中国实验快堆接入系统工程建设

王 岳，李靖平，乔雪冬

（1.中国原子能科学研究院，北京 102413；2.中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司，北京 100120）

中国实验快堆（CEFR）是国家“八六三”高技术研究发展计划能源领域的重大工程项目。其热功率65 MW，电功率20 MW，采用池式堆本体结构和钠-钠-水三回路热传输系统。中国实验快堆工程建设总目标是实现其并网发电的功能[1]。

中国实验快堆于2011年7月21日成功实现并网发电。作为我国快堆工程发展的第一步并定位于实验堆型，中国实验快堆以实现并网发电作为工程建设总目标是一个高标准、高起点的成功创举，此举大大促进了国内快堆工程技术的实际应用，是我国科技领域自主创新、跨越发展重大战略的成功实践，为我国快堆工程的可持续发展奠定了扎实基础；为我国大型商用快堆电厂的加快建设积累了经验和技术数据。

电厂接入系统工程建设是电厂实现并网发电的物质基础，是电厂实现经济效益的基本途径，是电厂和电网间的关系纽带。在中国实验快堆工程的整体建设中，其接入系统工程建设工作充分发挥了工程进度控制和投资控制技术，为后续类似工作开展提供了有益参考。

1 特征和筹备情况

1.1 综述

中国实验快堆接入系统工程建设的目的有两个：一个是实验快堆进行试验发电，其电力输送经接入系统并入地方（华北）电网；一个是根据实验快堆厂用电的需要，系统作为实验快堆正式用电线路由实验快堆厂外电网向实验快堆厂房内部进行供电。根据《核电厂应急动力系统》（HAD 102/13）和《核电厂优先电源》（GB 13177—1991）中对厂外电源和输电线路的设置的基本要求，实验快堆必须保证两路（相互独立）外电网电源供给，其中主电源（第一优先电源）的电力供应则通过实验快堆接入系统工程实现。因此，中国实验快堆接入系统工程在保证并网发电的同时还要充分考虑其供电可靠率和经济性。

1.2 特征分析

中国实验快堆作为电厂实现并网发电总体上具备如下主要特征：

1）中国实验快堆属于实验堆型，由于其实验特性导致不需要进行长期、稳定并网发电；

2）中国实验快堆电厂装机容量为25 M W（单台25 MW的机组），由于其装机容量小，在电网容量较大时不会因为反应堆的实验特性而产生并网不稳定性继而给电网造成大的冲击，但是如此小的装机容量不易获得规划评审通过；

3）中国实验快堆位于北京市房山区北坊村中国原子能科学研究院院内，地处京区。由于此前北京地区无核发电历史，给规划及设计等的评审工作造成困难和挑战；

4）接入系统是在京区进行建设，造价相对较高，工程经费紧张。

1.3 前期筹备情况

为实现电网与电源协调发展，确保电厂接入系统工程与电厂同步开展前期工作、同步建成投产的总要求。国家科委（原）、国家电力工业部（原）对快堆接入系统工程项目给予了高度重视并进行了积极协调。国家科委（原）于1997年向国家电力工业部（原）行文请国家电力工业部（原）对快堆接入系统相关工作给予帮助。国家电力工业部（原）就此向华北电管局（原）行文要求华北电管局对中国实验快堆接入系统工作进行具体协调。华北电力集团公司（华北电管局）于2002年向北京市供电公司行文，原则同意中国实验快堆发电机组依照电力系统相关工作规定并网运行。

由此中国实验快堆电厂并网工作具备了组织基础。

2 总体方案简述

中国实验快堆电厂接入系统设计范围是实验快堆电厂接入电网所引起的一、二次系统问题和解决这些问题的方案，内容总体包括电力系统、系统继电保护及安全自动装置、调度自动化以及系统通信等部分。

2.1 技术方案

2.1.1 接入系统方案

根据实验快堆电厂的装机容量，以35 kV或110 kV电压接入系统为合理。

在进行方案选择阶段，根据实验快堆站址的地理位置以及当地电网情况，实验快堆电厂接入系统方案考虑两个：其一，以35 kV电压等级接入北京市房山区良乡110 kV变电所；其二，以110 kV电压等级接入北京市房山区良乡220 kV变电所。

综合技术与经济比较，北京市房山区良乡220 kV变电所是地区枢纽变电所，其设备以及运行管理水平较高，特别是对实验快堆电厂电力送出的可靠性较高。如果实验快堆电厂以35 kV电压接入良乡110 kV变电所，则会对该站在管理水平及二次方面要提出新的要求，不仅在经济上需要增加相应投资，而且使电网运行管理复杂化。因此，以110 kV电压等级接入良乡220 kV变电所优于以35 kV电压等级接入良乡110 kV变电所。最终确定实验快堆电厂出单回110 kV线架空敷设至良乡220 kV变电所的110 kV母线。

2.1.2 主要配置方案

（1）电气及线路

1）架空线导线型号：LGJ-240/30；

2）架空线路路径全长：12 km；

3）实验快堆电厂110 kV电气设备短路电流水平为20 kA；

4）避雷线型号：GJ-50和OPGW复合光缆（8芯）；

5）实验快堆电厂由10 kV/25 MW机组和一台110 kV/10 kV、31.5 MVA主变压器组成发电机—变压器接线单元。

（2）继电保护及安全自动装置

1）实验快堆至良乡220 kV变电所线两端各配置一面微机距离保护柜（相间距离保护、接地距离保护、零序方向过流保护、三相一次重合闸装置及三相操作箱）。重合闸采用检无压重合方式，先重合；配置一台电压切换装置。实验快堆电厂侧重合闸采用检同期重合方式，后重合。实验快堆电厂侧配置一台故障录波器柜，48路模拟量，96路开关量。

2）在实验快堆机组接入系统的110 kV线路上设置解列点，以保证当系统发生故障在实验快堆机组与主系统发生失步时解列机组。解列点设在实验快堆至良乡220 kV变电所线路实验快堆电厂侧出线断路器上，即在实验快堆电厂装设一套失步及低周低压解列装置。

（3）调度自动化

1）实验快堆电厂的运行受北京区调监视和调度管理。

2）对实验快堆电厂侧的远动化遥测范围：主变压器高压侧有功功率、无功功率、电流；发电机出口有功功率、无功功率、电流、电压。对实验快堆电厂侧的远动化遥信范围：全部断路器位置信号、主变压器故障信号、发电机组故障信号、线路保障信号、反应堆运行的正常和故障信号。

3）对良乡220 kV变电所侧的远动化遥测范围：110 kV进线有功功率、无功功率。对良乡220 kV变电所侧的远动化遥信范围：110 kV断路器位置信号。变电所侧在原有NS-D500监控系统基础上进行监控系统扩容（增加机柜一面）。

4）为配合实验快堆电厂接入电网，在北京区调侧配置相应远动及电能量信息接收设备。

5）实验快堆电厂侧和良乡220 kV变电所侧接电能量计量表，电厂侧与变电所侧计量表选用相同精度、相同型号产品。

6）实验快堆电厂至北京区调的远动信息传输通道速率采取1 200 bit/s。

（4）系统通信

1）主用通道：在实验快堆电厂至良乡220 kV变电所110 kV线路上架设一条OPGW光缆，建设电厂至变电所光纤通信线路。此光纤通信线路与良乡220 kV变电所的光纤电路转接（2兆口）至北京区调。

2）备用通道：租用一条市话线路，用于光纤通信电路故障时的应急通信。

2.2 投资总体情况

实验快堆电厂接入系统投资主体由接入系统工程项目本体投资以及征地等补偿费用组成。然而实验快堆电厂接入系统建设地处京区，所经路线上农田、建筑物、经济作物布局较为密集，这个特点从投资控制上给实验快堆电厂接入系统建设造成极大困难。

3 工程建设的控制与实效

根据实验快堆工程建设总体进度计划（二级进度计划）要求，实验快堆重大节点“倒送电”的时间控制为2008年7月。届时将由实验快堆电厂接入系统工程从外电网进行受电供实验快堆建设及调试使用。

2002年8月，实验快堆电厂接入系统建设全面启动。

2003年1月“实验快堆1×25 MW电厂工程接入系统设计”由中国华北电力集团公司组织审评并通过，并作为实验快堆接入系统工程下一步设计以及施工工作开展的依据。至此完成了中国实验快堆接入系统工程建设的第一步实质性的工作。此后开展了工程项目前期规划取证工作并同期开展了工程项目初步设计活动。

实验快堆电厂作为小功率、核动力电厂进行并网在京区属于首次，更由于接入系统工程沿线涉及大量与现有环境和规划建设有关的实际问题，建设工作具有较大难度。通过与北京市规划委员会、北京市电力公司的大力协调，同时得益于业务主管部门和兄弟单位的帮助，2004年6月1日，实验快堆电厂110 kV接入系统工程获得北京市规划委员会颁发的“建设工程规划许可证”。

2004年9月1日，实验快堆接入系统初步设计获得评审通过。

在完成施工设计后，实验快堆接入系统工程进入施工阶段。也就是在这个阶段出现了可以说是预料之中的工程费用预计超出概算问题（主要原因是征地拆迁费用高）。由于对此问题的先期预判和与此相伴的解决办法的积极寻求，上述问题并没有对实验快堆电厂接入系统工程的建设造成严重阻碍。通过积极的协调，国家发改委于2005年10月就实验快堆电厂接入系统工程建设进行了专门协调并作出指示：鉴于中国实验快堆工程建设的重要意义以及快堆工程外电网接入系统建设时间紧、任务重的状况，请有关单位高度重视并支持该电网建设工作[2]。

国家电网公司于2005年11月发文要求北京市电力公司依照国家发改委要求，迅速开展相关工作。

2005年11月30日，北京市发改委依照国家发改委要求，召集相关单位就实验快堆电厂接入系统工程建设进行专题协调。

通过多层次、大力度的协调攻坚，实验快堆接入系统工程建设形成最终决议：实验快堆电厂接入系统工程进行业主转换——北京市电力公司成为该接入系统工程新业主，出全资进行工程建设，同时在进度上保证实验快堆工程“倒送电”进度要求并保障实验快堆并网发电的总要求的顺利实现；鉴于该工程为中国实验快堆工程配套送出项目，实验快堆电厂方按照国家批准的概算数额向国家电网公司进行支付。

实验快堆接入系统工程于2006年8月30日破土动工，于2006年12月完成外电网线路架设施工。

2008年7月18日，中国实验快堆实现“倒送电”，实验快堆工程调试任务得以正常开展。

2011年4月，《北京市电力公司与中国原子能科学研究院快堆并网调度协议》正式签署，中国实验快堆具备并网资格。2011年7月21日，中国实验快堆顺利实现首次并网发电。

从实验快堆“倒送电”至实验快堆并网发电，实验快堆接入系统运行可靠率为100%。

4 结束语

中国实验快堆工程接入系统工程建设是一项复杂的系统性工作，它的顺利完成是国家、地方政府以及企业共同努力的结果。国家目前正值核电高效发展时期，实验快堆接入系统工程建设的管理模式的优化和确定为同类工程建设的开展以及对“厂网”效益的协调双赢提供了有益的参考并起到示范功用。

5 致谢

作者对为中国实验快堆接入系统工程建设给予巨大帮助的领导和专家，对全体中国实验快堆接入系统工程建设设计、建造和运行者表示深深的敬意。对为本文提供指导的同志表示诚挚的感谢。

[1] 国家科学技术委员会. 关于对“八六三”计划快中子实验堆工程可行性研究报告的函[R]，1996.（National Science and Technology Commission.Letter on the Feasibility Study Report for the Experimental Fast Neutron Reactor Project of the 863 High-tech Program [R], 1996.）

[2] 国家发展和改革委员会. 国家发改委办公厅关于请支持中国实验快堆工程配套电网建设工作的函[R]，2005.（National Development and Reform Commission. Letter by the General Administration Office of NDRC on the Supporting Power Grid Construction for China Experimental Fast Reactor [R], 2005.）