核電廠主泵供電設(shè)計(jì)探討

張宇東

摘? 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，環(huán)保已經(jīng)成為我國現(xiàn)階段各領(lǐng)域發(fā)展的首要前提。核電廠具有運(yùn)行成本低和排放量低的優(yōu)點(diǎn)，在我國可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展理念下，應(yīng)該受到我們的高度重視。本文就已有的理論知識基礎(chǔ)結(jié)合核電廠的實(shí)際例子對核電廠主泵供電設(shè)計(jì)進(jìn)行研討研究，提出合理的意見和建議，希望可以為核電廠今后的發(fā)展提供一定的幫助，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的增長和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，使人們的生活水平更高。

關(guān)鍵詞：主泵;核電廠;屏蔽電機(jī);供電回路

核電廠的主泵作為核電廠供電線路中的主要部件，直接影響到供電長的安全性能和經(jīng)濟(jì)效益。我們在進(jìn)行主泵的設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要先對設(shè)計(jì)的實(shí)際需求進(jìn)行深入研究，根據(jù)設(shè)計(jì)的需求進(jìn)行主泵線路的設(shè)計(jì)。有的核電廠為了減少運(yùn)行中可能出現(xiàn)的泄露情況選用了屏蔽電機(jī)主泵，這種主泵因?yàn)槿鄙僦鞅玫妮S封，可以有效對減少泄露的情況，使核電廠的運(yùn)行安全大大提升，為了滿足這種設(shè)計(jì)方式，對于主泵的功能需要根據(jù)變頻器進(jìn)行完成。

1 屏蔽電機(jī)主泵供電回路結(jié)構(gòu)

在核電廠的屏蔽電機(jī)主泵正常運(yùn)行的時(shí)候?？偣部梢园l(fā)出兩種情況的電能，一種是為了保證電廠運(yùn)行所需的電量，主要是通過電廠的升壓器進(jìn)行處理。另一種則是供給外部的電網(wǎng)，這種使通過升壓器進(jìn)行處理的。我們通過不同的中壓母線為每一臺主泵電機(jī)進(jìn)行供電，保證可以承擔(dān)每臺主泵電機(jī)的功率，使供電的穩(wěn)定性和安全性大大增加。即使出現(xiàn)失電的情況，也不會對核電廠的安全性能造成影響，所以我們通常狀況下使用中壓母線進(jìn)行主泵電機(jī)的供電運(yùn)行。

我們對某核電廠作為實(shí)際研究例子，我們以一個(gè)工作機(jī)組為例子進(jìn)行研究，該機(jī)組總用有四臺屏蔽電機(jī)主泵，兩個(gè)屏蔽電機(jī)主泵供應(yīng)一個(gè)蒸汽發(fā)電器。在該供電回路運(yùn)行時(shí)，主發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能可以通過主升壓變壓器進(jìn)行處理輸送到外電網(wǎng)外，還可以通過主升壓變壓器輸送到廠用變壓處理后供給中壓母線。

2 主泵供電回路斷路器設(shè)置和布置原則

我們在進(jìn)行供電回路的斷電器設(shè)置和布置時(shí)，首先需要考慮主泵的實(shí)際位置，考慮供電線路的整個(gè)回路所經(jīng)過的實(shí)際區(qū)域。根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)區(qū)域的安全性能和設(shè)計(jì)需求進(jìn)行斷路器的設(shè)置和布置。主泵一般設(shè)置在核島的安全殼內(nèi)，中壓母線則設(shè)置在常規(guī)島內(nèi)部，需要設(shè)置一個(gè)電氣的設(shè)備間用于中壓母線給主泵的供電用。因?yàn)樽冾l器體積較大等原因，變頻器不需要放置在核島內(nèi)，可以在常規(guī)島的區(qū)域設(shè)計(jì)一個(gè)專門的變頻器安裝區(qū)域。

為了保證設(shè)計(jì)及運(yùn)行的安全，需要設(shè)置合理的斷路器對主泵運(yùn)行的安全進(jìn)行保證，可以在出現(xiàn)意外事故的時(shí)候及時(shí)對主泵運(yùn)行進(jìn)行切斷，本文的選取一個(gè)1E級別的斷路器。為保證一個(gè)序列1E級電源的喪失不會影響1E級斷路器執(zhí)行其安全功能，每臺主泵供電回路需有2臺1E級斷路器串聯(lián)（CB2、CB3），這2臺1E級斷路器的1E級控制電源來自不同序列的1E級供電電源。由于不同安全序列之間需滿足電氣隔離和實(shí)體分隔的要求，因此每臺主泵的2臺1E級斷路器需布置在不同的房間。4臺主泵供電回路的CB2斷路器由同一序列的1E級控制電源供電，CB3由另一序列的1E級控制電源供電，因此所有CB2斷路器可布置在同一個(gè)房間，而所有CB3布置在另外一個(gè)房間。以CB2斷路器為例，幾臺主泵的CB2斷路器布置。

3 主泵控制要求

主泵供電回路中的常規(guī)島饋線斷路器CB1分、合閘命令由電廠控制系統(tǒng)發(fā)出，同時(shí)斷路器的狀態(tài)反饋信號也送至電廠控制系統(tǒng)。變頻器的正常運(yùn)行控制由電廠控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)，電廠控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線向變頻器送出斷路器合閘、起動、變頻器預(yù)充充電、變頻器開啟、變頻器停止等控制信號，并通過現(xiàn)場總線將主泵起動時(shí)的轉(zhuǎn)速要求信號送至變頻器，實(shí)現(xiàn)對主泵的起動過程控制。對于常規(guī)島的饋線斷路器CB1，為滿足多樣化控制的要求，另外有一路來自電廠多樣化驅(qū)動系統(tǒng)的分閘控制命令，用于在必要時(shí)分?jǐn)嘀鞅秒姍C(jī)的供電回路，作為保護(hù)和安全監(jiān)測系統(tǒng)分?jǐn)嘀鞅霉╇娀芈返闹匾a(bǔ)充。對于核島內(nèi)的2臺1E級斷路（CB2、CB3），由于需要執(zhí)行1E級的分?jǐn)喙δ?，因此相?yīng)的斷路器分、合閘命令需由保護(hù)和安全監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出。

4 主泵的啟動要求

我們在所有設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)和主泵的本身特性就行研究分析，采取合適的啟動技術(shù)，本文使用的是變頻器啟動。我們首先將主泵進(jìn)行反轉(zhuǎn)的操作，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到0轉(zhuǎn)速后，在進(jìn)行起動，我們可以將反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能力用到電網(wǎng)上，使能源的使用率達(dá)到最高。我們在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，要對主泵的速度進(jìn)行時(shí)刻監(jiān)督，保證只有在達(dá)到軸承持續(xù)運(yùn)行最低轉(zhuǎn)速時(shí)候才能進(jìn)行后續(xù)的操作，否則會使整個(gè)操作的無效化。我們通過對電廠真?zhèn)€控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作來控制變頻的起動。我們可以通過增加頻率的變化率減少了運(yùn)行的時(shí)間，對軸承持續(xù)運(yùn)行最低轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。一幫情況下，主泵在運(yùn)轉(zhuǎn)的5s內(nèi)可以達(dá)到軸承持續(xù)運(yùn)行最低轉(zhuǎn)速，如果沒有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)標(biāo)，則立刻停止對主軸的運(yùn)行，否則可能出現(xiàn)主軸損壞的現(xiàn)象發(fā)生。我們在對主泵的起動試驗(yàn)結(jié)束后，需要按照相應(yīng)的要求設(shè)置主泵的運(yùn)行功率，在后續(xù)運(yùn)行時(shí)保持相同的運(yùn)行功率。

5 主泵供電回路1E級斷路器電氣保護(hù)設(shè)計(jì)

因?yàn)閿嗦菲鲗γ颗_設(shè)備的保護(hù)設(shè)計(jì)都不相同，所以我們在進(jìn)行供電回路的安全設(shè)置也不一樣。

（1）位于常規(guī)島的CB1斷路器所接的負(fù)載為變頻器，因此線路保護(hù)設(shè)置過流保護(hù)、速斷保護(hù)和單相接地保護(hù)。（2）由于失去正常電源和優(yōu)先電源時(shí)需切換到備用變供電，因此母線失電的低電壓信號會導(dǎo)致CB1斷路器跳閘。對于變頻器，CB1斷路器可實(shí)現(xiàn)輸入電路的保護(hù)，因此根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范并結(jié)合系統(tǒng)的控制和保護(hù)要求，變頻器可設(shè)置輸入過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)、輸出瞬態(tài)過電壓保護(hù)、輸出過電流保護(hù)、輸出短路保護(hù)和電機(jī)超速保護(hù)。（3）串聯(lián)連接的2臺1E級斷路器的負(fù)荷是主泵屏蔽電機(jī)，而該電機(jī)為三相異步電機(jī)，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊和IEEE標(biāo)準(zhǔn)，電機(jī)需設(shè)置過電流保護(hù)、速斷保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、不平衡電流保護(hù)、不平衡電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)等。

6 結(jié)束語

使用核電廠進(jìn)行發(fā)電供電有著成本較低和排放量較小的優(yōu)點(diǎn)，適合我國可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展理念，需要我們的大力發(fā)展和高度重視，通過對核電廠的合理使用，可以有效降低電廠的運(yùn)行成本，還可以使我國的環(huán)境污染情況有所緩解。本文中的主泵選用了無軸封的結(jié)構(gòu)形式，可以有效減少泄露的情況，大大提高了核電廠的安全性能。本文通過對核電廠主泵供電回路的設(shè)計(jì)探討，希望可以為我國核電廠今后的發(fā)展提供幫助，促進(jìn)我國發(fā)電行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]陶果.核電廠主泵供電設(shè)計(jì)探討[J].電工技術(shù)，2018（11）.

[2]李天斌，沈偉，盧熙寧.核電站主泵轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性研究[J].水泵技術(shù)，2016（2）：1-5.

[3]汪海，孫勝，童明炎，等.核電站主泵水力部件運(yùn)輸容器設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2016（3）：183-187.