 为 常规 岛及 核 岛 中压 柜提 供 电力 ； 第 ２阶段 ， 中压柜 向 核 岛 和 常 规 岛 负 载 中心 及 下 级 负 载 提 供
AP1000核电厂主泵电气回路研究
AP1000核电厂主泵电气回路研究【摘要】本文主要介绍了美国西屋公司非能动核电厂AP1000主泵电气回路一、二次设计的技术方案，并对可能的改进细节进行探讨，对可能的国产化方案进行研究。
【关键词】先进轻水堆；用户要求文件；设计控制文件；反应堆冷却剂系统；电厂控制系统；保护和安全监测系统；特殊监测系统前言AP1000是西屋公司设计提供的第三代核电轻水反应堆，它与传统的第二代或二代改进型的核电厂的主要差别之一就在于引入非能动安全系统，最大的特点设计简练，易于操作。
充分利用自然力来应对影响核安全的事故，从而使得传统核电厂冗余的安全能动系统设计得以简化，并且使大部分电气系统降为非安全级。
本文从技术引消吸的角度对AP1000核电厂主泵电气回路进行分析和研究。
核电厂冷却剂回路循环泵是核蒸汽供应系统主回路中除控制棒驱动机构外唯一能动部件。
主泵是核反应堆一回路的压力边界，其承压部件是核电厂防止放射性释放的第二道屏障。
主泵电气回路的持续、安全、可靠对反应堆的安全高效运行十分重要，有必要对其详细研究。
1.AP1000主泵电机介绍AP1000采用全密闭的屏蔽主泵，利用屏蔽主泵的外壳构筑反应堆压力容器一回路的压力边界，降低了一回路泄露的风险，减少二代核电站主泵必需而又复杂的轴承密封系统。
AP1000主泵是重要的一回路设备，采用美国EMD公司研制的屏蔽电动机泵。
该主泵采用屏蔽电机的无轴封离心泵，带有高惯量的惰性飞轮。
在假定丧失电源后，该转动惯量能提供强制流量和后续反应堆冷却剂系统RCS的自然循环一起充分冷却堆芯。
AP1000主泵由水力部件和电机部件两部分组成。
水力部件主要是由泵壳、叶轮和导叶等部件组成。
屏蔽电机是一种专门设计的立式、水冷、单绕组、四极、三相、鼠笼式的带有屏蔽转子和定子的感应电机。
电机的转子和定子绕组均采用屏蔽套，并完全浸没在一回路冷却剂中。
主泵可以正反转，不设置防逆转装置。
泵的本体安装了振动、速度、温度、电流、电压等传感器。
《AP1000常规岛BOP系统》第4章【AP1000核电站电气系统】第04节 开关站和厂外电力系统
两回出线回路中的敞开式避雷器。 网控楼内设有控制室，在GIS厂房内设有就地控制柜。
13
220KV主要设备
220kV配电装置主要包括: 220kV GIS设备及相应辅 助设施，包括断路器、隔离开关、接地开关、电流 互感器、电压互感器、母线、避雷器、出线套管等。
第四节 开关站和厂外电力系统
主要内容
➢4.1 系统功能
➢4.2 系统描述
➢4.3 主要设备结构及工作原理
➢4.4 主要技术参数
2
2021年10月26日星期二
中电投高培中心
要求
1)了解系统主要功能和工艺流程； 2)了解主要设备结构、作用和运行方式； 3)了解本系统和其它系统的相互关系； 4)熟悉系统和设备的主要技术参数。
16
220KV主要技术参数
名称 标称电压 系统最高电压 系统运行电压范围 额定频率 额定电流 断路器开断能力 类型
数量 220kV 252kV 220—227kV 50Hz 2000A（断路器）；2000A（母线） 40kA 户内 220kV SF6GIS
17
谢谢
18
220 kV / 10 . 5 kV / 10 . 5 kV
RAT
11
RAT
3 开关站和厂外电力系统 主要设备及工作原理
2021年10月26日星期二
12
中电投高培中心
500kV主要设备
500kV GIS设备及相应辅助设施，包括断路器、隔 离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、母 线、避雷器、出线套管等。
控制室设在网控楼内，在GIS厂房内设有就地控制柜。
14
4 开关站和厂外电力系统主要技 术参数
AP1000技术描述
附录5技术描述1、5A绪论附录5包括了AP-1000的设备设计、系统设计、厂房布置、设备布置以及厂房构筑物特征的详细信息，描述了NI的系统、构筑物和设备的功能要求，以及设备和系统的技术描述和满足相关的功能要求的布置。
设备和系统的相关技术描述已有意的传达设计供应商（供方）的设计能力，NI部分的详细供应范围在合同附录1中已经给出，供方的设计技术文件在合同执行中可以按照合同附录1的1.8.1节中的设计修改原则进行修改，但附录5规定设备的功能将不得修改，供方的详细设计修改的结果须得到业主（或采购方）的批准，未得到批准不允许做任何的变更。
供方设计的容量在供方系统技术规格书（SSD）中说明，系统技术规格书（SSD）按批准书CFC版签发。
附录8中的备品备件的需要不影响附录5和技术说明书的任何修改，不管是供方自己提出的还是需要业主批准的都将在合同中17章规定，附录5不对供方保证书改变或修改。
西屋的AP-1000是一个非能动的3415 MWt 的压水堆 (PWR)，电厂应用以前成熟的技术进行设计。
AP-1000的设计满足美国国家核管会(U.S. NRC)安全标准和概率风险标准，在2005年12月30号，美国国家核管会(U.S. NRC)批准了西屋电气公司的AP1000的设计证明。
AP1000设计符合第8版的先进轻水反应堆用户要求手册( ALWR URD)，与2003年2月的美国电力研究协会(EPRI)报告“AP1000 评估先进轻水反应堆用户要求手册( ALWR URD)报告”相一致。
在AP1000设计中，退役是按HAF102关于在核电厂运行或详细设计阶段的要求考虑，供方应该帮助业主回答国家核安全局（NNSA）提出的与退役在初步安全分析报告/最终安全分析报告（PSAR/FSAR）有关的问题。
2、5B 概要AP1000 是先进非能动的3415 MWt PWR，其设计包括先进的非能动安全设施和大量的简化来提高核电厂的建筑物、运行和维修的安全。
1000MW机组高、低压厂用母线电源切换问题探讨
1000MW机组高、低压厂用母线电源切换问题探讨发布时间：2021-12-06T05:47:57.193Z 来源：《中国电业》2021年第19期作者：王程[导读] 某电厂1000MW机组高压厂用工作电源和备用电源分属于两个区域电网，电气距离较远，导致两者之间的相角差必然较大，大相角差带来的环流问题不容忽视，决定机组高、低压厂用母线电源切换方式的选择。
王程国家能源集团谏壁发电厂江苏省镇江市 212006摘要：某电厂1000MW机组高压厂用工作电源和备用电源分属于两个区域电网，电气距离较远，导致两者之间的相角差必然较大，大相角差带来的环流问题不容忽视，决定机组高、低压厂用母线电源切换方式的选择。
关键词：不同区域电网厂用母线电源切换选择1该厂厂用电接线方式简介该厂七期工程建设两台1000MW机组，发电机与主变压器的连接采用发-变组单元接线，发电机未设置出口开关，高厂变由主变低压侧和发电机出口之间引接，发电机经主变升压至500 kV后接入系统。
两台机组设置一台共用高压启备变，电源接自该厂六期工程的220kV系统母线。
厂用电系统采用6kV和400V两级电压，每台机组设有四段6kV母线段，其工作电源为高厂变，备用电源为启备变；厂用400V电源系统采用动力中心PC的供电方式，成对设置，每段母线由一台干式变压器供电，成对设置的两台低压干式变压器间互为备用，采用暗备用的互供方式。
2高压厂用6kV母线电源切换问题探讨2.1工作电源和备用电源分属两个区域电网的问题从该厂启备变的设置上可知，其对于1000MW机组而言为来自“厂外”的备用电源，高压厂用工作电源和备用电源之间，分属于两个区域电网，之间经过若干级变压器和线路的传输，形成了一个较大的电磁环网，电气距离较远，导致两者之间的相角差较大。
当两电网运行频率相差时，相角差还会随时间不断变化，两电源的电压差△U也随之变化，变化速率与两电网的频率差有关。
这样的厂用电接线必然会使高压厂用电源的切换有一定的限制条件，电源切换方式的合理选择至关重要。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
经离相封闭母线 T 接在主变低压侧。辅助变 (RAT)
高压侧接入 220 k V 外部电网系统，其容量与高厂变
容量一致，在高厂变故障或退出运行时作为高厂变
的全容量备用。高厂变、辅助变低压侧至厂用电系
统 (ECS) 中压配电装置采用共箱母线连接，高厂变
低压侧开关为工作电源断路器 M1，辅助变低压侧开
关为备用电源断路器 M2。机组电气系统简图见图 1。
关键词：核电厂；中压厂用电源；切换设计 中图分类号：TM623 文献标识码：B 文章编号：1007-3175(2019)06-0028-06
Design & Optimization of Medium Voltage Buses Transfer in
AP1000 Nuclear Power Plant
1 AP1000核电厂的电气系统简介
A P1000 核电技术是美国西屋公司设计开发的 百万千瓦级压水堆核电机组。在传统压水堆核电技 术的基础上，AP1000 机组采用“非能动”的安全系 统，使其安全性有了显著提高。A P1000 核电机组采 用发电机 - 变压器组的单元制接线方式，发电机经 主变升压后接入 500 k V 系统。发电机和主变压器之 间装设发电机出口断路器 ( G C B )，发电机经离相封 闭母线与 500 kV 主变压器低压侧相连。每台机组分 别配置两台高厂变 ( 编码为 2A、2B)、两台辅助变 ( 编 码为 4A、4B，辅助变相当于常规火电厂的启备变 )。 每台机组单独配置辅助变，这一点与火电厂多台机 组共用启备变存在明显差异。高厂变 (UAT) 高压侧
YAO Tie-bing1, ZHANG Hui-guo2, XIA Xiao-lei1 （1 Shandong Nuclear Power Company Ltd, Yantai 265116, China; 2 Yuncheng Power Supply Company of State Grid Shanxi Electric Power Company, Yuncheng 044000, China） Abstract: Introduction was made to the design characteristic of the electrical system and medium voltage buses transfer of AP1000 nuclear power plant. This paper compared the difference of medium voltage buses transfer between nuclear power plant and normal thermal power plant and analyzed the medium voltage buses transfer characteristic and design optimization procedure of AP1000 nuclear power under abnormal operation mode. Via design optimization, the buses transfer wasn’t be blocked any longer when auxiliary boilers were in operation. This paper gave the relevant suggestion, which provides references for the follow-up AP1000 project. Key words: nuclear power plant; medium voltage buses transfer; switch design
电工电气 (2019 No.6)
AP1000核电厂中压厂用电源切换设计及优化
AP1000核电厂中压厂用电源切换设计及优化
姚铁兵1，张会国2，夏晓磊1
(1 山东核电有限公司，山东 烟台 265116； 2 国网山西省电力公司运城供电公司，山西 运城 044000)
摘 要：介绍了 AP1000 核电厂的电气系统及中压厂用电源切换的设计特点，对核电、常规火电的厂 用电切换设计进行了差异比较，分析了 AP1000 核电在非正常运行方式下的中压厂用电源切换特点及设计 优化过程。通过设计优化，取消了辅助锅炉运行闭锁厂用电快切，并提出了相关建议，为后续 AP1000 工 程提供参考。
500 kV
220 kV
5001
211
主变
Δ Δ
G1 GCB
高厂变 M1
～ 发电机
辅助变 M2
图1 机组电气系统简图
作者简介：姚铁兵 (1974- )，男，高级工程师，本科，从事继电保护及自动化设计管理工作。
28
AP1000核电厂中压厂用电源切换设计及优化
电工电气 (2019 No.6)
Δ
Δ Δ
每 台 机 组 设 六 段 10.5 k V 中 压 母 线 ( E S -1、 E S -2、E S -3、E S -4、E S -5、E S -6)， 其 中 E S -1、 ES-2 段是核岛电源，ES-3、ES-4、ES-5、ES-6 段 是常规岛电源。这六段中压母线均有两路电源，其 中一路通过高厂变 M1 断路器供电，另一路通过辅 助变 M2 断路器供电。每台高厂变给三段中压母线 供电，2A 高厂变向 ES-1、ES-3、ES-5 段供电，2B 高厂变向 ES-2、ES-4、ES-6 段供电。每台辅助变 向三段中压母线供电，4A 辅助变向 E S -1、E S -3、 ES-5 段供电，4B 辅助变向 ES-2、ES-4、ES-6 段供电。
为 满 足 首 台 机 组 调 试、 启 动 用 汽 源，#1 机 组 单 独 配 置 了 两 台 辅 助 电 锅 炉。 因 此， 在 六 段 10.5 k V 中压母线基础上，#1 机组另外设计了中压 ES-7、ES-8 段向两台辅助电锅炉供电，由 4B 辅助 变供电。与厂内其他机组不同的是，对于 #1 机组， 4B 辅助变向 ES-2、ES-4、ES-6、ES-7、ES-8 段供电。