秦山核電站安全電源可靠性的改進探討

摘 要 本文介紹了秦山核電站安全電源的作用、組成及正常運行方式，國家核安全法規(guī)對于核電站安全電源的相關規(guī)定。為了應對SBO （全廠斷電）工況，提出了增設高位AAC 電源（替代交流電源）和移動AAC 應急電源，將有效地提高電廠縱深防御能力，使電廠的CDF（堆芯熔化概率）大大降低。

關鍵詞 安全電源；可靠性；改進；探討

中圖分類號 TL423 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0152-02

核電廠的安全電源是給反應堆專設安全設施等1E級（核1級）負荷供電，為停堆、安全殼隔離、堆芯冷卻、安全殼和反應堆熱量導出以及防止放射性物質(zhì)泄漏的系統(tǒng)設備提供所需的電力。

秦山核電站安全電源原設計存在較多安全隱患，有多方面的原因，如設計、設備等。持續(xù)到反應堆第十一次換料大修為止，經(jīng)過電廠多次有針對性的變更改造，提高了安全電源的可靠性。

2011年3月11日，日本福島核電站事故再一次引起了對核電站安全的關注。對于核電站的安全電源提出了更高的要求。為了應對SBO（全廠斷電）工況，提出了增設高位AAC電源（替代交流電源）和移動AAC電源應急電源，將有效地提高電廠縱深防御能力，使電廠的CDF（堆芯熔化概率）大大降低。

1 秦山核電站安全電源的作用及組成

在廠外電源失電和（或）發(fā)生失水事故后，所有安全停堆所需的和在一段長時間內(nèi)排除反應堆余熱所需的所有專設安全設施設備由1E級交流電力系統(tǒng)提供交流電力。專設安全設施設備分為兩個通道（A、B），分別由6KV安全I、II段供電。

秦山核電站的安全電源由380 V安全I、II、III、IV段組成，它們的上級電源有3個：第一電源，高壓廠變，220 KV秦塘2P59線路、220KV秦躍2428線路、電廠發(fā)電機經(jīng)高壓廠變供6 KV工作段，6 KV工作段供6 KV公用段，再供6 KV安全段；第二電源，啟/備變，220 KV秦立2424線路經(jīng)啟/備變給6 KV公用段供電，由6 KV公用段再給安全段供電；第三電源（應急電源），應急柴油發(fā)電機，1號、3號柴油發(fā)電機分別供6KV安全I、II段，2號柴油發(fā)電機作為1#/3#的檢修備用。其安全電源供電順序為：正常運行由第一電源供電；當?shù)谝浑娫床豢捎脮r，通過快切裝置將6KV公用段自動切換到啟備變供電，即轉到第二電源供電；當?shù)诙娫匆餐瑫r不可用時，啟動應急柴油發(fā)電機，自動合閘到6 KV安全母線，按程序自動帶載。見圖1。

2 法規(guī)對于安全電源的規(guī)定

《核電廠安全電力系統(tǒng)準則》對于安全電源的規(guī)定：要求在運行模式1（功率運行），2（熱態(tài)零功率），3（熱停堆），4A（中間停堆）和4B（中間停堆）如不是全部可運行時，須在8小時內(nèi)使不可運行的母線恢復到可運行狀態(tài)，否則在此后的6小時內(nèi)至少轉到中間停堆A階段狀態(tài)，并在隨后的30小時內(nèi)降到冷停堆狀態(tài)。

3 安全電源后續(xù)改進可行性的探討

2011年3月11日，日本福島核電站事故再一次引起了對核電站安全的關注，對于核電站的安全電源提出了更高的要求。目前在役二代核電站，包括在建的三代EPR和已經(jīng)投產(chǎn)的三代ABWR，事故后無一例外都需要應急柴油機來做安全保障。如果發(fā)生嚴重事故伴生全廠失電，需要應急柴油機在3秒內(nèi)迅速啟動，為安全相關系統(tǒng)提供電力。主要是安注系統(tǒng)，向堆內(nèi)注水，保證堆芯冷卻不裸露在外。而柴油機不可用，往往也意味著離堆芯過熱超壓不遠了。而現(xiàn)役核電站，包括中國的二代加，柴油機都是低位布置，甚至把油箱還放在地下，大都無法抵御海嘯襲擊。雖然把現(xiàn)役的電廠都改成非能動在技術上完全不可能，但是可以考慮增加其他冷卻措施，或是增加備用電源。針對福島核電廠的事故進程，為了應對SBO （全廠斷電）工況，提出對安全電源的后續(xù)改進探討，探討增設高位AAC電源（替代交流電源）和移動AAC電源應急電源，將有效地提高電廠縱深防御能力，使電廠的CDF（堆芯熔化概率）大大降低。

3.1 增設高位AAC電源

3.1.1 高位AAC電源主要功能

高位AAC電源的主要功能是提高核電廠的縱深防御能力。具體的說，就是在全廠失電工況（SBO）下，向安全停堆有關負載提供充足、可靠的電力，保證堆芯的冷卻及余熱的排出，確保安全殼適當?shù)耐暾?；同時，向非安全的重要設備供電，避免重大設備損壞。

3.1.2 高位AAC電源電氣

高位AAC電源的基本功能是在電廠發(fā)生SBO時，對安全I段或安全II段母線供電。

高位AAC廠房規(guī)劃于秦山一期工程主廠區(qū)的南側，總高度約13.50 m，AAC電源額定電壓為6.3 kV，電源的容量為2400 kW。

3.1.3 高位AAC電源主接線方式

高位AAC電源主接線方式如圖2所示。圖中帶虛框部分為備選功能。

高位AAC電源經(jīng)出口斷路器與6 kV AAC母線相連，該中壓母線共有7路饋線。

3.1.4 系統(tǒng)運行AAC電源投入使用

在失去廠外電，且應急柴油機失效時，備用柴油發(fā)電機（AAC）投入運行。

3.2 增設移動AAC 應急電源

3.2.1 增設秦山核電站廠內(nèi)移動AAC 應急電源（移動式柴油發(fā)電車）

移動電源用于核電廠嚴重事故工況下在廠內(nèi)和廠外交流電源以及廠址附加柴油發(fā)電機（高位AAC電源）全部喪失時，通過配置的移動式應急電源為實施應急措施提供動力，以緩解事故后果，并為恢復廠內(nèi)外交流電源提供時間窗口。

秦山核電站廠內(nèi)移動AAC應急電源主要參數(shù)：移動電源的容量：2400 kW 額定電壓：6.3 kV

3.2.2 增設浙江省電力公司增援AAC應急發(fā)電車接入電源端口

經(jīng)與浙江省電力調(diào)度中心交流了解，現(xiàn)浙江省電力公司所屬嘉興電力局共有應急發(fā)電車9臺，每臺功率在200 kW～500 kW，在秦山核電站失去廠外電，且應急柴油機失效時，可申請浙江省調(diào)立即派嘉興電力局所屬的就近應急移動發(fā)電車開赴現(xiàn)場。必要時，省調(diào)還可直接指揮相鄰地區(qū)局如杭州局、湖州局都配有相應數(shù)量的發(fā)電車，可在2小時內(nèi)到達秦山核電核電站，接入移動電源端口。

4 結論

秦山核電站運行二十年來，由于設備不斷老化、故障率不斷升高，電廠通過多次大修進行設備更新改造，通過不斷改進安全電源相關設計和功能，大大增強了安全電源的可靠性，從而保證了電廠的安全、可靠運行。

應對秦山核電廠發(fā)生SBO事件行之有效的方法為增加一套非安全級高位AAC柴油發(fā)電機組和移動AAC電源。反應堆的安全由多方面因素決定，為了確保這些因素都得到考慮，增設AAC電源是行之有效的解決途徑?？梢杂行У靥岣唠姀S縱深防御能力，使電廠的CDF（堆芯熔化概率）大大降低。

參考文獻

[1]核電廠安全級電力系統(tǒng)準則GB 12788—2000[M].

[2]秦山核電站建設AAC電源的可行性研究[M].上海核工程研究設計院.

[3]秦山核電站最終安全分析報告（第8章電力 第16章技術規(guī)格書）[M].