秦山第二核电厂全厂失电应急措施及改进

张恺

【摘 要】核电厂全厂失电是超设计基准事故之一，通过结合全厂失电后存在的现象和产生的后果，分析相应的应急措施的作用及必要性，并对全厂失电的事故规程做了相应的说明。提出一些可行性的改进建议。

【关键词】全厂失电;应急措施;事故规程

中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）06-0094-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.035

【Abstract】Power loss is one of the over-design benchmark accidents in nuclear power plants.Based on the phenomena and consequences of power loss in nuclear power plants，the role and necessity of corresponding emergency measures are analyzed，and the accident rules of power loss in nuclear power plants are explained accordingly.Some feasible suggestions for improvement are put forward.

【Key words】Power plant;Emergency measures;Emergency operation procedures

0 前言

核電厂全厂失电是指全厂失去全部交流电源，即失去主电源、辅助电源和厂内应急电源。后果比较严重，会造成堆芯强迫循环的散失，专设安全设施的失效，是可能会引起堆芯的损伤的超设计基准事故之一，有必要采取相应的措施，以降低该事故对堆芯的损伤。

1 本论

1.1 核电厂电气系统的简介

1.1.1 厂内外电源系统

主电源：500kV高压电网。

辅助电源：220kV电网。

应急电源：核电厂自备柴油发电机组，分为A/B两列。

1.1.2 全厂各种工况的供电方式

机组正常运行时，全厂所有设备均由发电机经厂用变压器供电;在机组启停时，则由500kV电网经主变压器和厂用变压器供电;当500kV电网或主变压器故障时，则机组进入孤岛运行模式，即发电机经厂用变压器供电;如孤岛运行失败，则通过220kV电网通过辅助变压器对相应设备供电;如辅助电源不可用或切换不成功，则应急厂用设备由相应柴油发电机组供电。如柴油发电机组也不能供电则导致全厂失电。

1.2 全厂失电风险分析

全厂失电的假设是同时失去厂外电源和厂内电源，即不一定为立即同时失去，也可逐步失去，而且失去后也不能立即恢复这些电源。虽然全厂失电的概率很小，但现实中已经发生过多起全厂失电事故，并造成了一定的影响。

全厂失电后，立即失去的是交流电源，靠蓄电池供电的直流电源和一些不间断交流电仍是可用的，他们向重要的保护控制系统和应急照明供电。

要想减轻全厂失电的后果，必须考虑用相关手段带出堆芯的余热。全厂失电后交流电源失去，电动设备失去动力，所以考虑其他相应的动力源，如使用汽动辅助给水泵，给蒸汽发生器供水，带出堆芯热量;或采取相应设计，如使堆芯能形成自然循环，带出堆芯热量。

1.3 全厂失电后的应急措施

为了保证一回路的完整性以及维持一回路水装量和堆芯余热的导出，采取了一系列的措施来减轻全厂失电的后果。

辅助给水汽动泵启动向蒸汽发生器注水

水压试验泵启动

主泵密封应急注水

1.4 应对全厂失电的技术改进

1.4.1 针对福岛核事故的技术改进

针对福岛核事故全厂失电的后果，秦二厂做了相应的技术改进。

1）增设移动泵

全厂断电事故工况下，如一回路自然循环可以建立且二回路紧急排热路径畅通，则通过二回路导出堆芯热量。

在辅助给水箱上增加应急补水通道，并将补水接口布置到厂房外，通过消防车接入对蒸发器进行应急补水，并手动开启大气排放阀由GCT-A排出余热。补水流量为60m3/h。

应急补水通道设置在汽动泵出口母管上，并布置管线到便于消防车到达的厂房外，通过消防车接入该应急补水通道直接对蒸汽发生器进行补水操作，由GCT-A排出余热。补水流量为60m3/h。

全厂断电事故情况下，当二回路排热手段不可用时，依照相关规程或严重事故管理导则进行综合评估，通过开启稳压器安全阀等，对一回路进行降压操作并成功后（2Ma以下），实施一回路的补水，最终实现对堆芯的冷却。

在安注和安喷相连的H4管线上增设临时补水管道，将接管口引至燃料厂房外，在管端设置标准接口，可连接移动式泵组和水源，实现向一回路补水;优先使用PTR水箱做为水源，为PTR水箱增设临时补水管道，该管道延伸到燃料厂房外，厂房外侧设置手动隔离阀，管端设置消防接头，可用消防水车为PTR水箱补水。

2）增设移动电源

秦山第二核电厂全厂配置两台低压移动柴油发电机，电压等级为400V，自带油箱的满装油量为1.5立方米，可供油8小时，单台移动式低压电源容量为656KW，低压电源考虑SBO工况，替代LLS，为LLS001AR供电;配置1台低压移动柴油发电机，电压等级为6.6kV，机组自带油箱容量2立方米，可供油4小时，额定功率1800kW，满足一台低压安注泵或一台辅助给水泵的供电需求;另配置一台移动油罐车，容量5吨。

对于低压移动式电源，所有机械设备、仪控、照明等负荷均在已有设计的LLS系统中。当需要时可将其运输到LLS厂房附近，通过临时电缆将移动式柴油发电机组与LLS001AR供电的电缆相连，此时起动移动式柴油发电机组即可恢复供电。

对于中压移动式电源，中压用电负荷按其中的最大一台560kW的电动机负荷考虑，以及为该负荷运行提供支持电源的直流110V操作电源和相应控制电源所需的负荷。该临时电源的接入9LHT系统，需要连接移动电源时，把移动电源运输到电气厂房附近，先拆除原有的电缆，再把移动电源的电缆接入配电柜，启动移动电源即可恢复供电。

3）注水管线及相匹配的接口，并完善厂区内各种水源在事故工况下的使用程序

在全厂断电发生后，设计基准之内为堆芯冷却、乏燃料冷却的正常补水可能已无法供应，需要采用移动供水设备（消防车或移动泵）进行供水;为此需对厂区内可利用的水源进行改造，增设取水接口，实现消防车或移动泵从厂区水源的快速取水。厂区内淡水水源包括：换料水箱、辅助给水水箱、核岛除盐水储存箱、常规岛除盐水储存箱、淡水厂清水池、消防水池、核岛废液收排放系统TER水箱、常规岛废液排放系统SEL水箱、凝结水精处理水箱、凝汽器水箱、除氧水箱等。

为此对机组相应的水箱和一、二回路注入口的接口进行改造，以便适应在事故工况下对机组进行应急补水，以便冷却堆芯，缓解事故后果。

同时编制了相应的使用程序，在现场的对应地点均有标注和指示，在正常运行期间，还会定期进行相应的演习，使人员能熟练掌握相应的知识和技能，为应急状态做准备。

1.4.2 增加了第5台柴油机

秦山第二核电厂在早期M310机组的基础上增加了一台附加的厂内交流电源，作为应急柴油机的后备。在全厂失电事故状态下，为机组应急设备供电。当1、2或3、4号机组中任何一台应急柴油发电机组发生故障需要停机检修时，附加柴油机组也可以投入使用。

正常情况下，应急柴油发电机组LHP、LHQ处于备用状态，作为后备电源的0LHF柴油机也处于备用状态。在丧失全部厂外电源的应急情况下，柴油发电机组LHP、LHQ可以恢复6.6kV应急母线供电。如果外电源和本机组的柴油发电机组都不能及时恢复供电，则可在短时内通过LHT系统用附加柴油机恢复一路6.6kV应急母线供电。

1.5 应对全厂失电的其他可行技术建议

1.5.1 增加蓄电池组的容量

蓄电池组用在直流电源和一些不间断交流电系统中，向重要的保护控制系统和应急照明供电。在正常情况下，蓄电池组只应付瞬态高峰负荷，当充电器故障或交流电源故障时，蓄电池能承担全部负载，最低限度供电1小时。

在发生全厂断电事故时，机组直流和不间断交流电源由自身的蓄电池组继续供电，在电池电量耗尽的情况下，机组的状态失去控制和保护，堆芯状态也无法监视，应急照明也失去电源。因此，在原有的基础上可相应的增加蓄电池的容量，这样，在发生该事故时，可延长对机组的控制和监视时间，以提供更多的时间去恢复供电系统，防止堆芯状态进一步恶化。

1.5.2 增加压缩空气储备

仪用压缩空气系统主要为了保证电站各厂房的气动控制装置所需的压缩空气。当全厂失电以后，正常压缩空气生产系统停止工作，应急压空机也失去电源，所以只能依靠贮气罐里的压缩空气来驱动相应的气动阀门，在贮气罐里的压缩空气用完后，气动阀将不能操作。因此，在原来的基础上增加贮气罐容量，即可增加压缩空气的储量，延长气动阀门的可操作时间，以便更好的控制机组的状态。

1.6 应对全厂失电的事故处理程序

发生全厂失电事故以后，对应的机组状态特征是应急母线LHA和LHB上同时存在“电压丧失”，执行DEC规程，引导进入对应的事故规程H3，又细分为H3.1和H3.2，以指导运行人员在全厂失电后控制机组处于安全状态。处理过程可以分成三部分，即核蒸汽供应系统的操作;动力源的操作;供电恢复后的核蒸汽供应系统的操作。

机组余热排出系统与一回路隔离时发生全厂失电事故，应执行H3.1规程，应立即确认机组紧急停堆，隔离下泄管线，关闭蒸汽管线，确认ASG气动泵启动，尝试启动柴油机组等。之后稳定核蒸汽供应系统，即蒸汽发生器水位，一回路温度、压力，稳压器水位，维持轴封水的注入。此外还需对压缩空气、仪表控制执行相应的操作来稳定机组状态。在此期间不断尝试恢复电源系统，还可以将附加柴油机或相邻机组的柴油机通过LHT系统向一条应急母线供电。在厂内及厂外电源没有恢复的情况下，机组不能返回至正常运行状态。

余热排出系统与一回路连接时发生全厂失电事故，应执行H3.2规程。当一回路闭合时，处理方式类似于H3.1，当一回路开口时，根据最不利假设（停堆三天后，稳压器人孔打开，半管水位运行），在没有补水的情况下，大约1小时后堆芯会裸露。操纵员应及时操作，将乏燃料水池或换料水箱的水靠重力补充至一回路，以补偿蒸发。

2 结论

全厂失电的后果是十分严重的，如不能及时处理，可能會导致一回路冷却剂的外泄，发生LOCA事故，甚至会使堆芯损坏、熔化。在相应的应急设施的完善和投入运行后，很大程度上减轻了事故的后果。操纵员模拟机培训中也会有相应模拟演练，使操纵员有了较强的事故判断和处理能力，在应急规程的指导下，可以将事故的后果降至最低，达到设计要求，确保核安全。