一种适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的制作方法

本实用新型涉及电气设计领域，具体涉及一种适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统。
背景技术：
：福岛事件之后国家核安全局会同有关部委对运行和在建核电厂开展了核安全检查，检查结果表明：我国核电厂具备一定的严重事故预防和缓解能力，安全风险处于受控状态，安全是有保障的。但为了进一步提高我国核电厂的核安全水平，国家核安全局依据检查结果对各核电厂提出了改进要求。为了规范各核电厂共性的改进行动，国家核安全局组织编制了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求》(以下简称《通用技术要求》)，作为核电厂后续改进行动的指导性文件。在《通用技术要求》中，明确移动电源的功能要求为在丧失全部交流电源时(包括厂址附加柴油发电机)，应通过配置移动式应急电源为实施应急措施提供临时动力，以缓解事故后果，并为恢复厂内外交流电源提供时间窗口。此外，也应对移动电源的负荷进行分析，这些负荷至少应包括核电厂安全参数的监测和控制，必要的通讯、通风和照明，主泵密封和移动泵(当不采用自带动力的移动泵时)及其他临时设施的负荷需求。福岛事故表明极端外部事件能够导致核电厂长期丧失交流电源和丧失最终热阱。第三代先进压水堆核电厂具有较强的外部事件抵御能力，在极端外部事件下，第三代先进压水堆非能动安全系统不会由于长期丧失交流电源和丧失最终热阱而受到影响，仍然能发挥作用，在事故72小时内无需外部电源支持可以维持堆芯和乏燃料冷却。事故72小时后，在没有其他可用电源的情况下，可以通过两台辅助柴油发电机可以向1E级事故后监测、主控制室照明、主控制室和仪控间的通风设施、非能动安全壳冷却水箱、乏燃料池补水设施和其他必要的用电设备提供电源，一旦丧失辅助柴油发电机将导致上述事故72小时后的重要功能丧失。考虑福岛事件的经验反馈，为进一步消除剩余风险，设置低压移动电源作为辅助柴油发电机失效后的冗余供电手段。技术实现要素：本实用新型针对现有技术的不足，提出一种适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统。适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统包括：电源车、接口箱、电机启动及电源切换箱、电缆及布线通道(，低压移动电源的容量满足向选定机组的1E级事故后监测、主控制室照明、主控制室和仪控间的通风设施、非能动安全壳冷却水箱、乏燃料池补水设施和其他必要的用电设备提供电源的需要)。优选地，所述电源车是独立自持的系统，包括400V(三相、50Hz、G3级)柴油发电机、启动系统、燃油系统、润滑油系统、冷却系统、进排气系统、控制保护系统、励磁电压调节系统、配电系统、挂车系统、冷却水预热设施、油箱、在线补油设施；所述冷却水预热设施经配置以确保冷却水温度和润滑油温度满足启动要求，所述启动系统的蓄电池容量能在失去交流电力供应(浮充)最长72小时后，保证机组起动6次而不需要再充电；所述燃油系统采取保温设计，使得在失去加热72小时后系统内燃油温度仍在冷滤点温度之上；所述油箱经配置以满足机组满载运行8小时要求；所述在线补油设施经配置以确保低压移动电源满足长期连续运行需求；所述控制保护系统设置应急/试验选择装置，经配置以在应急运行时，闭锁除柴油发电机组安全运行的停机联锁保护(柴油机超速)外的其他常规停机联锁保护(；电源车设计提出严格的尺寸和重量控制要求，整套装置满足车辆牵引和直升机投送要求，电源车示意图参见图2和图3)。优选地，所述电源车配备一套车载配电盘，所述配电盘内设有发电机出口断路器；所述配电盘按电厂实际需用电负荷的数量设置馈线回路向现场设备供电；所述配电盘内还设置备用的三相四极插座和两极插座，以便抢险设备的临时取电，电源插座配有相适应的断路器；所述电源车还配置电缆接口，所述电缆接口与试验负载相连进行满负荷功率试验，经配置以确保在役期间定期试验的要求。优选地，其经配置以向事故72小时后相关负荷供电，在1E级交流UPS配电盘(B、C序列)增加移动电源接口，在辅助厂房内增加电机启动及电源切换箱，并在辅助厂房外墙上设置两个移动电源接口端子箱连接至移动电源的电缆；所述辅助厂房为抗震I类厂房，所述辅助厂房内的电缆桥架或增加的电缆管及支撑为抗震I类，电缆选用1E级电缆，仪控配电盘为1E级设备，电源接口端子箱按抗震I类设计。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：1、本实用新型提供的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统，适用于非能动先进压水堆的低压移动电源及其接入系统提供了辅助柴油发电机失效后的冗余供电手段，消除剩余风险，大幅度提高了非能动先进压水堆核电厂应对严重事故(福岛事件)的能力。2、本实用新型提供的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的低压移动电源具有较高的启动和运行的可靠性，可长期连续运行，在电厂遭遇极端外部事件下具有较高的可达性。3、本实用新型提供的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的低压移动电源接入系统结构简单、操作简便、迅速，具有很高的设防基准，对电厂可能遭遇的极端外部事件有较强的防御能力。4、本实用新型提供的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的低压移动电源可以在非能动先进压水堆核电厂事故72小时后向1E级事故后监测、主控制室照明、主控制室和仪控间的通风设施、非能动安全壳冷却水箱、乏燃料池补水设施和其他必要的用电设备提供电源。5、本实用新型提供的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的低压移动电源的设计考虑启动和运行的高可靠性以及长期连续运行的需要，同时还要确保其在电厂遭遇极端外部事件下的高可达性。6、本实用新型提供的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的低压移动电源的配电系统与接入设备正常配电回路实体隔离，不破坏原有配电系统的通道隔离要求，低压移动电源的配电系统采取车载模式确保其在电厂遭遇极端外部事件下的可用性。7、本实用新型提供的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的低压移动电源的接口箱和厂房内部接线设计考虑应对电厂可能遭遇的极端外部事件。附图说明图1为符合本实用新型优选实施例的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的示意图。图2为符合本实用新型优选实施例的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的电源车示意图。图3图2所示结构的另一角度示意图。图4为符合本实用新型优选实施例的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的电源车的配电系统示意图。图5为符合本实用新型优选实施例的适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统的电源车的接口箱示意图。1—柴油发电机组；2—移动电源箱体；3—电缆绞盘；4—挂车支撑；5—电缆接线箱。具体实施方式为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。如图1所示，适用于非能动先进压水堆的低压移动电源系统包括：电源车、接口箱、电机启动及电源切换箱、电缆及布线通道(，低压移动电源的容量满足向选定机组的1E级事故后监测、主控制室照明、主控制室和仪控间的通风设施、非能动安全壳冷却水箱、乏燃料池补水设施和其他必要的用电设备提供电源的需要)。优选地，所述电源车是独立自持的系统，包括400V(三相、50Hz、G3级)柴油发电机、启动系统、燃油系统、润滑油系统、冷却系统、进排气系统、控制保护系统、励磁电压调节系统、配电系统、挂车系统、冷却水预热设施、油箱、在线补油设施；所述冷却水预热设施经配置以确保冷却水温度和润滑油温度满足启动要求，所述启动系统的蓄电池容量能在失去交流电力供应(浮充)最长72小时后，保证机组起动6次而不需要再充电；所述燃油系统采取保温设计，使得在失去加热72小时后系统内燃油温度仍在冷滤点温度之上；所述油箱经配置以满足机组满载运行8小时要求；所述在线补油设施经配置以确保低压移动电源满足长期连续运行需求；所述控制保护系统设置应急/试验选择装置，经配置以在应急运行时，闭锁除柴油发电机组安全运行的停机联锁保护(柴油机超速)外的其他常规停机联锁保护(；电源车设计提出严格的尺寸和重量控制要求，整套装置满足车辆牵引和直升机投送要求，电源车示意图参见图2和图3)。优选地，所述电源车配备一套车载配电盘，所述配电盘内设有发电机出口断路器；所述配电盘按电厂实际需用电负荷的数量设置馈线回路向现场设备供电；所述配电盘内还设置备用的三相四极插座和两极插座，以便抢险设备的临时取电，电源插座配有相适应的断路器；所述电源车还配置电缆接口，所述电缆接口与试验负载相连进行满负荷功率试验，经配置以确保在役期间定期试验的要求。优选地，其经配置以向事故72小时后相关负荷供电，在1E级交流UPS配电盘(B、C序列)增加移动电源接口，在辅助厂房内增加电机启动及电源切换箱，并在辅助厂房外墙上设置两个移动电源接口端子箱连接至移动电源的电缆；所述辅助厂房为抗震I类厂房，所述辅助厂房内的电缆桥架或增加的电缆管及支撑为抗震I类，电缆选用1E级电缆，仪控配电盘为1E级设备，电源接口端子箱按抗震I类设计。1.低压移动电源系统设计当核电厂发生严重事故，丧失全部交流电源时，电源车在72小时内就位，利用挂车支撑使电源车平稳固定在停泊点，并将车体可靠接地。将车载软电缆卸下，电缆两端分别连接挂墙接口箱和电源车接口箱上对应的快速接口。检查无误后按指令启动柴油发电机，达到额定频率电压后，操作车载配电系统按需要向1E级事故后监测、主控制室照明、主控制室和仪控间的通风设施、非能动安全壳冷却水箱、乏燃料池补水设施和其他必要的用电设备提供电源。2.低压移动电源柴油发电机及辅助系统设计低压移动电源柴油发电机容量根据所带载设备容量进行计算，即向核岛非放射性通风系统中的主控室辅助风机A/B、B/C序列仪表间辅助风机、电动风阀，以及主控室照明、B/C序列事故后监测系统设备、PCS再循环泵A/B、氢点火器及其监测仪表设备供电。低压移动电源的容量可确保PCS再循环泵A/B直接启动时其瞬时电压降小于20％。低压移动电源的电源车是独立自持的系统，由柴油发电机、启动系统、燃油系统、润滑油系统、冷却系统、进排气系统、控制保护系统、励磁电压调节系统、配电系统和挂车系统等部分组成。柴油发电机的发电机与柴油机采用联轴节直接相联，安装在同一公共底座上，机组外壳可靠接地。柴油机采用多缸、直列或V型、水冷、四冲程柴油机，发电机采用自通风、防滴水保护型式同步发电机，设置空间加热器，防止内部出现凝露现象。发电机接地制式采用中性点不接地方式，并设置绝缘监测装置。对于启动系统，柴油发电机组采用24V或12V电启动，可以自动与手动启动，机组本身具有应急手动启动与停机装置。机组运行时，由柴油机驱动的充电发电机对启动蓄电池进行浮充；在机组停止运行时，通过电源车箱体上配置的市电充电装置，向发电机组启动蓄电池充电，维持蓄电池处于满充状态。电源车的启动蓄电池容量可在失去交流电力供应最长72小时后，保证机组起动6次而不需要再充电，柴油发电机控制系统供电的单独设置蓄电池，不共用机组启动蓄电池。对于燃油系统，电源车箱体内设置油箱(底座油箱)，油箱预留日常加油管接口，允许机组运行时在线补充燃油，油箱容量应能满足机组满载运行8小时所需。移动式交流发电机应设置电动补油装置及补油接管，当需要补油时可通过该接管向机带油箱在线补油；为避免过补油，机带油箱应设置液位指示以及高、低液位报警装置。润滑油系统应集成在柴油机上，包括机带滑油泵、滑油精滤器、粗滤器、管路、阀门和控制设备。机带滑油泵应有足够的流量确保主轴承、曲柄销、凸轮轴轴承、阀动机构、摇臂和其他关键运动部件获得足够的润滑。润滑油也用于活塞冷却。滑油滤器应为多滤芯连续全流式，并采用合适的过滤介质。在核电厂设计环境温度下，柴油机具备冷起动性能。系统滑油储量可保证柴油机7天连续运行而无需补油，润滑油系统的设计允许机组运行时在线补油。柴油机采用闭式循环水冷，添加乙二醇进行防冻保护。冷却系统包括机带水套水循环泵、温控阀、膨胀水箱、散热器和风机。机带循环水泵应具有足够的容量，在机组运行的各种稳态和瞬态工况条件下，均能将水套水的温升限制在合适的范围之内。温控阀应能保持柴油机水套水处于稳定的温度范围，其选型和容量应能保证实现预期的功能。散热器应能维持水套水处于要求的温度范围内。散热器风机采用皮带驱动。对于皮带驱动风机，设计上考虑在一根风机皮带损坏时，仍能连续正常运行。为使机组在低温时能够顺利启动，为机组设置了缸套水预热装置。冷却系统应提供冷却剂就地液位指示。柴油机配置一个或多个干式、可更换滤芯的空气滤清器。排气系统包括排气管、排气波纹管、消音器，其中消声器及排气管的设计应满足排气背压的相关要求，并进行隔热防火处理。裸露在外的排气管，设置防雨措施。柴油机转速和负荷控制系统包含配套的电子调速器及执行机构，以实现机组全范围转速控制。设置单独的超速保护装置独立于调速器，用于防止调速器不起作用而导致飞车事故发生。发电机励磁系统采用无刷励磁方式。励磁系统应能保证电压波动最小化，并且在异步电动机起动和加速过程中保持发电机输出电压在可接受范围内，满足机组的瞬态运行要求。电压调节器能高速、连续工作，并且能够保持正常运行时电压波动在合理的范围内。机组配套的控制屏提供手动启动机组的功能，可自动监测机组的运行，提供机组的报警、保护功能，控制屏面板上提供机组运行全部参数的指示表，便于直观地查看机组状态。控制屏包含下列控制功能：●操作控制开关，包括运行/停车/自动/复位；●带手动复位功能的紧急停机按钮；●电压调节电位计；●转速精确控制电位计。控制屏向机组提供下列参数指示：柴油机参数发电机参数柴油机转速，r/min输出交流电压，Vac起动直流电压，Vdc输出交流电流，A滑油压力，kPa频率，Hz冷却剂温度，℃输出有功功率，kW运行时间，h输出无功功率，kVAR燃油储量，L额定功率百分比润滑油出机温度，℃功率因数当机组运行期间发生故障时，柴油机控制系统应能触发停机动作，以免机组损坏。控制为主动式，设备通过电触点通电跳闸停机。压力和温度报警控制设置在停机控制之前，并且提供紧急停机报警。柴油机保护系统与跳闸相结合。机组设置下列报警和保护功能：机组应设置应急/试验选择装置，以便在机组应急运行时，闭锁除柴油发电机组安全运行的停机联锁保护(柴油机超速)外的其他常规停机联锁保护。3.低压移动电源车载配电系统设计电源车内应配有输出配电盘，向下游负荷供电。配电盘进线电源为380/220V，50Hz交流电源，三相四线制，母线额定电流为400A。配电盘进线以及馈线断路器数量以及额定电流值见图2和图3，断路器额定开断容量应不小于10kA。配电盘上应配有与输出电缆相配套的接插件，以方便连接输出电缆。箱体内部应设置电缆绞盘及附件，电缆的线径应能满足发电机组额定功率所需线径要求，电缆应采用阻燃软电缆，电缆应为耐温90℃的低烟无卤阻燃电缆，卖方提供的电缆应提供电缆厂家该规格型号的相关测试报告。为满足载流量要求以及临时接线的便利性，输出电力电缆按电缆在空气中最大载流量配置。电力电缆要求采用铜芯绝缘软电缆，电缆截面为2x25mm2、3x10mm2以及3x35mm2，以选择应适应不同负载容量的供电要求。电缆载流量应大于极端条件下最大可能输出电流，同时电缆具备一定的耐磨、耐油、耐温、阻燃性能。电缆外表层应标注使用的额定电压，标称截面积或额定电流。发电机组输出端和电源车输出端必须标明符合国家标准的相线名称，箱体内布置的电力电缆的两端必须有不小于200mm长的颜色标记。A相线用黄色标记，B相线用绿色标记，C相线用红色标记，中性线N用褐色或淡蓝色标记。输出电缆规格与数量见图4，每根出线电缆长度应至少为100米。输出电缆两端应配有相应的快速接头，连接至外部电源接口箱以及电源车内配电盘。快速接头应与外部电源接口箱以及电力电缆和电缆接插件相配套，确保电缆两端能够快速可靠连接。控制配电系统：移动式交流发电机至少配备一套配电装置，配电装置内应设有发电机出口断路器，配电系统设置要求见图2和图3。配电盘内应至少配有九个馈线断路器向现场设备供电。此外，配电装置内至少包括三相四极插座，两极插座，电源插座配有相适应的断路器。三相四极插座接线的相序应按顺时针方向排列(面向插座)，两极插座接线满足左零右火的接线规范。为了确保机组服役期间定期试验的要求，还应提供可以与试验负载相连进行满负荷功率试验所需的电缆接口。4.低压移动电源挂车及车载辅助系统设计挂车底盘的选择：挂车底盘采用前轮轮式转向，转向总角度在±90度之间。车厢与挂车底盘的连接应牢固可靠，车厢的纵向中心平面与底盘的纵向中心平面应重合，其对称度公差在车厢全长范围内不大于5mm。挂车配备相应支撑装置。支撑腿固定在挂车大梁，使用时支撑腿向下伸出触地，将车身顶起，使挂车的大部分(或全部)重量由支撑腿支撑，保持车体的平稳，减轻车辆弹簧钢板的负载。使用完毕，支撑腿向上收起，离地有足够的高度，保证有充分的离地高度，确保行车安全、保护轮胎及设备的安全。四只支腿应带有锁定保护，在不平的路面使用时按高度差进行调平。电源车的应配备可靠的接地装置，其接地电阻应不大于4Ω。车辆底盘、发电机组外壳、厢体，配电柜、油箱等通过专用电缆线连接，并通过接地线汇集于一处。挂车配有专用的接地装置，接地装置标有规定的符号或图形。接地装置包括长度不少于50m，截面积不小于35mm2的带绝缘护套接地线以及可连接到厂区接地网的接地夹。挂车箱体内部配置防爆直流照明和防爆交流电源插座及相应配电箱，发电机组的日常操作在箱体内部和外部均可完成，操作控制屏各监测仪表表面的照度不低于20lx。车厢内布置的发电机组电力电缆必须有专用的布线通道。布线通道应具有电缆保护、绝缘、防积水功能。挂车的总重量(含箱体等附件)不宜超过5吨。车厢能防雨、防尘、隔热、防火、防锈，在降雨条件下作业时，车顶、侧壁、门和窗不应有渗漏现象。挂车车体上设置吊耳(可承受整车重量)，方便设备整体起吊。5.低压移动电源接口箱设计接口箱及其配套设备为金属封闭式、挂墙明装，柜前安装、维护和操作，接口箱外形示意图见图5。电缆快速接头插座固定在移动电源接口箱内，并配有指示灯以显示回路是否处于接通状态，插座外壳防护等级不低于移动电源接口箱。6.原有供电系统改造及内布线通道的设计由于移动电源需向事故72小时后相关负荷供电，所以需在既有的1E级交流UPS配电盘(IDSB-EA-2与IDSC-EA-2，布置在辅助厂房100m标高层面)新增接入移动电源的接口，并在辅助厂房Q轴交9.1至11轴区域外墙上设置两个移动电源接口端子箱连接至移动电源的电缆。在B,C序列72小时蓄电池调压变压器下游的1E级交流UPS配电盘(IDSB-EA-2和IDSC-EA-2，布置在辅助厂房100m标高层面)上各设置一个电源接口，通过电缆将该接口连接至辅助厂房外墙处。在非能动安全壳冷却系统再循环泵的电源转换箱处增设一路移动电源接口，并通过电缆将其引至辅助厂房外墙。新增VBS-EP-001A/B切换箱，并设置一路移动电源接口，为事故72小时后需要运行的VBS设备供电。在辅助厂房外墙的恰当位置设置电源接口端子箱，低压移动电源通过该端子箱实现向事故72小时后设施供电。辅助厂房为抗震I类厂房，辅助厂房内的电缆桥架或增加的电缆管及支撑为抗震I类，电缆选用1E级电缆，电缆敷设满足的独立性和通道隔离要求，仪控配电盘为1E级设备，电源接口端子箱按抗震I类设计，如此可确保供配电系统可用。所有电缆/电缆管进出辅助厂房外墙和电源接口端子箱处均采取防火和防水封堵。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3