海洋核动力平台不间断电源设计概要

2018-10-22王艳婷刘宙锋

船电技术 2018年10期

关键词：核动力蓄电池电源

王艳婷，刘宙锋

海洋核动力平台不间断电源设计概要

王艳婷，刘宙锋

（武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉 430064）

综合考虑核电的高可靠性要求以及船舶的孤岛运行要求，本文对海洋核动力平台不间断电源的设计要点进行了概况总结，对海洋核动力平台不间断电源设计标准的制定有着重大的意义。

海洋核动力平台不间断电源

0 引言

海洋核动力平台是船舶工程与核能工程的有机结合的整体，在国内外尚属首次应用。海洋核动力平台既要满足核电站的高可靠性要求，也要考虑到船舶孤岛运行的实际情况，而且在经济性指标的要求下，对于海洋核动力平台电力系统，尤其是造价成本较高的不间断电源有着非常高的设计要求。因此，针对海洋核动力平台的不间断电源设计标准的制定有着重要的意义。

1 不间断电源的设计要点

不间断电源是在发电机组（包括汽轮发电机组、柴油发电机组等）故障的情况下，临时为船舶提供不间断直流电源和交流电源的电源装置。

海洋核动力平台不间断电源的设计，应充分兼顾核电站的设计要求以及海上船舶入级的要求，严格遵守相关法规与标准。现就海洋核动力平台不间断电源设计要点论述如下。

1）考虑到应急发电机的启动时间，应急电力系统必须配置过渡电源[1,2]。在主电力系统失电的情况下，应急电力系统首先由过渡电源（例如蓄电池组）自动向应急电网不间断提供电能，待应急发电机启动成功并具备带载能力后，替代过渡电源向应急电网连续供电。

2）UPS系统必须能对核电厂重要负荷提供可靠的、经过稳压和滤波的不间断电源[3,4]。

3）除设有自动起动应急发电机的货船外，当应急电源为应急发电机时，还应设置蓄电池组作为临时应急电源[5,6]。

4）船舶在海上时，应始终可获得足够的电源供无线电装置工作，并对作为无线电装置的1个或多个备用电源组成部分的蓄电池进行充电[6]。

2 不间断电源的组成

图1 海洋核动力平台不间断电源分类

由于过渡电源的供电对象分为1E级和N1E级两种，而1E级设备必须由1E级不间断电源供电，考虑到1E级不间断电源成本远远高于N1E级不间断电源，因此，将海洋核动力平台的不间断电源分为1E级不间断电源和N1E级不间断电源。图1为海洋核动力平台不间断电源的分类图。

2.1 1E级不间断电源

1E级不间断电源由1E级UPS和1E级蓄电池组构成，是平台最重要的设备，为不允许断电的1E级设备（如反应堆冷却剂泵）供电，以确保在应急柴油发电机起动前，平台不会因短时断电而引发核安全事故[3,4]。

2.1.1 1E级不间断电源的供电方式

1E级不间断电源采用在线型UPS供电方式，并带有旁路和转换开关，在UPS主路正常工作时，交流电网通过UPS充电器和逆变器为负荷供电。当UPS主路故障的情况下，可以自动切换到旁路工作，此时，交流电网通过UPS旁路为负荷供电。在交流电网故障的情况下，蓄电池组通过逆变器为负荷供电。如图2所示：

图2 海洋核动力平台1E级不间断电源供电流程图

2.2 N1E级不间断电源

结合船级社及SOLAS要求，将海洋核动力平台的N1E级不间断电源分为普通非核级不间断电源、临时应急电源、无线电专用电源。如图3所示。

图3 海洋核动力平台N1E级不间断电源分类

2.2.1普通非核级不间断电源

普通非核级不间断电源由N1E级UPS和N1E级蓄电池组构成，主要为断电可能造成较大经济损失（一般与安全无关）的N1E级设备供电，以确保在备用电源起动前，海洋核动力平台不会因短时断电而造成重大经济损失。普通非核级不间断电源没有布置要求。

由于普通非核级不间断电源对于供电连续性的要求低于1E级不间断电源，因此基于经济性的考虑，普通非核级不间断供电方式采用相对效率较高的后备型UPS供电方式，并带有旁路和转换开关，正常情况下，交流电网直接通过旁路为负荷供电。在交流电网故障的情况下，可以自动切换到主路工作，此时，蓄电池组通过逆变器为负荷供电。流程图和1E级不间断电源供电的流程图类似，参见图2。

2.2.2临时应急电源

临时应急电源由充电器和24 V蓄电池组构成，为船舶必要的安全设备供电[5,6]。临时应急电源的供电范围，应充分考虑船级社和海事局的要求，严格遵守相关法规与标准。临时应急电源必须布置在最高一层连续甲板以上。

临时应急电源的负荷为直流24 V负荷，正常情况下，交流电网通过充电器为负荷供电，同时为蓄电池组充电。在交流电网故障的情况下，蓄电池组为负荷供电。如图4所示：