AP1000核岛倒送厂用电分析

2015-06-05李剑赵莹谢晓东赵忠民

综合智慧能源 2015年6期

关键词：核岛厂用电投运

李剑，赵莹，谢晓东，赵忠民

（国核工程有限公司，上海 200233）

AP1000核岛倒送厂用电分析

李剑，赵莹，谢晓东，赵忠民

（国核工程有限公司，上海 200233）

以实现AP1000核岛中压和低压负载中心受电为目标，确定了核岛倒送电的研究方法。围绕控制功能的实现开展研究，确定了核岛倒送厂用电基本电仪系统范围，从工程管理的角度总结了倒送电期间设计、采购、建造各环节需要关注的问题，有针对性地提出了改进意见，推动了AP1000核岛倒送电节点的实现。

核岛；倒送电；低压负载中心；电厂控制系统；非1E级直流和UPS系统；主交流电源系统

0 引言

在AP1000核电站建设过程中，实现电厂倒送电是核岛工程建设从建安向调试过渡的重要标志。根据外围电网配套情况和现场的施工进度，以某依托项目为例，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（GIS）开关站，然后通过电缆引至常规岛一侧的备用变压器完成10 kV电压变换，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电力［1-2］。

第1阶段的常规岛侧负载送电与火电站并无本质区别，设计、建造及调试等方面的技术相对比较成熟［2-4］。由于该AP1000三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阶段的核岛倒送电是项目现场一个具有挑战性的综合性节点［5］。面对错综复杂的各种信息，如何理清工程建设主线，根据现场实际情况合理调配资源、优化进度，实现这个综合性节点，是工程建设者需要思考的现实问题。因此，探究核岛区域倒送电对指导和支持现场建安和调试工作意义重大。

1 核岛倒送电范围

为了使电能输送至核岛低压负载中心，需要对相关中压、低压开关柜的保护、控制以及支持系统开展研究，进而确定核岛倒送电相关电仪系统的范围，为现场建安、调试工作的开展指明方向，具体分为3步。

（1）根据核岛电气单线图确定倒送电用中压、低压负载中心电气盘柜的范围。

（2）结合原理图以及电缆管理软件SCM中的电缆敷设票和端接票，确定中、低压盘柜继电保护和控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度、现场施工进度、设备到货时间、临时措施配套情况以及常规岛和核岛进度匹配等因素。

2 核岛倒送电电仪系统

2.1 确定核岛中、低压电气盘柜

针对该依托项目的厂区规划和核岛电气单线图，在电厂建设和实现倒送电期间，将厂区的备用高压电网电力通过电缆沟引至GIS开关站，然后引至常规岛一侧的备用变压器，完成10 kV电压变换后，通过位于附属厂房东侧外墙上的共箱母线（主发电系统）进入核岛附属厂房的中压柜ECS-ES-1，ECS-ES-2以及常规岛相关中压柜［4］。核岛中压柜ECS-ES-1，ECS-ES-2通过干式变压器连接8段低压母线，即低压负载中心ECS-EK-11～14，ECS-EK-21～24。完成核岛中压和低压负载中心的受电，即可为下一阶段各设备单体调试、系统调试提供电力，最终实现电厂的系统联调和发电。

2.2 保护和控制用电仪系统

上述中、低压电气盘柜的状态采集和控制由电厂控制系统（PLS）完成。AP1000的PLS采用Ovation平台的分布式控制系统，确保PLS正常运行的Ovation平台主要包括Ovation网络、控制器、I／O模件及用户界面（工作站）。与被控设备直接连接的是远程I／O模件（RIO），RIO通过硬线与上述盘柜连接，完成现场数据的采集和预处理，并通过Ovation网络传输至控制器（DPU）。DPU收到所有相关信息后进行运算和判断并生成控制／联锁指令，该指令通过网络传送至相应的RIO，由RIO将DPU的指令下达至现场被控设备［6］。

PLS工作电源来自非1E级直流和不间断电源（UPS）系统（EDS）的支持。根据设计单线图，低压负载中心ECS-EK-13，ECS-EK-23负责向EDS提供电源。这2个负载中心通过母联断路器关联，其单体调试工作与其他6个负载中心可以独立，当上级开关柜调试完成后，即可先行调试这2个低压负载中心的母联开关和机柜。除此之外，倒送电电气盘柜安装结束后，还需要设定相应盘柜的SEL综合保护及EDS设备的整定值，以完成对系统和设备的各种保护。

通过分析中、低压盘柜原理图及外部电缆，可以确定与核岛倒送电相关的RIO机柜共6个，倒送电需要投运的电气盘柜受控单元见表1。由表1可知，RIO的数据需要DPU的处理，因此与其相对应的4个DPU也需要在倒送电期间投运，以保证核岛倒送电功能的实现。

2.3 仪控机柜外围支持系统

围绕上述确定的仪控系统设备，其外围电气支持系统为EDS，该EDS由4组相似的电池组及配套电气设备组成［7］。以其中1组EDS直流蓄电池组为例，分析电气原理图和电缆，得到该组核岛倒送电用低压盘柜负载框图（如图1所示）。

表1 核岛倒送电控制关系

图1 典型EDS低压盘柜负载图

如图1所示，400 V低压负载中心ECS-EK向EDS的调压变压器和直流充电器供电，进而为PLS盘柜提供电源，而PLS盘柜又提供了对中压和低压受电盘柜的控制，从而形成了功能完整的倒送电控制闭环。图中部分DPU同时完成通风、消防系统过的控制功能，现场可以根据通风、消防设备的到货状态、施工进展情况决定是否采用临时措施替代，因此相关PLS机柜并非必须投运。对其他3组EDS做类似分析，可以得到完整的支持PLS盘柜投运的电气直流系统。结合第2部分的论述可知，完成核岛倒送电需投运10个早期PLS机柜。

通过以上分析，得到了AP1000核岛区域倒送厂用电需要投运的电气控制系统（ECS），EDS和PLS的范围，确定了相关设备所处的标高、房间以及相关配套系统。该依托项目通过合理调配土建和安装资源，优化施工工序和移交、调试计划，促进了核岛倒送电节点的实现。

3 AP1000核岛倒送电期间重点关注的问题

核岛倒送电是一个综合性节点，其工程管理也是一个动态过程，要求管理单位在了解事物客观规律的前提下，根据设计发布情况、设备到货时间、建安及调试状态不断调整施工进度计划，以期在现有资源下获得最佳效益。核岛倒送电施工期间需要重点关注以下几个问题。

3.1 EDS蓄电池到货和施工进度匹配问题

EDS蓄电池的按期供货和调试直接决定后续仪控机柜的投运和中压柜的调试工作。蓄电池充电的时间间隔为6个月（储存条件31℃以下）或4个月（储存条件31℃以上），超出这个时间将出现蓄电池板硫酸盐化，降低电池寿命和容量。因此，蓄电池及其充电器等相关设备的到场时间需视运输、储存及投运时机合理确定，以保证蓄电池到场后可以立刻安装、调试，在蓄电池的充电间隔内将EDS装好后投运，避免现场仓库补充充电作业。

3.2 电缆敷设设计

SCM是AP1000建设期间电气导管、桥架和电缆等电气大宗物项施工管理专业软件，可实现作业票打印、工作业票信息录入、多任务追踪统计的功能。考虑到AP1000电缆通道中电缆管和桥架使用频率极高，且加电的大部分电缆将一直带电运行，实际施工中通常对经过同一路径的电缆统一敷设，因此倒送电前期所要安装的电缆数量远多于完成倒送电功能所需的电缆数量，上游设计应及早固化所有相关的电缆作业票。

3.3 电气设备整定值的确定

倒送电电气机柜的整定值设定是柜子投入运行的先决条件。在倒送电调试期间，往往会由于设计接口等原因导致ECS，EDS的整定值无法及时固化。因此，应提前梳理倒送电所需的整定值清单，及时联系设计方或厂家，督促其提供相关电气设备的保护定值，支持现场的整定值设定工作。

3.4 设备与设计接口的匹配问题

采购物项到达现场后进行安装时，往往会出现各种接口问题，如下进线预留土建孔洞大小、设计电缆弯曲半径以及厂家柜子的内部接线结构尺寸之间的匹配问题。因此，应对采购环节技术资料的互提和审核环节加强管理，确保生产厂家和上游设计在物理接口、功能参数等方面的一致性，从而促进现场的建安和调试进程。

3.5 设计优化

EDS电气设备靠墙放置于附属厂房内部，电缆施工空间局促，后续进行内部检修时需打开前面板，维修不便。建议后续项目的设计方考虑现场的可施工性和设备维护的便利性，对设备进行合理定位。

4 结束语

以核岛中压和低压负载中心受电为目标，提出了核岛倒送电三步分析法，研究了相关电仪设备的功能关系，进而确定了AP1000核岛倒送电基本电仪系统，明确了需要安装的核岛电仪设备范围，通过资源调配和施工优化有效指导了AP1000核岛倒送电建安和调试工作；从工程管理的角度出发，总结了设计、采购、建造等环节需要重点关注的问题。相关研究方法、研究结果和建议具有一定通用性，可为后续项目提供参考。

［1］张凯.AP1000核电厂倒送厂用电期间保护校验方法［J］.电工技术，2014（4）：5-6.

［2］李霞，高谋.核电工程辅助电源倒送电进度管理［J］.中国电力企业管理，2013（2）：58-59.

［3］申宇.电站电气系统基本架构及建设中的关键节点简介［J］.能源与节能，2012（5）：74-75.

［4］罗洪章.提高AP1000核电厂厂用电供电可靠性的分析与探索［J］.自动化与仪器仪表，2012（4）：198-202.

［5］程平东，孙汉虹.核电工程项目管理［M］.北京：中国电力出版社，2006.

［6］林诚格，郁祖盛，欧阳予.非能动安全先进和电厂AP1000［M］.北京：原子能出版社，2008.

［7］陶果，冯玉萍.AP1000核电站EDS系统分析与蓄电池容量计算［J］.电工技术，2011（5）：19-20.

（本文责编：刘芳）

TM 623

：A

：1674-1951（2015）06-0074-03

李剑（1975—），男，山东淄博人，技术中心经理，工程师，工学博士，从事电仪建造管理及设备国产化技术开发等方面的工作（E-mail：lj.zwy.sd＠163.com）。