对后续AP1000项目核电厂不需要设置低压移动电源的分析论证

龙拔升

（中电投广西核电有限公司，广西 南宁 530028）

1 依据核安全法规要求，核电厂动力电源的设置要求

1.1 优先电源

优先电源是指在事故和事故工况下，从输电系统优先给安全级（应急）电力系统供电的电源。它是由厂外提供的电源和汽轮发电机组不可用情况下的电源，向核电厂厂用母线和安全母线（中压6～10 kV）供电。

1.2 应急电源

应急电源是指在优先电源不能优先提供电力时，向安全系统和其他指定安全重要物项提供可靠电力的厂内自备电源。它是专为核岛安全系统和设备提供应急的电源。

应急电力系统一般分为以下三类电力系统。

（1）交流电力系统，如1E级应急柴油发电机系统，在能动核电厂中应用。

（2）1E级直流电力系统，由蓄电池贮能用于向要求不间断供电的直流负荷供电。直流电力系统是通过蓄电池充电器接至应急电力系统的交流电力系统。

（3）1E级不间断交流电力系统，用于向要求不间断供电的交流负荷供电。不间断交流电力系统是通过逆变器接至应急电力系统的直流电力系统，通常可接至应急电力系统的交流电力系统。直流电力系统和不间断交流电力系统一般在非能动核电厂中应用。

1.3 替代电源

替代电源是一种设置在核电厂内或核电厂附近的具有下述特点的交流电源：

（1）能够连接但正常时不连接到优先电源系统或电厂内应急交流电源系统；

（2）与厂外交流电源和厂内应急交流电源共模故障概率最小；

（3）当全厂断电后能及时供电；

（4）具有足够的容量和可靠性，确保全厂断电（注1）期间使电厂进入和保持安全停堆状态所需所有系统的正常运行。

全厂断电定义为核电厂内重要的（安全级）和非重要的（非安全级）配电装置母线全部失去交流电源，即失去厂外电源同时汽机脱扣和厂内应急交流电力系统不可用，但是未失去由厂内蓄电池组通过逆变器送到母线（低压）的交流电源或替代交流电源。

在能动核电厂厂址内设置一套容量和供电电压与应急柴油发电机一致的柴油发电机组作替代电源，在AP1000中设置两套低压柴油发电机作为替代电源。替代电源用于提高应急动力系统的可靠性，本身不是应急动力系统的组成部分，是非核级系统，可自动或手动接入应急动力系统。

核电厂需设置应急电源和替代电源，是根据以下法规和准则确定的：《核动力厂设计安全规定》（HAF102）2016版；《核电厂设计总的安全导则》（HAD102/01）1996年版；《核电厂应急动力系统》（HAD102/13）1996年版。在上述法规中，明确要求核电厂应设有应急的动力源，以在任何预计运行事故或设计基准事故下，一旦丧失厂外电源时，可以提供必要的动力供应（应急电源）。还应设置替代动力源（替代电源），以在设计扩展工况下（注2）提供必要的动力供应。

设计扩展工况是指不在设计基准事故考虑范围的事故工况，在设计过程中应该按最佳估计方法加以考虑，并且该事故工况下的放射性物质释放在可接受限值以内。设计扩展工况包括没有造成堆芯明显损伤的工况和堆芯熔化（严重事故）工况。

1.4 移动电源

增设移动电源要求是国家核安全局针对福岛核事故后编制的。“福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求”中提出，在通用技术要求有关“移动电源及设置的技术要求”中是“在丧失全部交流电源时（包括厂址附加柴油发电机），应通过配置移动式应急电源，为实施应急措施提供临时动力，……”。因此，是否需设置移动电源的前提是，如发生像福岛外部水淹而导致丧失全部交流电源的情况下需增设移动电源[1]。因此，对一个新设计的核电厂，可以通过设计以达到即使发生如福岛外部水淹而不会产生丧失全部交流电源的事故。所以，是否需增设移动电源可以进行进一步论证和分析。

2 后续AP1000项目核电厂动力电源设置

2.1 优先电源

厂外电源——220 kV交流电源来自两个不同方向的变电站，经厂用变压器接至厂内10 kV的厂用母线。另外，在汽轮发电机可用的情况下，如发生厂外220 kV电源丧失，10 kV厂用母线可接受汽轮发电机输出的电能。

2.2 备用柴油发电机电源（两台）

备用柴油发电机电源是厂外电源和汽轮发电机不可用情况下的备用电源。该电源系统为非安全级。在此工况下，备用柴油发电机自动启动，向核岛10 kV厂用母线供电[2]。

2.3 应急电源

该系统由1E级250 V直流系统和1E级220 V、50 Hz交流不间断电源系统组成。在电厂优先电源可用，或备用柴油发电机电源可用，或在优先电源和备用柴油发电机电源不可用的72 h以内，核电厂安全有关设备的供电都由应急电源进行供电。

该系统供电电源为核电厂优先电源。在优先电源不可用时，由备用柴油发电机组自启动，向1E级直流和UPS不间断电源供电。当优先电源和备用柴油发电机不可用时，1E级直流和UPS不间断电源还可以在72 h以内向安全相关设备供电，确保电厂进入安全停堆状态。

后续AP1000项目核电厂设置两套（A/B序列）低压辅助柴油发电机组作为应急电源的替代电源。在厂外电源、汽轮发电机电源、备用柴油发电机电源全部丧失工况时，1E级直流和UPS电源（应急电源）还可以向安全设备供电72 h。72 h后，辅助柴油发电机手动启动，向需要的安全系统设备供电。主要供电设备为1E级事故后监测系统、主控室照明、主控室和仪表间通风设备和PCS系统再循环泵（向PCS安全壳冷却水箱和乏燃料水池补水）。

3 对后续AP1000项目核电厂取消低压移动电源的分析论证

第一，国家核安全局颁布的“福岛核事故后核电厂改进行动通用技术条件”中有关增设移动电源前提是“在丧失全部交流电晕时（包括厂址附加柴油发电机）应通过配置移动式应急电源为实施应急措施提供临时动力”。在后续AP1000项目设计中，设置了两套低压柴油发电机组替代电源，以用于1E级直流级UPS电源应急电源72 h后的替代电源。在发生设计基准事故工况时，1E级直流级UPS应急电源在丧失优先电源和备用柴油发电机不可用的情况下，能确保72 h内使电厂进入和保持安全停堆状态所需的所有系统正常。运行72 h后，由辅助柴油发电机替代电源向安全系统供电。因此，功能上不需要设置移动电源就能满足[3]。

第二，辅助柴油发电机在布置上采取了防外部水淹的措施。（1）机组布置在抗震Ⅱ类附属厂房±0.000 m以上。该厂房针对防外部水淹采取了一系列措施，如在±0.000 m上设置防外部水淹的挡板，厂房内与外部连接的管道增设阀门，阻断外部水淹的水通过管道进入厂房内等。（2）机组通过锚栓固定，以防止正常运行和地震文件中的剧烈震动。（3）机组分A/B序列布置，按单一故障设计准则设计。（4）机组属于非安全级，但按D级设备要求进行制造，提高了机组的可靠性。

第三，基于上述考虑，设置辅助柴油发电机组的替代电源满足HAF102、HAD102/01、HAD102/13的要求，同时满足即使发生如福岛核电站外部水淹的事故也不会发生辅助柴油发电机电源不可用的情况，以替代应急电源向有关安全设备供电。根据上述分析论证，后续AP1000项目核电厂不需要增设低压移动电源。