压水堆核电厂福岛事故移动电源改进项分析

陈思明 石雪峰 修璐倩

摘 要：介绍压水堆核电厂福岛事故后移动电源改进项的实施背景，两种不同电压等级移动电源的设备配置及其带载负荷，分析其在核电厂事故工况下的应急功能实现。

关键词：压水堆；福岛改进项；移动电源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.154

1 福岛改进项移动电源改进项实施背景

借鉴于日本福岛核电站的事故所给我们的启示，为了保证发生压水堆核电厂全厂断电事故情况下长期排出堆芯和乏燃料水池的剩余热量，以及保证第二道密封屏障的完整性，应考虑设置临时电源的接口，其目的是在不可预测的严重事故工况下，如果丧失全部电源，可通过预留的接口接入临时电源，尽快使相关设施恢复供屯，防止事故进一步扩大。因此设置一台400V 车载式低压移动柴油发电机组和一台6.6kV 箱式中压移动柴油发电机组。

2 移动电源设备配置及其带载能力

400V 车载式低压移动柴油发电机组由一台柴油机和一台发电机及其励磁调节和保护系统组成，发电机组的控制系统可以手动启动或停止柴油发电机，启动系统可以连续启动3次，并具备低温启动功能，柴油发电机组应急供电运行时仅投入机械和失压保护（3取2逻辑），其他的保护都被闭锁，仅发出报警。只有在定期试验期间这些保护才被投入。每台柴油发电机组提供完整的继电保护和安全自动装置。继电保护和安全自动装置符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。发电机组主要负荷为：水压试验泵电动机；水压试验泵附属设备；ASG系统汽动泵110V控制盘供电；220V交流不间断电源机柜LNE360CR；另外柴油发电机组运行后的自用负荷由其自行供电。

6.6kV 箱式中压移动柴油发电机组由柴油机及6.6kV发电机组成，其特点是整个机组采用集成化设计，布置在标准集装箱内，便于整体移动并且具有较好的密封盒防雨功能。移动式应急电源启动方式采用电动机启动，配置有两套启动用蓄电池互为备用，每套启动用蓄电池应保证柴油机至少3次连续启动而不需要充电。为了保证柴油机的低温启动和顺利加载，柴油机配置了独立的预热系统，预热系统不依靠外部电源。发电机采用无刷励磁方式，中性点不接地，发电机轴承上装设一个热电偶温度探头以探测热点温度。

对于采用移动式柴油发电机组供电的临时电源，由于需要加载的负荷小于800kW，但其中560kW的辅助电动给水泵的启动容量较大，为此而匹配的柴油机的功率可能要超出负载功率的两倍多，是一种非常规的配置。因此燃料邮箱的容量将按照柴油机所带的预期的连续供应则通过油罐车提供。更多的燃料供应应来自厂外，当厂外难以提供燃料时，还可以考虑取自本厂址应急柴油发电机厂房的主贮油箱。对于低压移动式柴油发电机组供电的临时电源，超过设计时间以后的燃料连续供应也通过油罐车提供，若厂外难以提供燃料，由于低压移动式柴油发电机功率较小，可以在厂址内进行调配。

3 事故工况下移动电源的应急功能实现

移动电源用于核电厂严重事故工况下在厂内和厂外交流电源以及厂址附加柴油发电机全部丧失时，通過配置的移动应急电源为实施应急措施提供临时动力，以缓解事故后果，并为恢复厂内外交流电源提供时间窗口。

在SBO工况下（失去两路厂外电源及厂内的应急柴油发电机），LLS可运行至临时电源介入（约6小时），即除电源丧失外，不考虑电厂其余功能的丧失。移动电源接入后，替代LLS，使用380V低压移动电源为LLS001AR供电，以提供水压试验泵电源，提供主泵轴封水以确保一回路压力边界完整，同时，监视堆芯重要参数的仪表也可以得到供电。堆芯热量依靠汽动辅助给水泵向蒸汽发生器供水，蒸汽发生器产生的蒸汽排向大气将热量带出，一回路水装量由水压试验泵保持（通过轴封注入或上充）。此时需要考虑5-6小时后给辅助给水箱补水，可使用移动式补水设施。6小时后可接入中压移动电源，由中压移动电源带动电动辅助给水泵给蒸汽发生器供水将堆芯热量导出。此时堆芯热量依靠一台电动辅助给水泵即可导出，因此只需考虑一台泵的负荷。两台电动辅助给水泵ASG001PO和ASG002PO功率均为560kV，相关的阀门可手动操作，柴油发电机组的容量估算为2200kW，必要时可考虑同时计入两台泵。由于设计基准事故工况下的应急电源的加载程序已不使用于临时电源所带供电负荷的加载要求，在这种情况下将采用手动加载方式。并且通过制定相应手动加载操作规程，使在最短时间内完成所需负荷的接入。

福岛事故中，超设计基准的海啸导致电厂动力电源、控制电源丧失，给后续事故处理带来了很大的难度，机组关键参数无法获取，给机组状态控制增加了不确定性，冷却系统主要能动设备动力丧失，堆芯热量无法带出，为后续放射性释放埋下隐患。福岛改进项中移动电源的增加，提高了厂区电源的后备冗余，在应对超设计基准事故时提供了多样化的决策方案，将在应对超设计基准事故时发挥重要作用。

参考文献：

[1]王慈.400V车载式移动柴油发电机组技术规格书[G].北京：中国核电工程有限公司，2012.

[2]梁慧茹.6.6kV移动电源技术规格书[G].北京：中国核电工程有限公司，2012.

作者简介：陈思明（1985-），男，福建人，本科，工程师，研究方向：核电厂运行。