浅析方家山核电厂失去全部厂外电源时的运行

于振强

【摘 要】针对方家山核电厂失去全部厂外电源的事故工况，本文简要介绍了方家山核电厂厂外电源系统的功能及组成，分析了失去全部厂外电源对方家山核电机组的影响，并阐述了操作员在该事故下所应该进行的退防操作，以避免事故扩大并限制或者减轻事故的后果。

【关键词】方家山核电厂；厂外电源；主变；高压厂变；辅助电源系统；柴油发电机组

中图分类号： TM314；TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）09-0112-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.052

Analysis for the operation about Fangjiashan Nuclear Power Plant losing both external power supplies

YU Zhen-qiang

（CNNC Nuclear Power Operations Management Co，LTD.，Jiangxi，Zhejiang 314000， China）

【Abstract】For the accident condition of Fangjiashan Nuclear Power Plant losing both external power supplies， this paper introduces the functions and compositions of Fangjiashan Nuclear Power Plants external power supplies， analyses the effects of this accident， and describs the operation which the RO should perform in this condition in order to limit the consequences of the accident and protect the reactor.

【Key words】Fangjiashan Nuclear Power Plant； External Power Supply； Main Transformer； Step-down Transformer；Auxiliary Power Supply； Diesel Auxiliaries

0 概述

本文简要介绍了方家山核电厂厂外电源系统的功能和组成，并结合作者在担任方家山首批高级操纵员M4阶段模拟机教员的教学实践，主要讨论了机组在失去全部厂外电源情况下的运行以及操作员应该执行的必要退防操作，并初步分析失去厂外电源事故对电站运行的影响，重点关注了失去厂外电源对堆芯冷却等安全功能的影响。

1 方家山核电厂厂外电源系统的功能及组成

方家山核电厂连接两路厂外电源，即对每一台机组均有两路厂外电源。

1.1 500kV电力输电线

方家山核电厂500kV超高压开关站共有3回出线，并分别与设在不同方位的2个变电站连接。500kV超高压开关采用GIS设备。500kV电网保证1、2号机组的发电机输出电能，并保证两台机组正常启动和停止时厂用电设备的供电。

1.2 220kV后备电源

辅助厂用电源由一条220kV线路提供核电厂安全停堆所需的功率，为了满足2台机组的负荷要求，在电厂侧设有2台辅助变压器，2台辅助变压器各设一段6.6kV母线（9LGR001TB，9LGR002TB），两段母线之间设有联络断路器。

在机组启动和停运时，由超高压电网向厂内用电设备供电。如果发电机出口母线失压，并且超高压电网向厂内用电设备供电失败或厂用降压变压器故障时，由220kV后备电源经辅变向厂内用电设备供电。在外电源全部断电的情况下，由应急柴油发电机组向厂内应急设备供电。

2 失去厂外电源事故对电站运行的影响

3.1同时失去主辅外电源

在500kV超高压电网故障，机组孤岛运行失败或者高压厂变故障时，配电盘LGB/C由慢切装置向9LGR辅助电源切换以恢复供电。如果9LGR本来就没有电或者切换回路故障等导致切换过程不成功，这时就会导致配电盘LGB/C全失电，从而导致应急配电盘LHA/B全失电，并由此触发柴油发电机组启动，使电厂的安全状态严重降级。

同时失去主辅外电源后，6.6KV母线失电，从而造成电厂主要设备停运。丧失AC电源使CRDM电源系统（RAM）减速，引起控制棒下插而紧急停堆。失电导致3台主泵全停，导致反应堆堆芯失去强迫循环，使一回路处于自然循环状态，导出堆芯剩余衰变热的能力下降，如果此时压力容器上封头出现汽腔则会造成自然循环中断，使堆芯失去冷却，可能造成严重的堆芯损坏。另外由于主泵停运，正常喷淋失效，在后续的退防过程中只能使用辅助喷淋来降压，降压速度受到限制。失电还会导致3台电动主给水泵（APA）和3台凝结水泵（CEX）跳闸，蒸汽发生器失去正常给水，此时辅助给水系统（ASG）启动从而保证蒸汽发生器的供水，维持蒸汽发生器的二回路热阱功能，从而保证堆芯余热的导出直到余热排出系统（RRA）的投运。循环水泵（CRF）因失电而停运，导致凝汽器不可用，闭锁了蒸汽到凝汽器排放系统（GCT-c）的运行，此时只能通过向大气排放系统（GCT-a）来冷却一回路。同时，反应堆紧急停堆P4信号触发汽轮发电机组停机，而此时闭式冷却水泵（SRI）停运导致润滑油（GGR）失去冷卻，所以要破坏真空使汽轮机尽快减速停机，以防止或者限制轴承的损坏。

2.2 柴油发电机启动后的带载

柴油发电机是厂内独立的自动启动应急交流电源，它为安全有关的负荷提供可靠和足够的电力，当正常电源和后备电源失效时，这个系统能保证电站安全停运。

每个系列由一台柴油发电机供电。每台柴油发电机的主贮油罐容量可以满足柴油发电机以额定功率连续运行7天。每台柴油机设置两套独立的压缩空气启动系统，该系统中压缩空气罐内压缩气体的压力足以保证一台柴油发电机连续成功启动5次，每次启动时间在10秒钟以内，而不需给压缩空气罐再充气。

当外部电源失效时，在应急母线上探测到低电压0.8Un（持续时间0.9秒）是启动柴油发电机的条件之一。一旦柴油发电机处于准备好状态（即电压和频率在限值范围内），而且低电压持续时间长于7秒，则正常电源断路器001JA跳闸，卸载安全厂用设备，经过001JA与002JA之间的联锁延时后，应急电源断路器002JA闭合，被切除的厂用电设备又按设计的带载程序重新启动。

1、2号机组除了每台机组设置了两台柴油发电机之外，还设置了一台共用的现场附加应急柴油发电机组，现场附加应急柴油发电机组正常运行时处于备用状态，一旦某台机组发生全厂失电事故，现场附加柴油发电机组通过0LHT系统向事故机组的LHA或LHB母线供电。现场附加应急柴油发电机组是按“全替代”的原则设计的，即它的设计安全准则是与其余应急柴油发电机是一样的。

3 过渡到退防模式的主要操作

事故规程I2.2覆盖了丧失厂外主电源GEW和厂外辅助电源LGR导致的所有故障，事故后应急配电盘切换到由柴油发电机组供电。I2.2应用范围是从功率运行到RRA未连接的中间停堆状态。

3.1 操作原则

在确认了自动动作，特别是那些与柴油发电机组重新加载序列有关的动作之后，一旦NSSS稳定在自然循环模式的P-T图规定的范围内，规程的具体要求取决于预计的厂外电源的恢复时间（从故障开始时算起）。

如果预期的外部电源恢复时间小于2小时，并且除气器可以向ASG水箱补水，则NSSS保持现状，直到两个外电源中的一个恢复为止。否则，一旦NSSS稳定，必须把机组带到RRA冷却的中间停堆。在整个操作过程中要一直监视LHA/B，在一个LHx失效的情况下，应转到相应的规程I4。

3.2 主要操作说明

（1）由于CRDM电源系统（RAM）断电，控制棒下插。如果发生事故时，功率大于P7，则反应堆停堆通过主泵转速低低、反应堆冷却剂环路流量低之一触发；如果发生事故时，功率小于P7，则反应堆不能自动停堆，前两个保护被闭锁，建议手动停堆使停堆断路器打开，触发P4信号。

（2）当电网电压丧失时，应该立即与调度员和开关站控制室取得联系，他们会根据具体情况采取恢复措施。

（3）LGx配电盘电压丧失导致正常给水丧失，主给水泵和APD泵脱扣延时5s和/或LGA/E/F配电盘失电延时6s，将触发电动辅助给水泵启动并全开泵出口阀。若发生事故时，功率大于P7，则由主泵转速低低触发汽动辅助给水泵启动；若功率小于P7，则蒸汽发生器水位低低与同一台蒸汽发生器给水流量低符合启动汽动辅助给水泵。ASG系统的启动导致APG和ARE系统的隔离。

（4）紧急停堆信号P4闭锁GCT-c第三组阀开启，在50s后闭锁第4组阀。考虑到不可避免的丧失CEX、CRF、CVI将导致凝汽器不可用（C9非）信号来闭锁GCT-c，为了防止凝汽器的隔板破裂，应关闭GCT-c，使用GCT-a来实现冷却。

（5）要求VVP的MSIV缓慢地同时关闭，以避免一回路过度冷却，并保持一直有效的“蒸汽管道压差高”信号提供保护，因为测温旁路的P12信号不再有代表性。

（6）在自然循环模式中，压力容器上封头下的死区水流动减少，该区容积的冷却依靠RRM来完成，有必要维持两台RRM风机运行。

（7）如果4台ASG泵都已启动，给水流量可能引起一回路冷却剂过冷，建议保持ASG功能可用的同时降低ASG流量。如果3台蒸汽发生器的水位增加，并且每台蒸汽发生器的ASG流量都超过55m3/h则调节流量调节阀使流量等于55m3/h。当3台蒸汽发生器的水位在窄量程，调节ASG阀门使蒸汽发生器水位维持在零负荷水位，关闭汽动泵，蒸汽发生器的水位由一台ASG电动泵维持。根据IASG9向ASG水箱补水。

（8）辅助喷淋的使用，用RCV046VP将上充流量调整到6-9m3/h，以避免下泄孔板后发生任何不可控的降压和汽化，同时满足辅助喷淋水和稳压器之间温差小于177℃的条件。然后开启RCV227VP，关闭RCV050VP并确认正常喷淋阀关闭。

（9）由于CRDM电源系统失电，所有控制棒不能抽出。如果防误稀释保护动作则REA隔离；如果防误稀释保护没有动作，则根据DEC规程隔离REA。

（10）在恢复供电重新启动主泵之前，应先关闭正常喷淋阀，并把堆芯出口温度限制在291.4℃+3℃=294.4℃。蒸汽发生器的安全阀整定值为8.4MPa和8.6MPa，对应的饱和温度至少299℃，引起不必要开启的风险。

（11）向退防模式转换的第一阶段（自然降压），操纵员要特别注意避免突然冷却，否则会引起稳压器水位突然下降，从而因活塞效应造成压力下降。自然循环时大气释放阀的最大平均冷却速率为14℃/h。

（12）自然降压阶段只开启一个下泄孔板，为下一阶段辅助喷淋投入做准备。两个孔板运行可能会造成补水和一回路冷却剂之间失去平衡。为了避免活塞效应扰乱自然降压过程，应尽可能地维持稳压器的水位稳定。

（13）一旦运行点达到P-T图的左侧，操纵员就可以开始用辅助喷淋降压。这个操作策略（下转第109页）（上接第113页）使得只用辅助喷淋就让一回路冷卻剂降压，直到达到RRA投运工况。通过轴封注入使稳压器水位稳定在20%左右，可以使每台泵的轴封水流量增加到4.5m3/h。重新投入有应急供电的加热器RCP005/006RS，有利于稳压器水相的均匀化，通过限制辅助喷淋的效率，可以保证足够的流量，从而使稳压器的水位控制更加容易。

（14）所有控制棒落下以后，利用应急加硼管线尽可能快的向主系统加硼，在G5规程中给出了冷停堆硼浓度。为了防止任何计划外的RCV002BA排空，必须将上充泵的吸入口从容控箱切换到换料水箱，以便在REA发生故障时起到保护作用。在这种情况下，下泄流导向TEP。在计算需要注入的硼酸总量时，必须考虑RRA环路的容量，并保守的假设RRA环路没有硼。在计算的含硼水注完后，应停止直接加硼，并把上充泵吸入口切回容控箱。

（15）一旦达到RRA所要求的状态，就调整RRA并将其连接到主系统，只要仍能给ASG水箱供水，就仍由ASG系统维持蒸汽发生器的余热导出功能。如果不能给ASG水箱补水或ASG水箱水位降到低低以下，则启动RRA并维持稳压器汽腔，停运电动辅助给水泵。尽管主泵沒有运行，一回路压力仍然维持在2.7MPa左右，以防压力容器上封头形成气腔。

4 结论

主辅厂外电源全部丧失的主要后果是反应堆停堆、主给水丧失、主泵停运（而且不能恢复启动）、两路厂外电源丧失、电厂安全状态严重降级，操纵员根据DEC引导规程迅速转入I2.2规程。若在预计2小时之内不能恢复供电或者虽然预计在2小时之内能恢复但ASG水箱无法补水的情况下，则向后撤到RRA连接的双相中间停堆状态（在这个状态下ASG汽动泵可用），以保证反应堆有两种冗余的冷却手段，最终保证反应堆的安全。

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