浅议核电厂应急柴油发电机安全运行措施

浅议核电厂应急柴油发电机安全运行措施

刘让新杨康

中核集团福建福清核电有限公司福建省福清市350300

摘要：应急柴油发电机系核电厂的应急电源，如果应急柴油发电机能偶安全、高效的运行，那么核电厂的核安全就能偶得到保障。文章结合应急柴油发电机组的应急待载技术和作用、特点及技术要求进行了分析。

关键词：核电厂；柴油发电机；安全运行

1引言

作为核电厂的重要安全设备，应急柴油发电机与核电安全息息相关。在发生紧急事故时，应急柴油发电机作为紧急电源可起到促使反应堆正常停止和保护关键设备受损的作用，在确保核电安全方面起着至关重要的作用。实践证明，一旦核电厂发生故障，如果应急柴油发电机不能正常启动并提供高质量电能，后果不堪设想。本文就核电厂应急柴油发电机的安全运行提出了几点措施，以提高核电厂安全。

2核电厂应急柴油发电机组的应急待载技术要求

应急待载要求如下：

（一）应急情况下空压系统要保证连续启动5次，每次不大于10s；

（二）接到启动指令后应在10-15s内启动，并达到额定电压和频率；

（三）切除最大的单个负载，或在按程序加载的每一步骤之后，运行条件的瞬变均不应导致柴油发电机组转速的增加超出超速跳闸最小整定值与额定转速之差的75%；

（四）保证柴油发电机供电的6.6KV供电系统有一相接地时能正常启动和运行；发电机组能承受一定的超频、短路、超压、超速运行等故障的能力。这些都必须符合发电机承受异常事故运行工况的要求。

（五）负载期间，频率要在额定值的95%以上，电压在额定值的75%以上，频率恢复到其额定值的98%及电压恢复到额定值的90%的时间应小于这一程序步骤开始和下一程序步骤开始之间的时间间隔的40%；

（六）重要系统设备采取冗余配置；

3应急柴油发电机的作用、特点及技术要求

核电厂系将核能转换为热能，用其产生可供汽轮机使用的蒸汽，通过汽轮机带动发电机，从而构成生产商用点力的电厂。自从日本福岛核爆炸之后，应急柴油发电机安全运行管理成为了大众话题，先对应急柴油发电机的作用、特点及技术要求作如下分析：

3.1应急作用

核电厂的反应堆在化学反应过程中可产生很多热量，由于热量在堆芯内集中凝聚，并成为了核裂变的重点放射源，而堆芯中的余热智慧随着时间的迁移逐渐散去，但没有在限定时间内散去的余热会将反应堆内堆芯烧毁，因此核电厂的柴油发电机需要一款应急设备解决此类问题。核电厂很多机电组配有应急柴油发电机，这2质4台应急柴油发电机的主要作用是在主电源与备用电源关闭后进行应急的，可有效地帮助堆芯排出热量。核电厂往昔并没有应急柴油发电机，档主电源及备用电源关闭后，配电系统与所有的电源发生断开，堆芯余热不能有效散去，导致配电设备的内部被严重烧毁。虽然应急柴油发电机的运行功率很大，但是其承载容量也很大，只有保障核电厂的冷却油与冷却水充足，主电源以及备用电源没有任何故障，才有可能不使用应急柴油发电机。

3.2敏感性低

应急柴油发电机的控制系统可在数据库里设置遥感程序，从而实现远程监测，名感性极低。例如：应急柴油发电机启动后，报警程序也会随之启动，不尽完善了启动程序的监控流程，而且彰显了应急柴油发电机的实验性与应急性。往昔，柴油发电机缺少遥感程序，一些设备在后期运行当中发生故障才为人们启动报警器，导致设备严重损坏而无法被修复。

3.3稳定性高

应急柴油发电机可进行全自动化控制，一些已被投入使用的应急柴油发电机（如HC407GF)可按照系统动态的稳定性识别故障，立即将分析数据输送至终端系统，使系统故障得到及时修复。核电设备运行功率的波长被管理人员录入数据库后，管理人员通常将反应堆冷却系统、安注箱、主要变压器的波长分别设置为1300nm到1500nm、700nm到900nm、800nm到1200nm。核电设备的工作波长若在工作时发生异常，那么应急柴油发电机的自动识别系统就能够按照波长的长短分析故障，并将判断结果上传至终端系统，实现信息传输。这个系统的传输路径因信号加密得到了较高的稳定性，目前多采用8进制加密，例如在传输数据的过程中，加密后的代码为010011110111001101000，当该指令翻译过来后则是2367150。

可见，应急柴油发电机的高稳定性能够有效故障数据信息的传输。

3.4技术要求

终端系统对应急柴油发电机发出指令后，只有将间隔时间控制在10至20s，再将电压、额定电流设置在设备的允可范围内，才能保证启动及运行能够正常的进行。往昔，柴油发电机启动及运行间隔时间为80至170s，如此长的间隔时间无法使核电设备到达预测值，因此设备经常发生低压抖动。正在负载运行的设备的应急柴油发电机振动频率达到5200至6800Hz，如果电压、电流未达到额定电压值85%与额定电流值90%，那么核电厂设备则难以正常运作。核电设备对中间切换时间的要求是切换时间不小于下一程序与此程序开始时间的50%，系统切换必须拥有充足的等效过渡时间。

4核电厂应急柴油发电机安全运行管理措施

核电厂的应急柴油发电机需要制定有效的定子接地保护方案，选择合适的接地方式至关重要。此外，降低短路过程中的电流是一项重要的发动机差动保护措施。

4.1定子接地保护方案

定子接地主要有单点接地、多点接地与悬浮接地三种处理方式。单点接地主要指多个核电设备并联于同一回路，是高压电流经牵引线引入大地；核电厂的3个高压系统被命名为A系统、B系统与C系统，A系统有三个子系统，能够在单点接地时串联并接入C系统与母线并联接入；B系统能够与接地母线单独连接，不会形成静电回路。多点接地常用于工作频率10MHz以上的工作环境，若工作频率在1MHz和10MHz之间最长接地线超过波长的1/20应用多点接地，否则单点接地；多点接地可将二次中各个核电设备单独接地，常见的蒸汽发生器、主变压器与高低压加热器能够经牵引导线独自接地，接地后辐射噪音、接地阻值较小。悬浮接地可将定子串联于同一个接地点，通过牵引导线使电流引入大地，因为悬浮接地没有静电回路，所以雷雨天气时核电厂周围结构物会被击穿，并产生出非常强大的静电飞弧。此外，回路接地主要是运用逆变器的工作原理，将高电压、高电流转换为低电压、低电流，从而保障电路工作人员的人身安全。

4.2发电机差动保护方案

发电机差动保护主要作用目的是降低短路时的电流，因为短路电流属于非平衡状态，其运作具有非周期性，差动保护必须将灵敏时差进行改进，使设备可及时接收原有信息数据，将其中间延时缩减，确保终端处理器能够发出正确的指令。此外，差动保护能够在运行管理中处理跳闸信号，将发电机应急程序进一步完善。

5结语

电力生产作为国民基础行业，安全稳定是首要考虑的因素。柴油发电机作为事故保安电源的备用电源发挥了重要的作用。本文对如何确保应急柴油发电机组安全的几点措施探讨，希望对避免发电厂因厂用电突然中断造成机组安全事故起到一定的参考、借鉴。

参考文献

[1]CPR1000核电厂应急柴油发电机组试验方法研究[J].陆秀生,钟质飞,杨勇.核动力工程.2011(01).

[2]贾晓琼,唐湘涛.备用柴油发电机顺序待载器在重水核电厂的应用实践[J].1.

[3]朱伟儒.秦山第二核电厂柴油发电机组定期试验监督[J].核安全,2007,(2):30-33.

[4]陆秀生，钟质飞，杨勇.CPR1000核电厂应急柴油发电机组试验方法研究[J].核动力工程，2011，32（1）.