AP1000核島倒送廠用電分析

李劍，趙瑩，謝曉東，趙忠民

（國核工程有限公司，上海 200233）

AP1000核島倒送廠用電分析

李劍，趙瑩，謝曉東，趙忠民

（國核工程有限公司，上海 200233）

以實現(xiàn)AP1000核島中壓和低壓負載中心受電為目標(biāo)，確定了核島倒送電的研究方法。圍繞控制功能的實現(xiàn)開展研究，確定了核島倒送廠用電基本電儀系統(tǒng)范圍，從工程管理的角度總結(jié)了倒送電期間設(shè)計、采購、建造各環(huán)節(jié)需要關(guān)注的問題，有針對性地提出了改進意見，推動了AP1000核島倒送電節(jié)點的實現(xiàn)。

核島；倒送電；低壓負載中心；電廠控制系統(tǒng)；非1E級直流和UPS系統(tǒng)；主交流電源系統(tǒng)

0 引言

在AP1000核電站建設(shè)過程中，實現(xiàn)電廠倒送電是核島工程建設(shè)從建安向調(diào)試過渡的重要標(biāo)志。根據(jù)外圍電網(wǎng)配套情況和現(xiàn)場的施工進度，以某依托項目為例，廠區(qū)倒送電建設(shè)主要分為2個階段：第1階段，將廠區(qū)的備用高壓電網(wǎng)電力通過電纜溝引至氣體絕緣組合電器設(shè)備（GIS）開關(guān)站，然后通過電纜引至常規(guī)島一側(cè)的備用變壓器完成10 kV電壓變換，為常規(guī)島及核島中壓柜提供電力；第2階段，中壓柜向核島和常規(guī)島負載中心及下級負載提供電力［1-2］。

第1階段的常規(guī)島側(cè)負載送電與火電站并無本質(zhì)區(qū)別，設(shè)計、建造及調(diào)試等方面的技術(shù)相對比較成熟［2-4］。由于該AP1000三代核電依托項目是世界首堆，核島建設(shè)管理在建安進度、采購物項、設(shè)計固化等方面均存在進度、質(zhì)量等制約條件，決定了第2階段的核島倒送電是項目現(xiàn)場一個具有挑戰(zhàn)性的綜合性節(jié)點［5］。面對錯綜復(fù)雜的各種信息，如何理清工程建設(shè)主線，根據(jù)現(xiàn)場實際情況合理調(diào)配資源、優(yōu)化進度，實現(xiàn)這個綜合性節(jié)點，是工程建設(shè)者需要思考的現(xiàn)實問題。因此，探究核島區(qū)域倒送電對指導(dǎo)和支持現(xiàn)場建安和調(diào)試工作意義重大。

1 核島倒送電范圍

為了使電能輸送至核島低壓負載中心，需要對相關(guān)中壓、低壓開關(guān)柜的保護、控制以及支持系統(tǒng)開展研究，進而確定核島倒送電相關(guān)電儀系統(tǒng)的范圍，為現(xiàn)場建安、調(diào)試工作的開展指明方向，具體分為3步。

（1）根據(jù)核島電氣單線圖確定倒送電用中壓、低壓負載中心電氣盤柜的范圍。

（2）結(jié)合原理圖以及電纜管理軟件SCM中的電纜敷設(shè)票和端接票，確定中、低壓盤柜繼電保護和控制所需的儀控設(shè)備范圍。

（3）最后分析儀控設(shè)備外圍電氣支持系統(tǒng)，從而得到基本倒送廠用電電儀系統(tǒng)范圍。

實現(xiàn)倒送電節(jié)點，除了上述電儀系統(tǒng)外，還需要其他相關(guān)專業(yè)或系統(tǒng)的支持與配合，如暖通空調(diào)、消防安全、通信、照明系統(tǒng)等，以保證設(shè)備及系統(tǒng)功能正常。此外，核島受電范圍常常會受制于上游設(shè)計進度、現(xiàn)場施工進度、設(shè)備到貨時間、臨時措施配套情況以及常規(guī)島和核島進度匹配等因素。

2 核島倒送電電儀系統(tǒng)

2.1 確定核島中、低壓電氣盤柜

針對該依托項目的廠區(qū)規(guī)劃和核島電氣單線圖，在電廠建設(shè)和實現(xiàn)倒送電期間，將廠區(qū)的備用高壓電網(wǎng)電力通過電纜溝引至GIS開關(guān)站，然后引至常規(guī)島一側(cè)的備用變壓器，完成10 kV電壓變換后，通過位于附屬廠房東側(cè)外墻上的共箱母線（主發(fā)電系統(tǒng)）進入核島附屬廠房的中壓柜ECS-ES-1，ECS-ES-2以及常規(guī)島相關(guān)中壓柜［4］。核島中壓柜ECS-ES-1，ECS-ES-2通過干式變壓器連接8段低壓母線，即低壓負載中心ECS-EK-11～14，ECS-EK-21～24。完成核島中壓和低壓負載中心的受電，即可為下一階段各設(shè)備單體調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試提供電力，最終實現(xiàn)電廠的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和發(fā)電。

2.2 保護和控制用電儀系統(tǒng)

上述中、低壓電氣盤柜的狀態(tài)采集和控制由電廠控制系統(tǒng)（PLS）完成。AP1000的PLS采用Ovation平臺的分布式控制系統(tǒng)，確保PLS正常運行的Ovation平臺主要包括Ovation網(wǎng)絡(luò)、控制器、I／O模件及用戶界面（工作站）。與被控設(shè)備直接連接的是遠程I／O模件（RIO），RIO通過硬線與上述盤柜連接，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理，并通過Ovation網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制器（DPU）。DPU收到所有相關(guān)信息后進行運算和判斷并生成控制／聯(lián)鎖指令，該指令通過網(wǎng)絡(luò)傳送至相應(yīng)的RIO，由RIO將DPU的指令下達至現(xiàn)場被控設(shè)備［6］。

PLS工作電源來自非1E級直流和不間斷電源（UPS）系統(tǒng)（EDS）的支持。根據(jù)設(shè)計單線圖，低壓負載中心ECS-EK-13，ECS-EK-23負責(zé)向EDS提供電源。這2個負載中心通過母聯(lián)斷路器關(guān)聯(lián)，其單體調(diào)試工作與其他6個負載中心可以獨立，當(dāng)上級開關(guān)柜調(diào)試完成后，即可先行調(diào)試這2個低壓負載中心的母聯(lián)開關(guān)和機柜。除此之外，倒送電電氣盤柜安裝結(jié)束后，還需要設(shè)定相應(yīng)盤柜的SEL綜合保護及EDS設(shè)備的整定值，以完成對系統(tǒng)和設(shè)備的各種保護。

通過分析中、低壓盤柜原理圖及外部電纜，可以確定與核島倒送電相關(guān)的RIO機柜共6個，倒送電需要投運的電氣盤柜受控單元見表1。由表1可知，RIO的數(shù)據(jù)需要DPU的處理，因此與其相對應(yīng)的4個DPU也需要在倒送電期間投運，以保證核島倒送電功能的實現(xiàn)。

2.3 儀控機柜外圍支持系統(tǒng)

圍繞上述確定的儀控系統(tǒng)設(shè)備，其外圍電氣支持系統(tǒng)為EDS，該EDS由4組相似的電池組及配套電氣設(shè)備組成［7］。以其中1組EDS直流蓄電池組為例，分析電氣原理圖和電纜，得到該組核島倒送電用低壓盤柜負載框圖（如圖1所示）。

表1 核島倒送電控制關(guān)系

圖1 典型EDS低壓盤柜負載圖

如圖1所示，400 V低壓負載中心ECS-EK向EDS的調(diào)壓變壓器和直流充電器供電，進而為PLS盤柜提供電源，而PLS盤柜又提供了對中壓和低壓受電盤柜的控制，從而形成了功能完整的倒送電控制閉環(huán)。圖中部分DPU同時完成通風(fēng)、消防系統(tǒng)過的控制功能，現(xiàn)場可以根據(jù)通風(fēng)、消防設(shè)備的到貨狀態(tài)、施工進展情況決定是否采用臨時措施替代，因此相關(guān)PLS機柜并非必須投運。對其他3組EDS做類似分析，可以得到完整的支持PLS盤柜投運的電氣直流系統(tǒng)。結(jié)合第2部分的論述可知，完成核島倒送電需投運10個早期PLS機柜。

通過以上分析，得到了AP1000核島區(qū)域倒送廠用電需要投運的電氣控制系統(tǒng)（ECS），EDS和PLS的范圍，確定了相關(guān)設(shè)備所處的標(biāo)高、房間以及相關(guān)配套系統(tǒng)。該依托項目通過合理調(diào)配土建和安裝資源，優(yōu)化施工工序和移交、調(diào)試計劃，促進了核島倒送電節(jié)點的實現(xiàn)。

3 AP1000核島倒送電期間重點關(guān)注的問題

核島倒送電是一個綜合性節(jié)點，其工程管理也是一個動態(tài)過程，要求管理單位在了解事物客觀規(guī)律的前提下，根據(jù)設(shè)計發(fā)布情況、設(shè)備到貨時間、建安及調(diào)試狀態(tài)不斷調(diào)整施工進度計劃，以期在現(xiàn)有資源下獲得最佳效益。核島倒送電施工期間需要重點關(guān)注以下幾個問題。

3.1 EDS蓄電池到貨和施工進度匹配問題

EDS蓄電池的按期供貨和調(diào)試直接決定后續(xù)儀控機柜的投運和中壓柜的調(diào)試工作。蓄電池充電的時間間隔為6個月（儲存條件31℃以下）或4個月（儲存條件31℃以上），超出這個時間將出現(xiàn)蓄電池板硫酸鹽化，降低電池壽命和容量。因此，蓄電池及其充電器等相關(guān)設(shè)備的到場時間需視運輸、儲存及投運時機合理確定，以保證蓄電池到場后可以立刻安裝、調(diào)試，在蓄電池的充電間隔內(nèi)將EDS裝好后投運，避免現(xiàn)場倉庫補充充電作業(yè)。

3.2 電纜敷設(shè)設(shè)計

SCM是AP1000建設(shè)期間電氣導(dǎo)管、橋架和電纜等電氣大宗物項施工管理專業(yè)軟件，可實現(xiàn)作業(yè)票打印、工作業(yè)票信息錄入、多任務(wù)追蹤統(tǒng)計的功能?？紤]到AP1000電纜通道中電纜管和橋架使用頻率極高，且加電的大部分電纜將一直帶電運行，實際施工中通常對經(jīng)過同一路徑的電纜統(tǒng)一敷設(shè)，因此倒送電前期所要安裝的電纜數(shù)量遠多于完成倒送電功能所需的電纜數(shù)量，上游設(shè)計應(yīng)及早固化所有相關(guān)的電纜作業(yè)票。

3.3 電氣設(shè)備整定值的確定

倒送電電氣機柜的整定值設(shè)定是柜子投入運行的先決條件。在倒送電調(diào)試期間，往往會由于設(shè)計接口等原因?qū)е翬CS，EDS的整定值無法及時固化。因此，應(yīng)提前梳理倒送電所需的整定值清單，及時聯(lián)系設(shè)計方或廠家，督促其提供相關(guān)電氣設(shè)備的保護定值，支持現(xiàn)場的整定值設(shè)定工作。

3.4 設(shè)備與設(shè)計接口的匹配問題

采購物項到達現(xiàn)場后進行安裝時，往往會出現(xiàn)各種接口問題，如下進線預(yù)留土建孔洞大小、設(shè)計電纜彎曲半徑以及廠家柜子的內(nèi)部接線結(jié)構(gòu)尺寸之間的匹配問題。因此，應(yīng)對采購環(huán)節(jié)技術(shù)資料的互提和審核環(huán)節(jié)加強管理，確保生產(chǎn)廠家和上游設(shè)計在物理接口、功能參數(shù)等方面的一致性，從而促進現(xiàn)場的建安和調(diào)試進程。

3.5 設(shè)計優(yōu)化

EDS電氣設(shè)備靠墻放置于附屬廠房內(nèi)部，電纜施工空間局促，后續(xù)進行內(nèi)部檢修時需打開前面板，維修不便。建議后續(xù)項目的設(shè)計方考慮現(xiàn)場的可施工性和設(shè)備維護的便利性，對設(shè)備進行合理定位。

4 結(jié)束語

以核島中壓和低壓負載中心受電為目標(biāo)，提出了核島倒送電三步分析法，研究了相關(guān)電儀設(shè)備的功能關(guān)系，進而確定了AP1000核島倒送電基本電儀系統(tǒng)，明確了需要安裝的核島電儀設(shè)備范圍，通過資源調(diào)配和施工優(yōu)化有效指導(dǎo)了AP1000核島倒送電建安和調(diào)試工作；從工程管理的角度出發(fā)，總結(jié)了設(shè)計、采購、建造等環(huán)節(jié)需要重點關(guān)注的問題。相關(guān)研究方法、研究結(jié)果和建議具有一定通用性，可為后續(xù)項目提供參考。

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（本文責(zé)編：劉芳）

TM 623

：A

：1674-1951（2015）06-0074-03

李劍（1975—），男，山東淄博人，技術(shù)中心經(jīng)理，工程師，工學(xué)博士，從事電儀建造管理及設(shè)備國產(chǎn)化技術(shù)開發(fā)等方面的工作（E-mail：lj.zwy.sd＠163.com）。

2015-03-01；

2015-05-31

上海國核工程有限公司技術(shù)中心能力建設(shè)項目（滬J-2013-02）