某核电工程SBO柴油发电机组设备鉴定方案研究

摘要：全厂断电（StationBlockOut，SBO）柴油发电机组在全厂断电事故工况下，除作为水压试验泵的电源外，还为主控室和重要机柜间通风系统、安全壳环形空间通风系统、主泵相关电动阀门及非能动专用电源系统供电，保证控制室某些指示仪正常工作，并使单元机组运行必需的控制器可用，是核电厂的最后一道安全电源防线，其重要性不言而喻。为了确保设备的可靠性，某核电工程SBO柴油发电机组的安全分级为F-SC3（安全重要的非安全设备），且电气设备需要满足K3类鉴定要求。基于此，对某核电工程SBO柴油发电机组的鉴定要求和项目实施方案进行研究。

关键词：核电厂全厂断电柴油发电机组鉴定

ResearchonAppraisalPlansfortheEquipmentofSBODieselGeneratorSetsinaNuclearPowerProject

ZHENGTianZHOUYuanMAYiZHANGFeng

WuxiDivision，703ResearchInstitute，ChinaShipbuildingIndustryGroupCo.Ltd.，

Wuxi，JiangsuProvince，214151China

Abstract：IntheeventoftheaccidentconditionofStationBlockout（SBO），thedieselgeneratorsetnotonlyservesasthepowersourceforthehydraulictestpump，butalsoprovidespowersupplyfortheventilationsystembetweenthemaincontrolroomandtheimportantcabinetroom，theventilationsystemofcontainmentannulus，theelectricvalverelatedtothemainpumpandthe passivededicatedpowersupplysystem，soastoensurethenormaloperationofsomeindicatorsinthecontrolroomandmakethecontrollersnecessaryfortheoperationoftheunitavailable，whichisthelastlineofdefenseforasafepowersupplyinnuclearpowerplantsandhasself-evidentimportance.Inordertoensurethereliabilityofequipment，thesafetyclassificationoftheSBOdieselgeneratorsetinanuclearpowerprojectisF-SC3（safety-criticalnon-safetyequipment），andelectricalequipmentneedstomeettherequirementsofK3classification.Basedonthis，thisarticlestudiesthequalificationrequirementsandprojectimplementationplanoftheSBOdieselgeneratorsetofacertainnuclearpowerproject.

KeyWords：Nuclearpowerplant;Stationblockout;Dieselgeneratorset;Appraisal

• 主要技术要求

某核电工程全厂断电SBO（StationBlockOut）柴油发电机组在全厂断电事故工况下，除作为水压试验泵的电源外，还为主控室和重要机柜间通风系统、安全壳环形空间通风系统、主泵相关电动阀门及非能动专用电源系统供电，并保证控制室某些指示仪的工作，并使得单元机组运行必需的控制器可用，是核电厂的最后一道安全电源防线[1]。其安全等级为F-SC3，满足抗震I类要求，电气设备满足K3类鉴定要求。主要技术参数为：额定输出功率1000kW；额定电压400V；额定频率50Hz；功率因数0.8；瞬态电压调整率≤-15%～+20%；电压恢复时间特性≤1s；瞬态频率调整率≤±5%；频率恢复时间特性≤3s。

• 鉴定原则

对于通过了相关标准要求鉴定的供货设备，供货的设备本身不再进行鉴定试验，但必须提供相应的试验报告和证书[2]。

对于未通过鉴定的供货设备，按如下要求进行鉴定。首先，机组本体进行抗震试验鉴定，抗震类别为1类；其次，机械辅助设备进行抗震分析鉴定，抗震类别为1F类；再次，与SBO机组应急运行相关的电气辅助设备和发电机按K3类要求鉴定，鉴定流程符合《核电厂安全级电气设备鉴定》（GB/T12727-2017）的要求；最后，机组鉴定试验应符合《核电厂备用电源用柴油发电机组准则》（EJ/T625-2004）（不包含“老化”试验）中的要求。

• 鉴定方法
  • K3类鉴定

K3类鉴定主要针对的是电气设备，依据《核电厂安全级电气设备鉴定》（GB/T12727-2017）中第5.1节的要求，K3鉴定可通过型式试验、分析法或运行经验3种方法进行鉴定，这些方法可单独使用或任意组合[3]。

分析法鉴定要求对待鉴定设备进行合乎逻辑的评估或建立一个有效的数学模型，具有典型的试验数据或运行经验作为分析依据。

试验方法将依据《核电厂安全级电气设备质量鉴定试验方法与环境条件》（EJ/T1197-2007）中第6章K3类质量鉴定程序进行，主要完成热老化试验、交变湿热试验、振动老化试验、极限条件试验（适用于电气柜）、电磁兼容（EMC）试验（适用于电气柜）、抗震试验等试验项目。

• 抗震鉴定

抗震鉴定可以采用抗震试验、计算分析和试验/分析结合这三种方法[4]。

抗震试验推荐使用5%阻尼系数的要求反应谱进行抗震试验，抗震试验将进行5次1/2SSE地震鉴定试验和1次SSE地震鉴定试验。

分析计算在SL-2地震下使用的阻尼系数应不大于4%，在1/2SL2地震下选择阻尼系数应不大于2%。

• 机组型式试验

机组型式试验要求和方法依据《核电厂备用电源用柴油发电机组准则》（EJ/T625-2004）中第7.2节进行，主要包括以下试验项目包括负载能力试验、启动和加载试验和裕度试验。

• 鉴定实施方案
  • SBO柴油发电机组的总体构成

某核电工程SBO柴油发电机组本体的结构形式如下：柴油机、发电机均弹性安装于公用底座，发电机通过盘片联轴器与柴油机连接；柴油机自由端通过皮带驱动风冷散热器的风扇；公用底座直接安装在基础上。油罐，启动蓄电池组，排气消声器，机组控制柜，机组开关柜等根据厂房情况分开布置，通过管路和电缆连接，组成一套完整的SBO机组。

• 机组本体的鉴定实施方案

柴油机及附件、发电机、机旁控制箱、散热器和水套加热器等安装于机组公共底架上，是作为机组本体的主要组成部分。机组本体将进行抗震鉴定试验，抗震鉴定试验内容包括抗震试验前的样机性能试验；动态特性探查试验，测定结构的自振频率、振型和阻尼；（1/2SL-2）鉴定试验，进行5次（1/2SL-2）抗震试验；极限安全地震（SL-2）鉴定试验，进行1次（SL-2）抗震试验；抗震试验后的功能试验和最终检验。

发电机K3类鉴定采用组合法。参考发电机已有绝缘结构评定结果建立有效的数学模型，根据发电机运行工况和环境温度计算其预期寿命，在老化分析的基础上结合抗震试验完成K3类鉴定。

• 电气柜鉴定实施方案

电气柜的K3类鉴定采用试验法。鉴定试验内容包括性能试验、老化试验、抗震试验、EMC试验等，其中性能试验在老化和抗震前、后均应进行[5]。K3鉴定试验的具体步骤包括

首次检查、第一次电气柜性能试验、EMC试验、极限试验、环境试验、第二次电气柜性能试验、抗震试验（电气柜随机组本体一起进行抗震试验，抗震鉴定试验的内容参考第4.2节的内容）、第三次电气柜性能试验、试验完成后的检查。

• 蓄电池鉴定实施方案

本项目蓄电池选用经过K3类鉴定的产品，具备相关的K3类鉴定报告。将对K3鉴定报告进行比对分析，以确保经鉴定的经蓄电池可以适用于本项目。

• 机械辅助设备

日用油箱、阀门、辅助系统管道及管件作为柴油机的外围机械辅助设备，需要开展抗震鉴定，采用计算分析法。

• 机组型式试验

机组型式试验主要依据《核电厂备用电源用柴油发电机组准则》（EJ/T625-2004）的要求，机组型式试验项目和主要内容如下。

柴油发电机组处于正常的暖机备用状态，检查各运行参数正常并没有异常报警。在暖机备用状态下启动机组，稳定运行5min，突加加载程序规定的单步最大负载的1.1倍（cosφ=0.4，滞后）的试验负载，机组稳定后降负荷至空载，运行5min，该试验共进行2次，记录机组的电压和频率。

• 结语

SBO柴油发电机组核电厂重要的安全相关设备，按照本文要求的方法完成鉴定的SBO柴油发电机组能够保证在地震等事故工况下执行其预期的功能，以确保核电厂的安全。

参考文献

[1]翟晓满，王慈，李嘉.某工程SBO电源柴油发电机组设计优化方案[J].中国科技信息，2021（12）：65-66.

[2]张峰，姚硕，李文听.核电站1E级柴油发电机组设计[J].电工技术，2022（13）：173-174，179.

[3]刘春明.核级DCS系统鉴定方案设计与应用[D].西安：西安电子科技大学，2021.

[4]尤国英，叶昌铮，刘银芳.核电厂SBO柴油发电机组抗震分析[J].发电设备，2022，36（1）：22-26.

[5]袁冬英，尚恒.CAP系列核电站1E级仪控设备的鉴定方法[J].发电设备，2020，34（3）：196-199.