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【內(nèi)容摘要】

本文結(jié)合工程設(shè)計經(jīng)驗，對核電廠BOP的用電負(fù)荷進(jìn)行了分析，整理歸納了低壓配電系統(tǒng)的供配電方式;并介紹了低壓配電系統(tǒng)的主要設(shè)備特性，以及控制、保護(hù)和運行方式。

【關(guān)鍵詞】

負(fù)荷分類;供配電方式;設(shè)備特性;控制方式;保護(hù)方式;運行方式

核電廠BOP(BalanceofPlant，核電廠配套設(shè)施)既不屬于核島，也不屬于常規(guī)島，但要保證核電廠的安全運行，BOP是必不可少的配套設(shè)施。BOP的子項一般有幾十個，主要有:除鹽水生產(chǎn)廠房、制氯站、壓空機房、檢修車間、實驗廠房、廢物、廢水處理廠房和綜合廊道等。目前，國內(nèi)M310機組的核電廠中，BOP各子項內(nèi)用電設(shè)備均為～220/380V。同時，按照各子項間的位置關(guān)系和用電負(fù)荷大小，僅在個別子項內(nèi)設(shè)置變壓器，周圍各子項由該變壓器供電。以福清1、2機組為例，BOP子項約為50個，設(shè)置變壓器的子項為10個。在設(shè)有變壓器的各子項中，低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計不僅需要考慮本子項的用電情況，還需考慮周圍子項的用電情況，涉及內(nèi)容較多，系統(tǒng)非常復(fù)雜。本文以除鹽水廠房為例，對該子項的用電負(fù)荷、低壓配電系統(tǒng)的供配電方式、控制方式和保護(hù)方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一、用電負(fù)荷分析

(一)負(fù)荷分類。

由于BOP設(shè)施與核電廠的運行無直接關(guān)系，其功能不直接影響核電機組的運行，不直接涉及核安全的有關(guān)內(nèi)容，因此，BOP的用電負(fù)荷均為核電廠公用負(fù)荷。核電廠用電負(fù)荷分類與GB50052中的負(fù)荷分級無對應(yīng)關(guān)系，需要根據(jù)各子項內(nèi)具體情況設(shè)置供電回路。

(二)負(fù)荷計算及負(fù)荷分配。

1．負(fù)荷計算。BOP各子項用電設(shè)備較多，基本以泵、風(fēng)機、空調(diào)和照明等主要用電負(fù)荷，以除鹽水廠房為例，用電設(shè)備如下:泵、電動閥;風(fēng)機、空調(diào)、加熱器;蓄電池充電器，UPS旁路柜;照明設(shè)備;PLC;周圍子項的用電設(shè)備等。采用需要系數(shù)法，進(jìn)行負(fù)荷計算，視在功率約為1，203kVA，需在該子項內(nèi)設(shè)置變壓器。

2．負(fù)荷分配。除鹽水廠房為核電廠公用負(fù)荷，但該廠房工藝系統(tǒng)有兩條除鹽水生產(chǎn)線，相互備用，任何一條水線均滿足核電廠運行的需要。根據(jù)工藝專業(yè)的要求，兩條水線用電設(shè)備不能引自同一個低壓母線段。為此，在除鹽水廠房內(nèi)設(shè)置兩臺800kVA的變壓器，分別向兩段低壓母線供電，不設(shè)置聯(lián)絡(luò);兩段低壓母線分別向不同的工藝水線用電設(shè)備放射式供電，并向周圍子項提供～220/380V電源。此外，根據(jù)工藝要求，部分BOP子項可設(shè)一段低壓母線，如洗衣機房等，此處不再贅述。

二、供配電方式

(一)供電電源。

BOP用電設(shè)備均屬于核電站公用負(fù)荷，各變壓器中壓電源均引自中壓公用母段。除鹽水廠房兩臺變壓器中壓電源分別引自9LGIA、9LGIB，9LGIA、9LGIB分別由兩路廠外電源供電。

(二)配電方式。

各子項均采用放射式配電。以除鹽水廠房為例，在每臺變壓器旁緊鄰并排布置一組低壓主配電盤，每組由若干面低壓抽屜柜組成，由抽屜單元向泵、風(fēng)機、電動閥、加熱器、蓄電池充電器、UPS旁路柜、照明和周圍子項供電。根據(jù)GB50052－09第7．0．3條，當(dāng)用電設(shè)備為大容量，或負(fù)荷性質(zhì)重要，或在有特殊要求的車間、建筑物內(nèi)，宜采用放射式配電，其優(yōu)點是:配電線路故障互不影響，供電可靠性較高，配電設(shè)備集中，檢修比較方便。

三、設(shè)備特性

(一)變壓器。

變壓器容量一般為630kVA、800kVA、1，000kVA和1，250kVA，變壓器選用三相環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，低壓側(cè)中性點直接接地并引出。變壓器的主要特性參數(shù)如下:一次額定電壓:6．6kV;二次額定電壓:400V;頻率:50Hz;環(huán)境溫度:+5℃到50℃;阻抗電壓:4%或6%;接線方式:DYn11。

(二)母線。

母線在配電盤中水平和豎直安裝，主要參數(shù)如下:額定電壓:400V;額定絕緣電壓:1000V;頻率:50Hz;水平母線的額定電流:≥1，600A(≤800kVA);≥2，000A(1，000kVA);≥2，500A(1，250kVA);垂直母線的額定電流:≥1，400A;短路耐受電流:≥35kA(有效值)。

(三)配電盤。

每個配電盤可包括下列單元:電纜連接小室;電壓監(jiān)測單元;裝配隔離開關(guān)熔斷器組/接觸器抽出式單元;裝配斷路器的抽出式單元。

(四)抽屜單元。

配電盤共有三種類型的抽屜單元:

1．電壓監(jiān)測單元。電壓監(jiān)測主要用于檢測三相母線電壓、電流和單相接地故障電流，主要包括以下電氣設(shè)備:兩個低電壓繼電器，通過切斷110VDC直流母線開關(guān)，可斷開所有帶接觸器的饋線回路;一個接地故障繼電器，延時輸出無源干接點，用于向DCS報警和斷開相應(yīng)中壓電源;一個零序電流互感器，監(jiān)測變壓器及三相母排的接地故障電流;一個多功能表及其熔斷器;三個相電壓指示燈及其熔斷器;三個電流互感器。

2．隔離開關(guān)熔斷器組/接觸器型饋線單元。隔離開關(guān)熔斷器組/接觸器型饋線單元主要用于泵、風(fēng)機、電動閥、加熱器等的供電及自動控制。主要包括以下電氣設(shè)備:aM型熔斷器;電動機綜合保護(hù)器;接觸器。

3．?dāng)嗦菲餍宛伨€單元。斷路器型饋線單元主要用于向附近子項次配電盤、子項內(nèi)照明箱和大于315A的電動機回路提供電源和自動控制。

四、控制方式

主配電盤的控制和保護(hù)回路采用直流110V，直流電源引自各子項設(shè)置的直流配電系統(tǒng)。變壓器的通斷通過中壓柜F－C回路實現(xiàn)就地手動和DCS遠(yuǎn)程控制。次配電盤的進(jìn)線斷路器采用就地手動控制。泵、風(fēng)機、電動閥等工藝用電設(shè)備均可實現(xiàn)各子項內(nèi)PLC控制和就地手動控制。

五、保護(hù)方式

(一)變壓器的保護(hù)。

1．過負(fù)荷保護(hù)。變壓器過負(fù)荷保護(hù)由6．6kV中壓側(cè)的綜合保護(hù)裝置提供，低壓側(cè)不設(shè)置保護(hù)。變壓器過負(fù)荷保護(hù)定值一般為1．33In(In為中壓側(cè)變壓器額定值)。

2．過流保護(hù)。變壓器的過流保護(hù)由6．6kV中壓側(cè)熔斷器提供，低壓側(cè)不設(shè)置保護(hù)。

3．單相接地故障保護(hù)。變壓器低壓側(cè)中性點安裝一個零序電流互感器，用于檢測單相接地故障電流，通過380V電壓監(jiān)測單元內(nèi)的延時接地故障繼電器實現(xiàn)接地故障保護(hù)。設(shè)兩個限值，第一限值為50A，延時1S后，接地故障報警，第二限值為0．6In(In為低壓側(cè)變壓器額定值)，保護(hù)動作于變壓器6．6kV饋線接觸器開斷。零序電流互感器的安裝位置

(二)主配電盤三相母線的保護(hù)。

1．短路保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)。低壓側(cè)不設(shè)置，由中壓側(cè)F－C回路提供。

2．低電壓保護(hù)。通過兩個低電壓繼電器監(jiān)測到AB和AC線電壓低于0．7Un時，電壓監(jiān)測單元向DCS報警“小室故障”，同時，切斷直流控制母線開關(guān)，斷開所有的帶接觸器的饋線回路。

(三)隔離開關(guān)熔斷器組/接觸器型饋線單元的保護(hù)設(shè)置。

1．短路保護(hù)。短路保護(hù)由熔斷器來完成，熔斷器為aM型，只斷短路電流，不斷過載電流。

2．過載保護(hù)。過載保護(hù)由電動機綜合保護(hù)器來實現(xiàn)。另外，加熱器回路也采用隔離開關(guān)熔斷器組/接觸器型饋線單元，但不設(shè)置過載保護(hù)。

3．單相接地故障保護(hù)。由電動機綜合保護(hù)器實現(xiàn)接地故障保護(hù)。

(四)斷路器型饋線的保護(hù)設(shè)置。

1．短路和過載保護(hù)。短路和過載保護(hù)由斷路器本體的熱磁脫扣器來實現(xiàn)。

2．單相接地故障保護(hù)。負(fù)荷為配電箱、配電柜照明箱的饋線回路需要設(shè)接地故障保護(hù)，通過饋線回路中的漏電繼電器實現(xiàn)接地故障保護(hù)，整定值為1A，0．8S或0．3A速斷。

六、運行方式

(一)正常運行。

在正常運行時，中壓柜對每組配電盤相應(yīng)容量的變壓器供電，配電盤再將三相380V，50Hz的交流電饋電給其連接的負(fù)荷。

(二)瞬態(tài)運行。

低壓交流系統(tǒng)的瞬態(tài)有下列幾種情況:短路;單相接地故障;三相母線低電壓。

1．短路。三相母線短路:相應(yīng)的中壓側(cè)熔斷器熔斷。主配電盤饋線回路短路:饋線回路中的熔斷器熔斷或斷路器跳閘。

2．單相接地故障。第一階段向DCS報警;第二階段，通過閉合干接點觸發(fā)6．6kV相應(yīng)側(cè)的接觸器斷開。隔離開關(guān)熔斷器組/接觸器型饋線的單相接地故障:由電動機綜合保護(hù)器斷開相應(yīng)回路。斷路器型饋線單相接地故障:由漏電繼電器觸發(fā)分勵脫扣器，斷開斷路器。

3．三相母線低電壓。通過兩個低電壓繼電器監(jiān)測兩個線間電壓低于0．7Un時，切斷直流控制母線開關(guān)，使所有的帶接觸器的饋線回路斷電。

七、結(jié)語

通過核電廠BOP的工程經(jīng)驗，本文剖析了核電廠BOP的用電負(fù)荷分析、供配電方式、設(shè)備特性以及控制、保護(hù)和運行方式。

作者：賈福辰 張旭 賈園 單位：中國核電工程有限公司河北分公司

【參考文獻(xiàn)】

［1］王厚余．低壓電氣裝置的設(shè)計安裝和安裝(第三版)

［2］GB50052－2009供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

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