专利名称:反应堆断路器屏及其紧急停堆控制方法
技术领域：
本发明属于核电站反应堆保护技术领域：
，具体为一种执行反应堆保护系统跳闸命令的安全级电气设备， 即反应堆断路器屏及其紧急停堆控制方法。
背景技术：
核电站反应堆断路器屏，是安全级电气设备，为反应堆保护系统的组成部分。在核电站的运行中，需要断路器具有很高的可靠性和稳定性，既不能误动，更不能拒动。在岭澳一期、大亚湾和秦山二期等核电站的设计中，断路器屏采用四个断路器，其中两个为主断路器，在机组正常运行时主要是这两个断路器投入运行；另两个为旁通断路器，在主断路器进行定期试验或主断路器故障时投入运行。主断路器及旁通断路器分为两个系列，分别受反应堆保护系统(RPR)A、B系列停堆信号的控制。这种设计的特点是结构简单，但误停堆的概率相对较高。
发明内容
本发明的目的在于提供反应堆断路器系统以及基于该系统的紧急停堆控制方法，该装置结构简单，成本低，采用4对断路器进行串并联连接，具有合理的结构设计，在充分保证核电站安全的同时，极大的提高了运行的可靠性。
本发明的实现方案如下反应堆断路器屏，主要由8个按照控制信号分成四对的断路器构成，RPAIOOJA 和 RPA101JA 为一对，RPA200JA 和 RPA201JA 为一对，RPB100JA 和RPBlOlJA为一对，RPB200JA和RPB201JA为一对；所述四对断路器分别通过4个信号通道连接到反应堆保护系统；
所述8个断路器采用串并联方式，它们首尾依次串联的顺序为RPA100JA、RPA200JA、RPB101JA、RPB201JA、RPB200JA、RPB100JA, RPA201JA、RPAlOIJA ;其中，RPA200JA 和RPB101JA的连接点与RPA100JA和RPA101JA的连接点连接，RPB201JA和RPB200JA的连接点与RPB100JA和RPA201JA的连接点连接，且RPA100JA和RPA200JA的连接点连接有棒电源系统、并接收来自棒电源系统的电源，RPB200JA和RPB100JA的连接点连接有棒控系统、并向棒控系统输入电源。
反应堆保护系统包括RPR紧急停堆系统A系列和RPR紧急停堆系统B系列，RPR紧急停堆系统A系列引出的2个信号通道分别为通道I和通道III ；RPR紧急停堆系统B系列引出的2个信号通道分别为通道II和通道IV ； RPA100JA和RPA101JA受通道I的输出信号控制；RPA200JA和RPA201JA受通道III的输出信号控制；RPB100JA和RPB101JA受通道II的输出信号控制；RPB200JA和RPB201JA受通道IV的输出信号控制。
所述反应堆断路器屏中各断路器为电动操作型断路器。
基于上述反应堆断路器屏的紧急停堆控制方法，包括以下步骤
信号输入步骤为当核电站一旦发生危害反应堆安全运行的事故，由反应堆保护系统通过与之相连的信号通道向相对应连接的断路器发出紧急停堆信号，断路器接收到紧急停堆信号后断开；
断电步骤为当至少2个信号通道发出紧急停堆信号时，反应堆断路器断开，则棒电源系统与棒控系统之间的连接供电线路断开，棒控系统中控制棒驱动机构的动力电源被切断；
停堆步骤为在重力作用下，所有停堆棒和调节棒都迅速掉入堆芯，反应堆实现紧急停堆。
反应堆紧急堆系统作为反应堆保护系统的一部分，包括设置在棒控系统和棒电源系统的连接线路上作为分断开关装置的反应堆断路，以及用于控制反应堆断路器屏中各个断路器跳闸的保护信号采集、逻辑处理和输出部分。
断电步骤，当满足四取二逻辑设置或四取三逻辑设置或四取四逻辑设置时，反应 堆断路器屏断开，则棒电源系统与棒控系统之间的连接供电线路断开，棒控系统中控制棒驱动机构的动力电源被切断；
四取二逻辑设置为在通道I、通道III、通道II和通道IV这四个通道中，任意两个通道向反应堆断路器屏输入的跳闸控制信号为紧急停堆信号；
四取三逻辑设置为在通道I、通道III、通道II和通道IV这四个通道中，任意三个通道向反应堆断路器屏输入的跳闸控制信号为紧急停堆信号；
四取四逻辑设置为在通道I、通道III、通道II和通道IV这四个通道中，四个通道都向反应堆断路器屏输入的跳闸控制信号为紧急停堆信号。
目前，在核电站的设计中，对反应堆的安全性和可靠性提出了更高的要求。此外，反应堆保护系统通常采用数字化系统，输出信号的试验(包括停堆断路器的试验)设计成手动起动后自动完成。本发明相比四个断路器的方案，更适合数字化系统的要求，可以有效降低误停堆概率，提高系统的可用性，且更便于以后的定期试验。
具体的来说其设计原理和结构为反应堆断路器屏的电气连接在控制棒驱动机构的棒电源系统和棒控系统之间。其功能是核电站一旦发生危害反应堆安全运行的事故，由反应堆保护系统发出紧急停堆信号，触发反应堆断路器屏中的断路器跳闸。断路器打开后，控制棒驱动机构动力电源被切断，在重力作用下，所有停堆棒和调节棒都迅速(约2秒)掉入堆芯，反应堆实现紧急停堆。
本发明设计的设备采用4对断路器，断路器按控制信号分成四对，RPA100JA和RPAlOIJA 为一对，以此类推，即 RPA100JA 和 RPA101JA 为一对，RPAIOOJA 和 RPA101JA 受通道I的输出信号控制；RPA200JA和RPA201JA为一对，受通道III的输出信号控制；RPB100JA和RPBlOlJA为一对，受通道II的输出信号控制；RPB200JA和RPB201JA为一对，受通道IV的
输出信号控制。
RPR紧急停堆系统A系列和RPR紧急停堆系统B系列各自有2路控制通道，每个系列控制2对断路器，断路器分别由相应系列的反应堆保护系统的机柜进行控制。反应堆保护系统的每个通道分别控制放置在相应断路器屏内的一对断路器。
RPA100JA、RPA101JA、RPA200JA、RPA201JA由RPR紧急停堆系统A系列的停堆信号控制，RPBIOOJA, RPBlOlJA、RPB200JA、RPB201JA由RPR紧急停堆系统B系列的停堆信号控制，基于上述断路器的组合，一对断路器受到通道信号控制后，脱扣不会触发反应堆停堆，只有满足四取二逻辑设置或四取三逻辑设置或四取四逻辑设置时，才会触发反应堆停堆。[0014]断路器采用电动操作型断路器，具有3极，不带任何热磁保护。断路器只作为一个分断开关，而不是一个保护装置。
本发明的优点在于本发明采用4对断路器，只有在至少2对断路器同时断开，才会造成反应堆停堆，因此极大地降低了误停堆概率，提高系统的可用性。且不需要操作人员到就地进行操作。定期试验时，只需在控制室操作相应的试验按钮就可完成I对断路器的定期试验，操作非常方便。同时4对断路器的控制电路是完全一致的，运行和检修都非常方便。
图I为本发明结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图I所示。反应堆断路器屏，主要由8个按照控制信号分成四对的断路器构成，RPAIOOJA 和 RPAlOIJA 为一对，RPA200JA 和 RPA201JA 为一对，RPBIOOJA 和 RPB101JA 为一对，RPB200JA和RPB201JA为一对；所述四对断路器分别通过4个信号通道连接到反应堆保护系统；
所述8个断路器采用串并联方式，它们首尾依次串联的顺序为RPA100JA、RPA200JA、RPBlO I JA, RPB201JA、RPB200JA、RPBIOOJA, RPA201JA、RPAlO IJA ;其中，RPA200JA 和RPB101JA的连接点与RPA100JA和RPA101JA的连接点连接，RPB201JA和RPB200JA的连接点与RPB100JA和RPA201JA的连接点连接，且RPA100JA和RPA200JA的连接点连接有棒电源系统、并接收来自棒电源系统的电源，RPB200JA和RPB100JA的连接点连接有棒控系统、并向棒控系统输入电源。
反应堆保护系统包括RPR紧急停堆系统A系列和RPR紧急停堆系统B系列，RPR紧急停堆系统A系列引出的2个信号通道分别为通道I和通道III ；RPR紧急停堆系统B系列引出的2个信号通道分别为通道II和通道IV ； RPA100JA和RPA101JA受通道I的输出信号控制；RPA200JA和RPA201JA受通道III的输出信号控制；RPB100JA和RPB101JA受通道II的输出信号控制；RPB200JA和RPB201JA受通道IV的输出信号控制。
所述反应堆断路器屏中各断路器为电动操作型断路器。
基于上述反应堆断路器屏的紧急停堆控制方法，包括以下步骤
信号输入步骤为当核电站一旦发生危害反应堆安全运行的事故，由反应堆保护系统通过与之相连的信号通道向相对应连接的断路器发出紧急停堆信号，断路器接收到紧急停堆信号后断开；
断电步骤为当至少2个信号通道发出紧急停堆信号时，反应堆断路器断开，则棒电源系统与棒控系统之间的连接供电线路断开，棒控系统中控制棒驱动机构的动力电源被切断；
停堆步骤为在重力作用下，所有停堆棒和调节棒都迅速掉入堆芯，反应堆实现紧急停堆。
在通道I、通道III、通道II和通道IV这四个通道中，任意两个通道向反应堆断路器屏输入的跳闸控制信号为紧急停堆信号；可实现紧急停堆。
在通道I、通道III、通道II和通道IV这四个通道中，任意三个通道向反应堆断路器屏输入的跳闸控制信号为紧急停堆信号；可实现紧急停堆。
在通道I、通道III、通道II和通道IV这四个通道中，四个通道都向反应堆断路器屏输入的跳闸控制信号为紧急停堆信号。可实现紧急停堆。
目前，在核电站的设计中，对反应堆的安全性和可靠性提出了更高的要求。此外，反应堆保护系统通常采用数字化系统，输出信号的试验(包括停堆断路器的试验)设计成手动起动后自动完成。本发明相比四个断路器的方案，更适合数字化系统的要求，可以有效降低误停堆概率，提高系统的可用性，且更便于以后的定期试验。
具体的来说其设计原理和结构为反应堆断路器屏的电气连接在控制棒驱动机构的棒电源系统和棒控系统之间。其功能是核电站一旦发生危害反应堆安全运行的事故，由反应堆保护系统发出紧急停堆信号，触发反应堆断路器屏重的断路器跳闸。断路器打开后，控制棒驱动机构动力电源被切断，在重力作用下，所有停堆棒和调节棒都迅速(约2秒)掉入堆芯，反应堆实现紧急停堆。
本发明设计的设备采用4对断路器，断路器按控制信号分成四对，RPA100JA和RPAlOIJA 为一对，以此类推，即 RPA100JA 和 RPA101JA 为一对，RPAIOOJA 和 RPA101JA 受通道I的输出信号控制；RPA200JA和RPA201JA为一对，受通道III的输出信号控制；RPB100JA和RPBlOlJA为一对，受通道II的输出信号控制；RPB200JA和RPB201JA为一对，受通道IV的
输出信号控制。
RPR紧急停堆系统A系列和RPR紧急停堆系统B系列各自有2路控制通道，每个系列控制2对断路器，断路器分别由相应系列的反应堆保护系统的机柜进行控制。反应堆保护系统的每个通道分别控制放置在相应断路器屏内的一对断路器。
RPA100JA、RPA101JA、RPA200JA、RPA201JA由RPR紧急停堆系统A系列的停堆信号控制，RPBIOOJA, RPBlOlJA、RPB200JA、RPB201JA由RPR紧急停堆系统B系列的停堆信号控制，基于上述断路器的组合，一对断路器受到通道信号控制后，脱扣不会触发反应堆停堆，只有满足四取二逻辑设置或四取三逻辑设置或四取四逻辑设置时，才会触发反应堆停堆。
断路器采用电动操作型断路器，具有3极，不带任何热磁保护。断路器只作为一个分断开关，而不是一个保护装置。
本发明采用的断路器的基本特性如下额定电压690V (运行电压260V);频率50Hz ;额定电流1000A ;切断的最大负载400kVA (COScD=O. 25)，负载由给高电感线圈供电的可控硅组成。额定短路接通能力105kA，峰值；额定短时(I秒)电流42kA，有效值；电动耐受电流121 kA,峰值；试验和信号电压110V直流和48V直流；断路器不设热磁保护。断路器配置带手动备用储能的电气控制装置。
断路器配有两个瞬时跳闸脱扣器Ca) 一个分励脱扣器；(b) 一个低电压脱扣器。
从接到跳闸信号到熄灭电弧的最大切断时间不超过150ms，其电流在100A和1000A之间变化。
当电压保持在33. 6V以上时，断路器的低电压脱扣器不会断开。每台断路器装设了运行用的专用继电器。每台断路器设有5个辅助双投触头，2个常开触头和2个常闭触
头。、[0033]断路器都是插入型，并且有一个“试验”位置。此外，它还装有5个显示断路器是否在插入位置的双投开关和I个显示断路器是否在试验位置的双投开关。
每台断路器是可以互换的。每台断路器装有一个有效工作的机械计数器。该计数器将统计两个维修周期之间的工作次数。计数器的有效数字至少4位，从0000计数到9999。每台断路器应装一个防护罩以防外来物进入。
断路器抗震性要求如下断路器屏为安全级设备，在地震期间和地震之后能完成其应有的功能。
断路器可靠性如下每个断路器的非安全故障率3. 2 X IO-4 ;安全故障率每年2· 8Χ1(Γ3。
该发明的主要特点是采用4对断路器进行合理的串并联连接，真正实现了至少四取二控制逻辑功能。此外，由于采用至少四取二逻辑设置，只有在至少2对断路器同时断 开，才会造成反应堆停堆，因此极大地降低了误停堆概率，提高系统的可用性，且更便于以后的定期试验。
4个断路器方案与本发明方案相比，本发明具备下列优点对于4个断路器方案而言，采用4个断路器。正常运行时，2个主断路器串联连接运行，2个旁路断路器断开。只要I个误动就会造成反应堆停堆。且在主断路器定期试验时，需要操作人员到就地进行操作，即先将被试主断路器对应的旁路断路器进行通断试验，然后再插入旁路断路器到运行位置，然后再抽出被试主断路器到试验位置进行定期试验。操作非常繁琐，容易出现误操作。同时主断路器和旁路断路器的控制电路有很大差异，旁路断路器的控制电路相对较复杂，增加了运行和检修人员的工作量。而对于本发明方案而言，采用4对断路器。只有在至少2对断路器同时断开，才会造成反应堆停堆，因此极大地降低了误停堆概率，提高系统的可用性。且不需要操作人员到就地进行操作。定期试验时，只需在控制室操作相应的试验按钮就可完成I对断路器的定期试验，操作非常方便。同时4对断路器的控制电路是完全一致的，运行和检修都非常方便。
反应堆断路器屏的控制电源为48VDC和110VDC。断路器分别由相应系列的控制电源供电。
48VDC电源主要用于控制回路，110VDC电源用于断路器的储能电机。为了提供供电可靠性，在正常运行期间，由设置在控制室内的操纵按钮手动控制四对断路器闭合。断路器的跳闸可以通过位于控制室内的保护操纵按钮(每个系列一个)手动控制，也可以通过反应堆保护系统自动控制。
断路器的跳闸由两个线圈来完成一个分励跳闸线圈；一个低电压线圈。由48V直流电源给两个线圈供电。手动跳闸指令将激励两个线圈，自动跳闸指令仅仅控制低电压线圈。
断路器的断开或抽出信号、电源存在信号、低电压跳闸信号以及分励跳闸信号将反馈到RPR机柜，用于联锁或报警。
每次可对一对断路器进行这些试验。由于断路器采用四取二逻辑设置，因此这些试验不会影响反应堆运行。
反应堆断路器屏是核电站最重要的安全设备之一，对保证核电站安全、稳定地运行起到了极为重要的作用。本发明设计的断路器屏可用于二代加核电站，也可用于ΑΡ1000电站中。
如上所述，则能很好的实现本发明。
权利要求
1.反应堆断路器屏，其特征在于主要由8个按照控制信号分成四对的断路器构成，RPAIOOJA 和 RPAlOIJA 为一対，RPA200JA 和 RPA201JA 为一対，RPBIOOJA 和 RPB101JA 为ー对，RPB200JA和RPB201JA为ー对；所述四对断路器分别通过4个信号通道连接到反应堆保护系统； 所述8个断路器采用串并联方式，它们首尾依次串联的顺序为RPA100JA、RPA200JA、RPB101JA, RPB201JA、RPB200JA、RPBIOOJA, RPA201JA、RPAlOIJA ;其中，RPA200JA 和RPB101JA的连接点与RPA100JA和RPA101JA的连接点连接，RPB201JA和RPB200JA的连接点与RPBIOOJA和RPA201JA的连接点连接，且RPAIOOJA和RPA200JA的连接点连接有棒电源系统、并接收来自棒电源系统的电源，RPB200JA和RPB100JA的连接点连接有棒控系统、并向棒控系统输入电源。
2.根据权利要求
I所述的反应堆断路器屏，其特征在于反应堆保护系统包括RPR紧急停堆系统A系列和RPR紧急停堆系统B系列，RPR紧急停堆系统A系列引出的2个信号通道分别为通道I和通道III ;RPR紧急停堆系统B系列引出的2个信号通道分别为通道II和 通道IV ； RPA100JA和RPAlOIJA受通道I的输出信号控制；RPA200JA和RPA201JA受通道III的输出信号控制；RPB100JA和RPB101JA受通道II的输出信号控制；RPB200JA和RPB201JA受通道IV的输出信号控制。
3.根据权利要求
I所述的反应堆断路器屏，其特征在于所述反应堆断路器屏中各断路器为电动操作型断路器。
4.基于上述反应堆断路器屏的紧急停堆控制方法，其特征在于包括以下步骤 信号输入步骤为当核电站一旦发生危害反应堆安全运行的事故，由反应堆保护系统通过与之相连的信号通道向相对应连接的断路器发出紧急停堆信号，断路器接收到紧急停堆信号后断开； 断电步骤为当至少2个信号通道发出紧急停堆信号时，反应堆断路器断开，则棒电源系统与棒控系统之间的连接供电线路断开，棒控系统中控制棒驱动机构的动力电源被切断； 停堆步骤为在重力作用下，所有停堆棒和调节棒都迅速掉入堆芯，反应堆实现紧急停堆。
专利摘要
本发明公开了一种反应堆断路器屏及其紧急停堆控制方法，反应堆断路器屏，主要由8个按照控制信号分成四对的断路器构成，RPA100JA和RPA101JA为一对，RPA200JA和RPA201JA为一对，RPB100JA和RPB101JA为一对，RPB200JA和RPB201JA为一对。本发明采用4对断路器，只有在至少2对断路器同时断开，才会造成反应堆停堆，因此极大地降低了误停堆概率，提高系统的可用性。且不需要操作人员到就地进行操作。定期试验时，只需在控制室操作相应的试验按钮就可完成1对断路器的定期试验，操作非常方便。同时4对断路器的控制电路是完全一致的，运行和检修都非常方便。
文档编号G21C7/36GKCN102737736SQ201210165437
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月25日
发明者刘文静, 刘飞洋, 李朋, 游洲, 韩勇 申请人:中国核动力研究设计院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan