RO《核電廠電氣原理與設(shè)備》單元04(課時(shí)07-08)核電廠的電氣主接線及廠用電

第四單元核電廠的電氣主接線及廠用電主要內(nèi)容一、一臺半斷路器接線的概念及其突出優(yōu)點(diǎn)二、單元接線的類型和特點(diǎn)三、封閉母線在核電廠的應(yīng)用四、核電廠廠用負(fù)荷的特點(diǎn)和要求五、核電廠的優(yōu)先電源六、廠用電接線七、廠用電接線實(shí)例4.1一臺半斷路器接線概念及優(yōu)點(diǎn)每一個(gè)回路經(jīng)一臺斷路器接至一組母線，分別接在兩組母線上的兩條回路之間裝有一臺半聯(lián)絡(luò)斷路器，在兩組母線之間形成一個(gè)三臺斷路器構(gòu)成的“斷路器串”。平均每條回路一臺半斷路器，所以稱一臺半斷路器接線，又稱2/3接線。4.1一臺半斷路器接線概念及優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1)具有高度的供電可靠性。當(dāng)母線發(fā)生短路故障時(shí)，只有與故障母線相連的母線斷路器跳閘，不影響任何回路供電。在事故與檢修相重合的情況下，停電回路數(shù)不會超過兩回。(2)運(yùn)行調(diào)度靈活。任何一回路停送電時(shí)互不影響，使運(yùn)行調(diào)度十分靈活。

特點(diǎn)4.1一臺半斷路器接線概念及優(yōu)點(diǎn)

(3)操作檢修方便。該接線中隔離開關(guān)僅作為隔離電器。當(dāng)任一組母線需要停電清掃或檢修時(shí)，回路不需要切換。任何一臺斷路器檢修，各回路仍按原接線方式運(yùn)行，也不需要切換。

缺點(diǎn)：

使用斷路器多，繼電保護(hù)復(fù)雜。

特點(diǎn)4.2單元接線的類型和特點(diǎn)適用于一條線路和一臺變壓器的變電所，高壓側(cè)沒有母線，接線簡單。采用三種方法來保護(hù)變壓器：1.由線路斷路器上的繼電保護(hù)裝置來保護(hù)，在變電所只裝一組隔離開關(guān)，供檢修變壓器用（圖a）；2.在變壓器的高壓側(cè)再裝一組跌落式熔斷器（圖b）；3.在變壓器高壓側(cè)裝斷路器（圖c）。線路—變壓器單元接線一般用于農(nóng)村變電所或用戶變電所。線路—變壓器單元接線4.2單元接線的類型和特點(diǎn)

在該種單元接線中，發(fā)電機(jī)和升壓變壓器直接連成一個(gè)單元，經(jīng)斷路器接至高壓母線。（a）是發(fā)電機(jī)—雙繞組變壓器單元接線（b）是發(fā)電機(jī)—三繞組變壓器單元接線

發(fā)電機(jī)-變電器單元接線4.2單元接線的類型和特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，由于不設(shè)發(fā)電機(jī)電壓母線，節(jié)省了不少斷路器，并且發(fā)電機(jī)和變壓器低壓側(cè)故障時(shí)短路電流較小。缺點(diǎn)：它的缺點(diǎn)是當(dāng)發(fā)電機(jī)或變壓器損壞或檢修時(shí)，整個(gè)單元將被迫停止工作。

特點(diǎn)4.2單元接線的類型和特點(diǎn)

采用兩臺發(fā)電機(jī)與一臺變壓器相連接組成，每一臺發(fā)電機(jī)都裝有斷路器和隔離開關(guān)，當(dāng)任一臺發(fā)電機(jī)要檢修或故障時(shí)，另一臺發(fā)電機(jī)仍可繼續(xù)運(yùn)行。有如下幾種分類。

發(fā)電機(jī)-變壓器擴(kuò)大單元接線4.2單元接線的類型和特點(diǎn)

圖（a）是發(fā)電機(jī)—雙繞組變壓器擴(kuò)大單元接線。這種接線應(yīng)用比較廣泛，但是發(fā)電容量較大時(shí)，如果在一臺發(fā)電機(jī)端口出現(xiàn)短路時(shí)，另一臺發(fā)電機(jī)的短路電流，加上變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)的短路電流數(shù)值很大，對發(fā)電機(jī)斷路器的選擇就會很困難。類型4.2單元接線的類型和特點(diǎn)圖（b）是發(fā)電機(jī)—分裂繞組變壓器擴(kuò)大單元接線。它由一個(gè)高壓繞組和兩個(gè)低壓的分裂繞組，兩個(gè)分裂繞組的額定電壓和額定容量相同，匝數(shù)相等。由于兩個(gè)分裂繞組有漏抗，所以兩臺發(fā)電機(jī)之間的電路中就有電抗，這樣，短路電流就能受到限制。4.2單元接線的類型和特點(diǎn)圖（c）是發(fā)電機(jī)—分裂電抗器單元接線。分裂電抗器有一個(gè)中間抽頭，接變壓器，分裂電抗器的兩個(gè)臂與發(fā)電機(jī)相連。4.2單元接線的類型和特點(diǎn)特點(diǎn)：

（1）接線簡單，運(yùn)行可靠，靈活，故障影響范圍??；

（2）設(shè)備元件少，維護(hù)工作量少；

（3）繼電保護(hù)簡單；

（4）主變故障影響發(fā)電機(jī)送電。4.3封閉母線在核電廠的應(yīng)用封閉母線的類型共相式、隔相式和分相式這里主要介紹分相式封閉母線

4.3封閉母線在核電廠的應(yīng)用（1）減少接地故障，避免相間斷路，離相封閉母線因有外殼保護(hù)可消除外界潮氣、灰塵以及外物引起的接地故障，母線采用分相封閉也杜絕相間斷路的發(fā)生；（2）消除鋼結(jié)構(gòu)發(fā)熱，離相封閉母線采用外殼屏蔽可從根本上解決鋼結(jié)構(gòu)感應(yīng)發(fā)熱的問題；（3）減少相間短路電動力，由于外殼上渦流和環(huán)流的雙重屏蔽作用使相間導(dǎo)體所受的短路電動力大為降低；4.3封閉母線在核電廠的應(yīng)用（4）提高運(yùn)行的安全可靠性。防止絕緣子結(jié)露同時(shí)采用測氫和測溫等裝置其測量信號可就地顯示或傳至DCS系統(tǒng)，提高運(yùn)行的安全可靠性，母線封閉后也為采用通風(fēng)冷卻創(chuàng)造了條件；（5）封閉母線由工廠成套生產(chǎn)，質(zhì)量有保證，運(yùn)行維護(hù)工作量小施工安裝簡便而且不需設(shè)置網(wǎng)欄簡化了對土建的要求條件；（6）外殼在同一相內(nèi)包括分支回路采用電氣全連式并采用多點(diǎn)接地使外殼基本處于等電位，接地方式大為簡化并杜絕人身觸電危險(xiǎn)。4.4核電廠廠用負(fù)荷特點(diǎn)和要求核電廠廠用電

在任何工況下（正?；蚴鹿使r），為電站的附屬設(shè)備提供安全可靠的電源，并為與核安全有關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備提供應(yīng)急電源，以保證核電站的安全運(yùn)行。4.4核電廠廠用負(fù)荷特點(diǎn)和要求廠用負(fù)荷如果按其電源的性質(zhì)來分，可分為交流廠用負(fù)荷和直流廠用負(fù)荷；如果按其電源的電壓等級來分，可分為高壓廠用負(fù)荷和低壓廠用負(fù)荷；而常見的分類方法是根據(jù)其在發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的作用和供電中斷時(shí)，對人身、設(shè)備及對電能生產(chǎn)造成的危害程度，分為以下幾類。廠用負(fù)荷分類4.4核電廠廠用負(fù)荷特點(diǎn)和要求根據(jù)對供電可靠性的要求，即對允許停電時(shí)間的要求，廠用負(fù)荷分為:第一類用戶:在核電廠的所有工況下，包括全廠失電的情況下，要求不間斷地連續(xù)供電，并且在反應(yīng)堆應(yīng)急保護(hù)動作之后，仍必須連續(xù)供電。這類負(fù)荷一般靠占流系統(tǒng)和交流不間斷電源系統(tǒng)來供電。第二類用戶:允許在一定的時(shí)間內(nèi)短時(shí)斷電，斷電的時(shí)間由安全或設(shè)備的安全性等條件來決定，并且在反應(yīng)堆應(yīng)急保護(hù)動作之后仍必須供電。第三類用戶:用電設(shè)備對供電的可靠性沒有特殊的要求，在備用電源自投的時(shí)間內(nèi)允許斷電，在反應(yīng)堆應(yīng)急保護(hù)動作后，并不要求必須供電。4.4核電廠廠用負(fù)荷特點(diǎn)和要求也正是根據(jù)不同設(shè)備對供電可靠性的要求，在核電廠的廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將其分為三種不同級別：（1）正常運(yùn)行供電系統(tǒng)，滿足第三類用戶的需要;（2）正常運(yùn)行可靠供電系統(tǒng)，滿足第二類用戶的需要，其中的直流和UPS系統(tǒng)滿足第一類用戶的需要;（3）應(yīng)急供電系統(tǒng)，滿足安全系統(tǒng)第二類用戶的需要，其中的直流和UPS系統(tǒng)滿足第一類用戶的需要。4.5核電廠的優(yōu)先電源在優(yōu)先電源可用時(shí)，優(yōu)先電源為安全停堆和安全系統(tǒng)供電。優(yōu)先電源可以在核電廠所有運(yùn)行方式下向安全級母線和非安全級母線供電。4.5核電廠的優(yōu)先電源（1）容量和能力優(yōu)先電源的每條線路都應(yīng)有足夠的容量和能力給所要求的設(shè)備供電，以保證：

a.預(yù)計(jì)運(yùn)行事件的后果不會超出規(guī)定的可接受的燃料元件設(shè)計(jì)限值和反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界設(shè)計(jì)條件；

b.在核電廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故中堆芯被冷卻，并且保持安全殼的完整性和其他必要功能;

c.在核電廠所有運(yùn)行工況下，每路優(yōu)先電源都應(yīng)能給預(yù)計(jì)同時(shí)出現(xiàn)的安全級最大負(fù)荷和非安全級負(fù)荷供電。

優(yōu)先電源的特點(diǎn)4.5核電廠的優(yōu)先電源（2）可用性在核電廠啟動和正常運(yùn)行期間，從輸電系統(tǒng)到安全級電力系統(tǒng)最少應(yīng)有兩條線路可以使用，以便按下述規(guī)定滿足事故期間、事故后和安全停堆的要求；a.可以將兩路優(yōu)先電源接到冗余的安全級母線；b.接線不應(yīng)損害優(yōu)先電源的獨(dú)立性要求；c.優(yōu)先電源的兩條線路直接連接到每條冗余的安全級母線上可以進(jìn)一步改善可用性；4.5核電廠的優(yōu)先電源d.某一設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故發(fā)生后幾秒鐘之內(nèi)，優(yōu)先電源最少應(yīng)有一條線路能自動給安全級母線供電；根據(jù)電廠安全分析證明能滿足要求的一段時(shí)間內(nèi)，優(yōu)先電源第二條線路應(yīng)可用；e.在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故發(fā)生后幾秒鐘之內(nèi)，應(yīng)有兩條線路能自動向安全級母線供電。4.5核電廠的優(yōu)先電源（3）獨(dú)立性

a.優(yōu)先電源向安全級電源供電的線路應(yīng)實(shí)體獨(dú)立，在運(yùn)行、假設(shè)事故和環(huán)境條件下使兩條優(yōu)先電源線路同時(shí)故障的可能性最?。ㄟ_(dá)到實(shí)際可行的程度）;

b.為了減少兩條優(yōu)先電源線路都同時(shí)故障的可能性，優(yōu)先電源的控制電路彼此之間以及與電力線路之間應(yīng)實(shí)體隔離達(dá)到實(shí)際可行的程度;

c.如果優(yōu)先電源的兩條線路共用一個(gè)輸出設(shè)備，那么應(yīng)進(jìn)行分析以證實(shí)共用設(shè)備的可靠性不低于該優(yōu)先電源其余部分的整體可靠性。4.6廠用電接線a.供電可靠、運(yùn)行靈活

b.接線簡單、清晰過多的備用元件會使接線復(fù)雜，運(yùn)行操作繁瑣，故障率反而增加，投資、運(yùn)行費(fèi)也增加。

廠用電接線要求4.6廠用電接線

c.廠用電源的對應(yīng)供電性本機(jī)、爐的廠用電源由本機(jī)供電，這樣，廠用系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只影響一臺發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，縮小了事故的范圍，接線也簡單。一個(gè)序列的負(fù)荷由相應(yīng)序列的母線供電。d.接線的整體性廠用電接線應(yīng)與發(fā)電廠電氣主接線密切配合，體現(xiàn)其整體性強(qiáng)。廠用電接線要求4.6廠用電接線發(fā)電機(jī)的總發(fā)電量包括廠用負(fù)荷消耗的電量（廠用電量）和向電網(wǎng)輸出的電量（上網(wǎng)電量）以及各種損耗的總和，因此，廠用電量的大小對發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性有著直接的重要影響。通常用廠用電率來表示這一數(shù)值的大小。廠用電率是指廠用負(fù)荷的耗電量（kw·h）與同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)電機(jī)的總發(fā)電量(kW·h）的比值，用百分?jǐn)?shù)來表示。廠用電率4.6廠用電接線確定廠用電的電壓等級，需從發(fā)電機(jī)的容量、電動機(jī)的容量范圍和廠用電源的引接方式等方面考慮。核電廠廠用電，一般均用兩級電壓，且大多為6kＶ及380／220V兩個(gè)等級。

廠用電壓等級4.6廠用電接線（1）60MW及以下機(jī)組，發(fā)電機(jī)電壓為10.5kV時(shí)，可采用3kV，發(fā)電機(jī)電壓為6kV時(shí)，可采用6kV；

（2）100-300MW的發(fā)電機(jī)組，宜采用6kV；

（3）容量為600MW及以上的發(fā)電機(jī)組可根據(jù)具體條件采用6kV一種或3、10kV兩種廠用電壓等級。

注意：在我國的火力發(fā)電廠中，實(shí)際應(yīng)用的廠用電壓等級中，6kV系統(tǒng)最為常見，其次為10kV，而3kV系統(tǒng)由解放前延續(xù)而來，目前應(yīng)用較少。高壓廠用電系統(tǒng)的電壓等級4.6廠用電接線低壓廠用系統(tǒng)應(yīng)包括交流廠用電和直流廠用電。（1）交流廠用電：

發(fā)電廠的交流低壓廠用電等級一般為380V或380/220V系統(tǒng)。主廠房內(nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)采用動力與照明分開供電方式，如動力網(wǎng)絡(luò)電壓為380V時(shí)，低壓廠用電壓宜采用380V，照明系統(tǒng)電壓為380/220V；如動力與照明混合網(wǎng)絡(luò)電壓為380／220V，則低壓廠用電壓為380/220V；輔助廠房的低壓廠用電壓均為380／220V。

低壓廠用電系統(tǒng)電壓等級4.6廠用電接線（2）直流電源：

a.在中小型發(fā)電廠直流系統(tǒng)中，通常只有220V一個(gè)電壓等級，作為直流動力和控制共同使用；

b.在大型機(jī)組中，往往采用220V和110V

兩個(gè)電壓等級，前者為動力電源，后者為控制電源。4.6廠用電接線

廠用電源的引接方式（1）從發(fā)電機(jī)出口母線引接

此方式適用于中小容量的發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)。廠用電接線方式4.6廠用電接線當(dāng)發(fā)電機(jī)出口設(shè)置發(fā)電機(jī)電壓母線，而此母線又與系統(tǒng)連接時(shí)，由于這段母線的可靠性較高，高壓廠用電源一般從此母線上通過高壓廠用變壓器引接。當(dāng)母線電壓與廠用電壓等級一致時(shí)，可直接由母線引接。為限制廠用母線上的短路電流，通過電抗器限流。4.6廠用電接線（2）從主變壓器低壓側(cè)引接

a.發(fā)電機(jī)額定功率為125kw及以下時(shí)，采用單元接線的引接。高壓工作電源一般由主變壓器低壓側(cè)引接，供給本機(jī)組作為自用負(fù)荷。一般在廠用分支母線上裝設(shè)斷路器。也可采用滿足動穩(wěn)定要求的隔離開關(guān)或連接片的接線方式。4.6廠用電接線b.發(fā)電機(jī)額定功率為200MW及以上時(shí)，一般采用單元接線的引接。這時(shí)廠用電源一般從發(fā)電機(jī)出口或主變壓器低壓側(cè)引接。由于發(fā)電機(jī)容量為200MW及以上的發(fā)電機(jī)組引出線及廠用分支采用封閉母線，封閉母線發(fā)生相間短路故障的機(jī)會很少，因此廠用分支可不裝設(shè)斷路器，但應(yīng)有可拆連接點(diǎn)以便滿足檢修調(diào)試要求。4.6廠用電接線（3）低壓自用電源

a.低壓自用工作電源采用380/220V電壓等級，一般由高壓自用母線上通過低壓自用變壓器取得。為了限制380／220V網(wǎng)絡(luò)中的短路電流，低壓自用變壓器單臺容量限制在2000kV*A范圍內(nèi)。b.低壓廠用電源的接線

低壓廠用負(fù)荷的接線方式分為兩種：

一種沿用傳統(tǒng)的中央盤-車間盤接線方式；

另一種吸收國外經(jīng)驗(yàn)而來的PC（低壓動力中心）-MCC（低壓電動機(jī)控制中心）接線方式。4.6廠用電接線中央盤-車間盤接線方式：

在低壓廠用變壓器的低壓側(cè)設(shè)立400V母線段（中央盤）由工作電源和備用電源兩路供電；由中央盤引接來設(shè)立下一級400V母線段（車間盤），單母線接線，如圖8-9所示。通常將I類負(fù)荷和40kw以上的II、III類負(fù)荷都接于中央盤，只有40kw及以下的負(fù)荷接于車間盤。

這類接線所用設(shè)備開斷能力要求不高，整體造價(jià)也低于PC-MCC方式的接線，往往是靠復(fù)雜的接線來保證其可靠性，目前國內(nèi)發(fā)電廠中仍有采用。4.6廠用電接線4.6廠用電接線PC-MCC接線方式：

PC-MCC接線表面上看和中央盤一車間盤方式?jīng)]什么不同。同樣都是兩級低壓母線供電，但P-MCC接線方式的可靠性要高于中央盤-車間盤的接線方式。

每一套PC-MCC的電源由互為備用的兩臺變壓器供電，母線之間采用分段斷路器，以便在某電源故障后合閘以保證供電。PC下一級的MCC也為單母線分段，但不設(shè)分段斷路器，其電源分別來自不同的PC。4.6廠用電接線

P-MCC接線方式的可靠性高于傳統(tǒng)的中央盤－車間盤方式，因?yàn)殡m然MCC也是單電源供電，但廠用工作設(shè)備和備用設(shè)備可接在不同的MCC上，而各MCC的電源又來自不同的電源，因此能保證供電的可靠性。

另外，PC-MCC上廣泛采用可以迅速更換故障元件的抽屜式開關(guān)柜，故障后能迅速更換故障。

還有，P-MCC的變壓器都是互為備用的，也增加了供電的可靠性。4.6廠用電接線

因此，這種接線方式接線簡單、可靠性高、對所用設(shè)備的質(zhì)量要求高，在許多發(fā)電廠中得到了廣泛的采用。

正是由于其上述優(yōu)點(diǎn)，所以該接線方式中，不再將廠用負(fù)荷按類別劃分接在不同的段上，而是可以簡單地以容量區(qū)分。我國規(guī)定，75kw及以上的負(fù)荷及MCC的饋電回路接于PC,75kw以下的負(fù)荷接于MCC。4.6廠用電接線4.6廠用電接線廠用母線分段原則：按爐分段優(yōu)點(diǎn)：

a.同一臺鍋爐的廠用電動機(jī)接在同一段母線上，便于管理又方便檢修；

b.可使廠用母線事故影響范圍局限在一機(jī)一爐，不至于過多干擾正常機(jī)組運(yùn)行；

c.廠用電回路故障時(shí)，短路電流較小，廠用電系統(tǒng)采用成套的高低壓開關(guān)柜或配電箱。廠用母線的分段4.6廠用電接線（1）變壓器臺數(shù)