核电厂电气系统-电力系统
核电厂电气部分
核电厂电气部分1. 引言核电厂作为一种重要的清洁能源发电方式，其电气部分起着至关重要的作用。
本文将从核电厂电气系统的概述、主要设备以及运行管理等方面进行介绍。
2. 核电厂电气系统概述核电厂电气系统主要由发电机组、变压器、低压电气设备等组成。
其主要功能是将核能转化为电能，并将电能输送到电网中。
电气系统的稳定性和安全性直接影响着核电厂的正常运行。
3. 主要设备3.1 发电机组发电机组是核电厂电气系统的核心设备，其通过转动机组中的发电机使其产生电能。
发电机组通常由转子、定子、励磁系统等组成。
在核电厂中，通常采用汽轮机驱动的发电机组，其输出功率可以达到数百兆瓦。
3.2 变压器变压器在核电厂电气系统中起到电能变换的作用。
它将发电机组产生的高压电能转换为适宜输送的中低压电能，然后将其送入电网。
变压器通常分为主变压器和辅助变压器两种类型。
3.3 低压电气设备低压电气设备主要包括开关设备、保护装置和电动机等。
这些设备主要用于核电厂电气系统的控制和保护功能。
其中，开关设备用于电气系统的分、合操作；保护装置用于监测电气系统的运行状态，并在发生异常情况时进行相应的保护措施；电动机用于驱动核电厂各种设备的运行。
4. 运行管理核电厂电气部分的运行管理十分重要，对保证核电厂的安全稳定运行起着至关重要的作用。
以下是一些运行管理方面的注意事项：•定期检修：定期对核电厂电气设备进行检修和维护，确保其正常运行。
特别是对发电机组、变压器等关键设备，需要进行定期的绝缘测试和设备更换。
•运行监测：通过对核电厂电气设备的运行参数进行实时监测，并及时发现异常情况。
对于电气系统中可能发生的故障，需要建立详细的报警机制和应急预案，以便能够及时处理。
•人员培训：对核电厂电气系统操作和维护人员进行全面的培训，提高其技能水平，以确保他们能够熟练操作电气设备，并妥当应对可能发生的突发情况。
5. 安全措施核电厂电气部分的安全措施是保证核电厂运行安全的基础。
核电厂电气系统-发电机运行
第一节 发电机运行方式
7/12/2014
电气运行
发电机按制造厂铭牌额定参数运行的方式， 称为额定运行方式。发电机的额定参数是制 造厂对其在稳定、对称运行条件下规定的最 合理的运行参数。当发电机在各相电压和电 流都对称的稳态条件下运行时，具有损耗小、 效率高、转矩均匀等性能。所以一般情况下， 发电机应尽量保持在额定或接近额定工作状 态下运行。
电气运行
课程:电气运行
同步发电机的运行
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
电气运行
第一节 发电机运行方式 第二节 同步发电机的启动、升压和并列 第三节 发电机接带负荷和运行中负荷的调整 第四节 发电机解列、停机操作步骤 第五节 同步发电机的励磁与灭磁 第六节 同步发电机的进相运行 第七节 同步发电机的异常与事故
7/12/2014
电气运行
2）使定子铁芯温度升高。定子铁芯的温升一 方面是定子绕组发热传递的；另一方面是定 子铁芯本身的损耗发热引起的。当定子端电 压升高时，定子铁芯的磁通密度增高，铁芯 损耗明显上升，使定子铁芯的温度大大升高。 过高的铁芯温度会使绝缘漆烧焦、起泡。
7/12/2014
电气运行
3）可能使定子结构部件出现局部高温。由于 定子电压过多升高，定子铁芯磁通密度增大， 使定子过度饱和，因而会造成较多的磁通逸 出轭部并穿过某些结构部件，如机座、支撑 筋、齿压板等，形成另外的漏磁磁路。过多 的漏磁会使结构部件产生较大涡流，可能引 起局部高温。 4）对定子绕组绝缘造成威胁。在正常情况下， 定子绕组的绝缘能耐受1.3倍额定电压。但对 运行多年、绝缘已老化或本省有潜伏性绝缘 缺陷的发电机，升高电压运行，定子绕组的 绝缘可能被击穿。 7/12/2014
主要内容
核电厂的电气主设备概述
核电厂的电气主设备概述1. 引言核电厂是一种以核能为能源的发电设施，核电厂的运行离不开各种电气设备的支持。
本文将对核电厂的电气主设备进行概述，主要包括发电机、变压器、断路器、保护装置等。
2. 发电机发电机是核电厂的核心设备之一，它负责将机械能转化为电能。
发电机一般由转子和定子组成，通过磁场的相互作用来实现能量转换。
在核电厂中，常见的发电机类型有同步发电机和异步发电机。
同步发电机是最常用的发电机类型之一，它的转子和定子的旋转速度是同步的。
它能够稳定输出电力，并且具有较高的效率。
异步发电机是另一种常见的发电机类型，它的转子和定子的旋转速度有差异。
它具有启动性能好、结构简单等特点，在某些特殊情况下被广泛应用。
核电厂通常配备多台发电机，以保证稳定的电力输出。
3. 变压器变压器是核电厂的重要设备之一，它用于调节电压。
核电厂一般采用高压输电，然后通过变压器将电压升降到合适的水平。
变压器主要由铁心和线圈组成，通过互感作用来实现电压的变换。
在核电厂中，常见的变压器类型有油浸式变压器和干式变压器。
油浸式变压器是目前应用最广泛的变压器类型之一，它的线圈被浸泡在绝缘油中，以提高绝缘性能。
干式变压器则没有浸泡在绝缘油中，它的线圈采用绝缘材料进行绝缘，并且具有较好的防火性能。
变压器的主要作用是调整电压，确保核电厂产生的电能能够匹配电网的需求。
4. 断路器断路器是核电厂中的关键设备之一，它能够在电路发生故障时迅速切断电流，以保护设备和人员的安全。
断路器一般由触点和电磁机构组成，通过控制电磁机构的操作来实现断开和闭合电路。
在核电厂中，断路器常用于切断故障电流，避免火灾和电气设备损坏。
断路器的选择应根据负荷电流、工作电压和故障电流等参数来确定。
断路器的稳定性和可靠性对核电厂的安全运行至关重要。
5. 保护装置保护装置是核电厂中不可或缺的一部分，它能够对电气设备进行监测和保护。
保护装置一般包括过电流保护、过载保护、接地保护等功能。
核电厂的电气主接线及厂用电
核电厂的电气主接线及厂用电1. 引言核电厂作为现代社会的重要能源供应者，其电气主接线及厂用电系统起着至关重要的作用。
本文将从核电厂电气主接线和厂用电两个方面进行介绍，重点讨论其功能和关键设计因素。
2. 核电厂电气主接线核电厂的电气主接线是将发电机产生的电能传输到整个厂区各个设备和部门的关键系统。
其设计需要考虑以下几个主要因素：2.1 高可靠性和安全性作为关键能源供应系统，核电厂的电气主接线必须具备高可靠性和安全性。
这意味着系统需要具备双重或多重供电路径，以防止电力中断。
此外，应采用可靠的保护设备和自动开关装置，确保在故障发生时能够快速切换电源，并保护设备免受损坏。
2.2 抗干扰和电磁兼容性核电厂的电气主接线需要具备较高的抗干扰性能，以应对来自外界的干扰和电磁波。
这要求系统采用合适的屏蔽和滤波措施，以确保电能传输的稳定性和可靠性。
2.3 低损耗和高效率为了提高核电厂的能源利用效率，电气主接线应尽量降低能量损耗。
这要求系统采用低电阻率的导线和合理的电缆布线方式，以减少能量损耗和电压降低。
此外，应合理控制电气设备的运行负荷，以提高系统的整体效率。
3. 核电厂的厂用电系统核电厂的厂用电系统是指供应核电厂自身设备和工艺所需的电能系统。
其设计需要考虑以下几个主要因素：3.1 合理布局和分区核电厂的厂用电系统应根据各部门和设备的电能需求进行合理布局和分区。
这样可以减少电气设备之间的干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
3.2 适当容量和备用能力厂用电系统应根据核电厂设备的工作特点和负荷需求，合理确定电能的容量。
此外，还应考虑到备用能力的需求，以应对设备故障和维修期间的临时电能需求。
3.3 健康监测和维护核电厂的厂用电系统需要进行定期的健康监测和维护，以确保系统的稳定性和可靠性。
这包括定期检查电气设备的工作状态、测量电气参数，并进行必要的维护和修复工作。
4. 总结核电厂的电气主接线和厂用电系统是核电厂正常运行的重要组成部分。
核电厂的电气主接线及厂用电
大多数负荷是泵,其次为电加热元件和送排风 机
路漫漫其悠远
厂用电负荷
• 一回路主系统主要负荷:主泵和电加热器 • 一回路辅助系统主要负荷
化学和容积(化容)控制系统负荷:两台离心式上充泵(数百千瓦)两台往 复式上充泵(数十千瓦) 安全注入系统负荷：高压注入泵４台（ (数百千瓦)；低压注入泵２台 （ (数百千瓦) 安全喷淋系统负荷 停堆冷却系统负荷 安全壳隔离系统电源负荷 安全壳空气净化系统电源负荷 设备冷却水系统负荷
障时台，断只有路与器故接障母至线一相组连的母母线线，断路两器个跳回闸
• 3.典型操作 ，的不情路影况间响下任，有何停一回电台路回供路断电数路。不器在会事超联故过络与两，检回修。形相成重一合 (响•2)，运4串相使行.，连运适调行度每，用调灵回而度活范进同十。分任出一围灵何线串活一都的。回路与两停两条送台进电时断出互路线不器共影
330～500kV的配电装置中。
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一、双母线接线
• 41..典接型线操特作点: I母两线组运母行线转通检过修母操联作断路器连接；每一条
• 2.优缺点分析 21，））L确取合，正合合取，2正认下上、常上上下常005L运母00运4QQ21Q、行Q联FF行QF在操S6方操断S方，Q和合作式作路式F断0引母闸电接：电器：2开运源出线QII源0两母I5母QS行 保1保线隔组线，F线Q， 险险，母为和离S。，线工电开并作源关联母支分运线路别行，，Ⅱ都接L母经至1线、一两为L台组3备、断母用5Q母路线F线器上接。I与。母两线 组
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工作I段
工作 Ⅱ段 公用 I段
公用 Ⅱ段
6KV安全 I段
核电厂电气系统-直流系统及不停电电源、事故保安电源
电气运行
第三节 事故保安电源
• 一、柴油发电机组的特点
• ( 1 ）柴油发电机组的运行不受电力系统运行的 影响，是独立的可靠电源。它起动迅速，能满足 发电厂中允许短时间断电的交流事故保安负荷的 要求。 • ( 2 ）柴油发电机组可长期运行，满足长时间事 故停电的供电要求。 • ( 3 ）柴油发电机结构紧凑，辅助设备较为简单， 热效率较高，因此经济性较好。
电气运行
• 二、蓄电池原理
•
发电厂的蓄电池组，是由许多个蓄电池相互 串联组成的，串联的个数取决于直流系统的工作 电压。常用的蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池 两种。
• 酸性蓄电池工作原理： •
电气运行
•
电气运行
• 三、充电设备 • 蓄电池只能用直流电源来充电，发电厂厂用电是交流 电。需要使用将交流电变为直流电的设备对蓄电池充电， 即整流设备，如硅整流器等。 目前，广泛采用硅整流器 作为直流电源蓄电池的充电设备。
电气运行
• 四、蓄电池和充电设备的运行 • （一）运行方式
电气运行
• 蓄电池组的运行方式有两种方式：一种是充放电方式，一 种是浮充电方式。 • （1）充放电方式：蓄电池经常接在直流母线上供负荷用 电，充电机组则断开。在充电时，起动充电机组，一方面 向蓄电池充电补充能量的储存（充电每两天进行一次）； 另一方面供经常性负荷用电。 • （2）浮充电方式：用浮充电机组、硅整流器或晶闸管整 流器作为浮充电源，浮充源与蓄电池并列运行于直流母线 上。浮充电源一方面供经常性的直流负荷用电，另一方面 以很小的电流向蓄电池充电，以补偿蓄电池自放电的损耗。 • 一般以采用浮充电的方式居多。
电气运行
• 其主要作用是为如下负荷提供直流电源： • (l）控制室及就地操作的主配电装置、厂用配电 装置的控制、信号回路，以及各级配电装置的断 路器控制回路等。 • (2）直流控制的各级厂用电动机的控制、信号回 路。 • (3）汽轮机、给水泵的直流润滑油泵及发电机直 流氢冷密封油泵的电动机。 • (4）事故照明网络。 • (5）继电保护及自动装置。 • (6）其他直流用电设备，如 UPS 、通信备用电源、
AP1000电气系统介绍
荧光灯
指示灯
应急照明灯
照明配电盘
8、 EGS系统
8.1 系统名称：接地与防雷保护系统 Grounding and Lightning Protection System 8.2 系统主要功能 接地与防雷保护系统为电站厂房和设备提供了接地和防雷保护，包括外 部防雷和内部防雷两个方面： 外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等，其主要的功能是为 了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、 避雷带、引下线等，泄放入大地。
8.3 主要设备或工程量
我公司负责核岛接地工作主要包含设备接地、电缆桥架和电缆保护管接地以
及钢结构模块接地等工作，包括各种规格接地工程量如下：
序号 1 2 3 工程量名称 设备接地 电缆管、桥架接地 金属结构接地 数量 1385 3165 50 单位 m m m
9、 ZOS系统
9.1 系统名称：现场备用电系统 Onsite Standby Power System 9.2 系统主要功能 由两个备用柴油发电机供电的现场备用电系统（ZOS）,在厂用和首选电 源失去的情况下，主要为反应堆冷却剂系统提供后备电源。 ZOS系统主要用 于深度防御功能，分配给母线ES1和ES2(40413房间、40414房间)。每段母线 由非1E级现场备用柴油机供电。
• 低压负荷中心
• 低压电机控制中心
1.3 主要设备或工程量
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备或工程量名称 中压开关柜 主泵断路器柜 主泵变频器柜 低压配电变压器 低压动力开关柜 低压电机控制中心 就地配电盘 柴油发电机 数量 台 台 台 台 台 台 台 台 单位 31 8 4 10 71 99 58 2
AP1000电气专业系统介、电气系统
核电厂电气系统-核电厂厂用电
核电站电气系统
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
学习主要内容
第一章 概论
第二章 电气主接线
第三章 核电厂用电 第四章 互感器
第五章 成套配电装臵
第六章 短路电流分析计算 第七章 电气设备选择 第八章 控制室 第九章 核电厂的直流系统 第十章 电气信号监测及断路器控制回路 第十一章 电气设备的接地装臵 第十二章 同步发电机、变压器的运行及应急柴油发电机
• 380V IE 级电力系统：
• 本系统有 4 段母线， 380v 安全母线 I 段和II段， 由 6kv 安全母线I段分别通过 1 号和 2 号堆变供 电， 380v 安全母线III段和IV段由 6kv 安全母线 II段分别通过 3 号和4 号堆变供电。
• 由 380V 专设安全设施开关柜和配电屏馈电的设备 及由 380V 专设安全设施电动机控制屏供电的安全 重要电动机负载护用熔断器和热继电器构成的短路 和过载保护装等。
• (3)仪表和控制用电力系统
• 仪表和控制用电力系统向在短时或全部失去交流电源时仍 需工作的设备和系统提供可靠的220V交流电源。这些系统包括 反应堆紧急停堆系统以及某些其他非安全有关的负载，如电厂 计算机。 • 。
• (3)仪表和控制用电力系统
•
本系统设有四台单相逆变装臵，每一台逆变装 臵向每一个专设安全设施通道的 220V交流重要仪 表电源母线供给一个平稳的交流电源。 • 逆变装臵的输入是多重的：正常输入来自三相 50周波交流电（380V安全母线I-IV段），另有一个 备用 220V直流电源，由相应的专设安全设施通道 的220V直流母线供电（每一220V直流母线供给 2 台逆变装臵）。 如果一台逆变装臵退出运行，从 380V安全母线II段或IV段供电的一台380／220V自 动感应调压器将取代电力系统 ♦ 厂用变压器和启动变压器； ♦ 6kv 开关柜，工作母线I段和II段以及公用母线I段和 II段。 ♦ 6.3kV / 400v 堆用变压器（ 5 号， 6 号）、化水 变压器及工作变压器 ♦ 与 6kv工作母线 I 段和II段及与公用母线工段和II 段相连接的 380v 开关柜和配电屏。 ♦ 3 80v 电动机控制屏。
核电厂厂用电系统设计准则
核电厂厂用电系统设计准则一、引言核电厂是一种高度复杂的工业设施，其厂用电系统的设计至关重要。
厂用电系统不仅需要满足核电厂运行的基本需求，还需要保证电力的稳定供应，以确保核电厂的安全运行。
本文将介绍核电厂厂用电系统设计的准则，以确保系统的可靠性和安全性。
二、分析核电厂厂用电需求核电厂的厂用电需求主要包括设备的运行、控制系统、照明和通信等。
在设计过程中，需要充分考虑各项需求，并根据核电厂的特点进行合理的规划和配置。
1. 设备运行电力需求核电厂的设备运行对电力的稳定供应有着极高的要求。
在设计过程中，需要预估设备运行的电力需求，并确保系统的供电能够满足这些需求。
同时，还需要考虑设备的启动和停机对电力系统的影响，并采取相应的措施进行调节和保护。
2. 控制系统电力需求核电厂的控制系统是保证核反应堆安全运行的关键。
在设计过程中，需要确保控制系统的电力供应稳定可靠，并采取相应的备份和冗余措施，以应对可能发生的故障和事故。
3. 照明和通信电力需求核电厂的照明和通信系统对操作人员的安全和工作效率有着重要影响。
在设计过程中，需要合理规划照明和通信设施的布置，并确保其电力供应的可靠性和稳定性。
三、核电厂厂用电系统设计准则在核电厂厂用电系统的设计中，需要遵循以下准则，以保证系统的可靠性和安全性。
1. 多元化电源核电厂厂用电系统应采用多元化电源，包括主电源和备用电源。
主电源应具备足够的供电能力，备用电源应具备快速启动和切换的能力，以应对可能发生的故障和事故。
2. 电力负荷管理核电厂厂用电系统的电力负荷需要进行合理的管理和控制。
通过对负荷进行监测和调节，可以有效避免负荷过大或过小导致的电力供应不稳定和设备故障。
3. 电力传输和配电系统核电厂厂用电系统的电力传输和配电系统需要具备足够的容量和可靠性。
在设计过程中，需要合理规划电力传输线路和配电设施的布置，并采取相应的保护和调节措施，以确保电力的稳定供应。
4. 电气安全设施核电厂厂用电系统的电气安全设施是确保系统运行安全的重要组成部分。
核电厂电气系统--电弧理论
近阴极效应：
但电流过零极性改变是，弧隙中剩余带电粒子的运 动方向也随之改变，由于电子的质量比正离子小得多， 弧隙极性改变时，电子能迅速地向相反方向运动，而 正离子却几乎不动，这样，在新阴极附近形成了只有 正离子的离子空间。其电导很低，显示出一定的介质 电强度，约在0.1~1微秒的短暂时间内有150~250V的 起始介质电强度。这种现象有利于电弧的熄灭。随后， 弧隙介质电强度恢复的快慢，主要取决于冷却条件。
危害：电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围 的其他部件。如果电弧较长时间不能熄灭，将会引起 电器被烧毁甚至爆炸的可能，危及电力系统的安全运 行，造成人员的伤亡和财产的重大损伤。
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
交流电弧每半周期过零一次，电流过零时， 电弧将自动熄灭，但电弧中的带电粒子并不随 电流消失，到下半周期电压增高后，电弧又重 新燃烧。因此，对交流电弧而言，电弧的熄灭 问题是电弧过零后弧隙是否再次击穿而重燃。 只有电弧过零后不再重燃，电弧才能熄灭。
（2）交流电弧的灭弧条件
弧隙介质强度的恢复过程是指在电弧电流过零时电弧 熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定时间恢复到绝缘 的正常状态的过程。 影响弧隙介质恢复的因素，除了介质的种类、状态、 电极材料、形状等外，还有近阴极效应。
交流电弧熄灭条件
四、交流电弧灭弧方法 电弧能否熄灭，决定电弧过零时，弧隙介质电强 度的恢复与弧隙恢复电压上升速度的比较。加强弧隙 的去游离或减少弧隙的电压的恢复速度，都可以促使 电弧熄灭。 方法有： 1.吹弧 2.采用多断口灭弧 3.短电弧灭弧 4.利用优质灭弧介质 5.采用特殊高熔点金属材料作灭弧触点 6.利用固体介质的狭缝灭弧
核电厂电气系统-绪论
1.2 我国电力工业发展情况
★ 1882年7月，在我国上海电气公司安装的第一台发电 机以蒸汽带动得直流发电机正式发电，揭开了我国电 力工业的发展的序幕。我国第一台水力发电厂是在 1912年4月间与云南昆明进郊螳螂川上的石龙坝水电厂。 ★中国电力装机从1882年的16马力(11.76kW )经过67年 发展，到1949年达到184.86万kW和43亿千瓦时（分别 居世界第21位和第25位）;
5712万千瓦（居世 2566亿千瓦时（居300000000 200000000 界第8位） 世界第7位）
100000000
电力
突破1亿千瓦 超过了2亿千瓦 达到了3亿千瓦 4.41 亿千瓦 达6.22亿千瓦（世 界第2位） 7.9亿千瓦 28344亿千瓦时 （世界第2位） 超过了1万亿千瓦 时 达到了1.37万亿千 瓦时
核电厂不需要大面积场地堆放燃料和灰渣
核电厂燃料运输费用较低
特点2：核电是清洁的能源
表1-1 1000MW核电厂与火电厂年废物排放量比较
燃料类型 燃料耗量 万吨 CO2 万吨 SO2 万吨 NOX 万吨 烟尘 万吨 灰渣 万吨 放射性 Bq 微量元素 吨
煤
天然气 油 核燃料
240
588
4.4
★电力对人类的影响
1831年，英国科学家法拉第发现电磁感应现象，根据这一现象，对 电作了深入的研究。在进一步完善电学理论的同时，科学家们开 始研制发电机。 1866年，德国科学家西门子制成一部发电机，后来几经改进，逐渐 完善，到19世纪70年代，实际可用的发电机问世。电动机的发明， 实现了电能和机械能的互换。随后，电灯、电车、电钻、电焊机 等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。 电力发展已成为一个国家经济发展的重要标志，也是反映人民生 活水平的一个重要指标。电力已成为现代生产的主要能源和动力， 工农业生产、交通运输以及城乡生活等许多方面都离不开电力。
核电厂的电气主接线及厂用电
路漫漫其悠远
核电厂的电气主接线及厂用电
升高压侧接线
• 升高压侧接线是指主变高压侧与进出线母 线主体的接线部分。
• 升高压侧接线由核电机组的数量、容量、 出线数目、电压等级等因素确定。
• 目前国内核电厂升高压侧接线方式 1 .双母线接线 2.一台半断路器接线
路漫漫其悠远
核电厂的电气主接线及厂用电
一台半断路器接线
路漫漫其悠远
核电厂的电气主接线及厂用电
核电厂厂用电系统
• 功能： – 核电站厂用电系统不仅保证反应堆在停堆、 启动、功率运行、维修、换料等正常工况下 向相关负荷提供合格的电能，并保证在预计 运行事件、事故工况期间和事故工况之后按 要求向安全系统本身和其它指定的安全重要 物项提供可靠的电源，以确保它们能够可靠 地执行其安全功能。
400KV
500KV
900MW
路漫漫其悠远
900MW G
900MW G
核电厂的电气主接线及厂用电
四、一个半断路器接线
• 1.接线特点 (•1)具2有.优高有度两缺的组供点母电可分线靠，析性每。当一母回线路发生经短一路故
障时台，断只有路与器故接障母至线一相组连的母母线线，断路两器个跳回闸
• 3.典型操作 ，的不情路影况间响下任，有何停一回电台路回供路断电数路。不器在会事超联故过络与两，检回修。形相成重一合 (响•2)，运4串相使行.，连运适调行度每，用调灵回而度活范进同十。分任出一围灵何线串活一都的。回路与两停两条送台进电时断出互路线不器共影
G
3#
2#G G
安全G Ⅱ段 G安全 Ⅲ段 G
Hale Waihona Puke 6KV安全 Ⅱ段4#G 安全 Ⅳ段
∽ ∽－ 直流GA段 Ａ
4 核电厂电气原理与设备-核电厂的直流与UPS系统
01直流系统概述
4
直流系统简介
目前大多电厂都采用直流操作电源，因为直流电能可通过蓄电池储存，是与 发电厂一次电路无关的独立电源；另外可使操作和保护用的电气结构简化。
断路器及其控制、信号、保护、自动装置,事故照明及直流油泵一般采用 220V直流电源。热工、电气的重要交流负荷采用交流电源不间断装置供电， 即UPS供电。
组成
蓄电池组(BT)； 充电器(RD)； 带有进线和出线断路器的
配电盘(TB)； 向充电器供电的380V交
流断路器（此开关在 LK*/LL*的盘上）； 接地故障探测器。
5
直流负荷
1、经常性负载：指在所有运行状态下由直流电源不间断供电的负载。它包 括：
（1）经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器； （2）经常点亮的直流照明灯； （3）经常投入运行的逆变电源等。 2、事故性负载：指正常运行由交流电源供电，当厂（站）自用交流电源消 失后由直流电源供电的负载。它一般包括有：事故照明、汽机润滑油泵、发 电机氢冷密封油泵及载波通讯备用电源等。 3、冲击性负载：指直流电源承受的短时最大电流，它包括断路器合闸时的 冲击电流和当时所承受的其它负载电流。
核电厂电气原理与设备
第4章核电厂的直流与UPS系统
电气部 张安庆 2015年1月
学习目标
掌握直流系统和UPS系统在核电厂的重要作用，学习直流系统和UPS系统 的构成方式及工作原理，并掌握几种典型的配置方式。熟悉蓄电池工作原理 和结构组成以及外界各种因素的影响。
2
01.直流系统概述 02.蓄电池 03.整流器 04.直流系统的绝缘监测装置 05.交流不停电电源系统
12
原理
变压器 001TR
整流桥
核电厂电气系统 特点 AP1000简介
BOP辅助 电气系统
照明、防雷 接地、通讯
等等
核电厂电气系统任务和结构 核电厂电气系统负荷
核电厂厂用（或辅助）电力负荷
机组运行负荷 永久性非安全负荷 安全相关负荷
对应热力回路数量以及多重或备 用设置要求，上述负荷多呈冗余 布置。
核电厂电气系统任务和结构 辅助电气系统分级
厂用电力负荷的核安全相关性质决定了核 电厂须设置1E级（安全级）和非1E级辅助 电气系统：
AP600：首次引入“非能动”概念 该概念在满足了ALWR URD的基础上，进一步简化设计、提
高安全性、降低投资，开辟了核电发展新径。非能动系统的应 用极大地减少了反应堆安全对安全支持系统及其抗震厂房的依 赖，使系统简化， 操作减少，进而安全性得到极大的提升。
AP1000 背景和特点介绍
概述
AP1000是对AP600的继承和发展
在AP600的设计概念基础上，应用ABB/CE 的System80+的某些技术，推出AP1000； 克服AP600容量小、比造价高两大弱点； 堆芯熔化概率3X1E-7/堆年，远低于URD 要求的1E-5/堆年； 设备等级降低，设备数量和所占用厂房 容积减少； 采用模块化建设和虚拟技术缩短工期， 降低财务风险。
升压变
降压变
机组
辅助电气系统
厂内直流电源
厂内 应急 交流 电源
核电厂电气系统任务和结构 辅助电气系统电源结构
500kV MT
G
开关站
220kV
DG ST
DG AT
N1E
1E
核电厂电气系统任务和结构 辅助电气系统结构
厂内应
机组
急电源
PC
MMCMCCCCC
蓄电池 电源
核电厂电气系统-开关电器
电气运行
电气运行
• 2.HH型铁壳开关 铁壳开关由封闭在钢板和铸铁壳内的刀闸和熔 断器组成，刀闸带快速刀刃，手动操作。在开关 的铁盖上装有机械连锁装臵，合闸状态时打不开 盖，而打开盖时合不上闸，可以防止电弧伤人。 铁壳开关的额定电压由220、380、500V，HH3型 额定电流可达200A，可作为照明、电热等配电线 中手动不频繁开断接通电路的开关，也可以作为 不频繁操作的小型异步电动机全压启动和22KW及 以下电动机的控制。
辅助规格四项组成。 • • •
1 2 3 4
• • • •
1-组类代号。第一字母：C-接触器。第二字母为电 器特征：J-交流；Z-直流；K-开启式；H-封闭式。 2-设计序号。 3-基本参数。额定电流（A）。 4-辅助规格。极数。 例如，CJ10-20表示设计序列为10，额定电压为20A 的交流接触器。
•
(1)主电路:接触器KM的主触点与被控电器串联 在电源电路内。 • (2)控制电路：接触器KM吸持线圈与停止按钮 1SB、启动按钮2SB串接后接入电源，为了避免启 动按钮松开后控制电路断电，将接触器KM的一对 辅助触点与合闸按钮2SB并联，称为“自锁”。
电气运行
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• 2．接触器型号含义 • 接触器型号由组类代号、设计代号、基本参数和
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课程:电气设备及运行
3.2 开关设备
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
电气运行
主要内容
• • • • • •
核电厂电气系统-电气主接线
QF和QS的操作顺序：“先通后断”原则
送电操作： 先合母线侧隔离开关QSB，再合线路侧隔离开关QSL ，最后合断路器QF 停电操作： 先断断路器QF，再断线路侧隔离开关QSL，最后断母线侧隔离开关QSB
图2-3
1 .不分段的单母线接线
（3）特点： 优点：简单、经济。 ①接线简单（设备少）、清晰、明了； ②布置、安装简单，配电装置建造费用低； ③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,操作安 全、方便，母线故障的几率低； ④易扩建和采用成套式配电装置。 ⑤有利用电源互为备用及负荷间的合理分配；正常投 切与故障投切互不干扰，灵活方便。 缺点：不够灵活可靠。 ①主母线、母隔故障或检修，全厂停电； ②任一回路断路器检修，该回路停电。
路器或分段隔离开
关的接线 。
分段断 路器
图2-4
2.分段的单母线接线
（2）运行方式
母线并联运行：QF闭合运行
正常运行时：相当于不 分段的单母线接线。若电源 1停止供电，则电源2通过 QFd闭合向Ⅰ段母线供电， 不影响对负荷的供电，可靠 性高。
母线分裂运行：QF断开运行
正常运行时，相当于两个 不分段的单母线接线。若电源 1停止供电，Ⅰ段母线失压时， 可由自动重合闸装置自动合上 QFd，Ⅰ段母线恢复供电。 若Ⅰ段母线故障时，不影 响Ⅱ段，Ⅱ段母线继续供电 。
2.1.6 对电气主接线图的基本要求
1.保证供电可靠性和电能质量 2.应力求接线简单，运行灵活和操作方便 3.保证运行、维护和检修的安全和方便 4.应尽量降低投资，节约运行费用 5.满足扩建的要求，实现分期过渡
6.设备先进、经济合理
§2-2 电气主接线的基本形式 普通规律：
特殊情况下，各台G都有停机的可能，←各台G之间互 为备用；
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课程:电气运行
哈尔滨工程大学核科学与技术学院
电气运行
•
• 一、电力系统有功功率平衡和频率调整 • 二、电力系统的无功平衡和电压调整 • 三、电力系统的稳定性
电气运行
第一节 电力有功功率平衡和频率调整
• 一、概述
•
1 ．电力系统频率变化对电能用户的影响
• （1）频率变化将引起电动机转速变化，从而影响产品的质量。如纺 织、造纸等工业生产中将因频率变化而出现残次品。 • （2）电动机输出的有功功率与系统频率有关。系统频率降低该就会 使电动机的有功功率降低，进而影响所传动机械的出力，降低生产率， 如机械工业中大量的机床设备。 • （3）近代工业、国防和科学研究部门广泛使用电子设备。系统频率 的不稳定会影响电子设备的工作特性，降低准确度，造成误差。频率 过低时，雷达、电子计算机等重要设施将无法运行。
电气运行
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• 四、频率的二次调整过程
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• 五、电力系统的频率调整原则
•
在电力系统中，各发电机组所带负荷的多 少，是由系统调度员按系统的经济运行方案事先 编制好的发电计划所决定的。当系统的频率因系 统负荷的变化而变化时，一般情况下，发电厂值 长未经调度员允许是不得随意采用增减负荷的方 法来调频的。因为这样做不仅不能使系统迅速平 稳地恢复到额定频率，反而会引起系统的紊乱和 破坏经济运行。因此，调整频率就是发电厂之间 或各发电厂中的各机组之间的有功功率按合理的、 经济的预定方案进行分配的问题。
电Hale Waihona Puke 运行•在大型电力系统中，调频过程很复杂。为 了避免在调频过程中出现过调或频率较长时间 不能稳定的现象，调频工作必须进行分工和分 级调整。全系统由具有调频能力的发电机组都 参加进行一次调频，然后由1-2个电厂承担二次 调频，称其为主调频电厂，以负责全系统的二 次调频工作。另外再选少数几个电厂作为辅助 调频厂，它们只在电力系统频率偏移超过某一 规定的范围时才参加调频。而非调频电厂在电 力系统正常运行情况下，则按预定的日发电计 划发电。
• 2.用电设备的有功功率负荷分类 • (1)与频率无关的负荷，如照明、电弧炉、整流器负荷等。 • (2)与频率一次方成正比的负荷，如球磨机、切割机床、 压缩机、卷扬机、往复式水泵等。 • (3)与频率二次方成正比的负荷，如变压器的涡流损耗。 • (4)与频率三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力 不大的循环水泵等。 • (5)与频率的高次方成正比的负荷，如静水阻力很大的给 水泵。
电气运行
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• 调速系统调整的结果是： • 对应着负荷增大时，发电机的输出功率增 加，其频率低于初始值；反之，如果负荷减少， 调速系统调整的结果是使输出功率减少，其频率 略高于初始值。这就是频率的一次调整，它是由 调速器自动完成的。由于调整的结果是频率不能 恢复原值，故一次调整是有差的调整。
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• 3.有功负荷的频率静态特性曲线
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• （二）发电机的功频静态特性
•
当系统的有功功率平衡遭到破坏而引起频率 变化时，原动机的调速系统将自动地调整原动机 的进汽量，相应地增加或减少发电机的出力。当 调速器的调节过程结束，建立起新的稳定状态时， 发电机的有功出力同频率之间的关系称为发电机 组调速器的功率频率静态特性（简称为功频静态 特性）。
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• 二次调频： • 从前面对调速器的工作原理分析可知，仅仅 依靠一次调频不能维持发电机的转速不变，即不 能维持系统的频率不变。如果负荷功率的变化幅 度较大，频率偏移也就较大，有可能超出允许的 范围。因此，为了维持频率不变或限制频率偏移 在允许范围内，就需要对频率进行二次调整。二 次调频是由调速系统中的调频器来完成的。
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• 负荷的变化将引起频率的相应变化，为此发电机组必然会进行相应 的调整。 • 一次调频：对于第一种负荷变化所引起的频率偏移,将由发电机组 调速器自动进行调整，这种调整通常称为一次调频。 • 二次调频：对于第二种负荷变化所引起的频率变动，仅仅依靠调速 器的作用一般不能将频率偏移限制在允许的范围之内，因此必须通 过调频器进行调整以满足调频的要求，这种调整通常称为二次调频。 • 三次调频的名词不常用，其实三次调频就是指按最优化准则，由电 力系统调度部门预先编制的日负荷曲线分配第三种有规律变化的负 荷，达到调整频率要求的调整方法。
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• 二、电力系统综合负荷的用功率频率静态特性 • （1） 负荷的频率静态特性 •
电力系统的用电设备从系统中取用的有功功率 的多少，与用户的生产状况有关，与接入点的系 统电压有关，还与系统的频率有关。设前两种因 素不变，仅考虑有功功率负荷随频率变化静态特 性关系，称为负荷的频率静态特性。
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• 2 ．电力系统频率的变化，对发电厂及系统本身 的影响
• （1）频率下降时，发电厂的重要用电设备的出力降低， 将导致发电机出力下降，使电力系统的频率进一步下降。 • （2）系统在频率较低情况下运行时，容易引起汽轮机叶 片共振，缩短叶片寿命，严重时会使叶片断裂。 • （3）系统处于低频状态下运行时，异步电动机和变压器 由于主磁通量的增加，励磁电流随之增大，系统所需无功 功率大为增加，导致系统电压水平的降低，给系统电压调 整带来困难。
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• 3 ．电力系统有功负荷的变化与调整 • （1）第一种为负荷P1幅度变化很小、变化周期较短（一般在10s） 的负荷，这种负荷变动具有很大的偶然性； • （2）第二种负荷P2是幅度变化较大、变化周期较长（一般为10s到 3min) 的负荷，这种负荷具有冲击性质，例如延压机械、金属切屑 车床等均属于这种负荷； • （3）第三种负荷P3是变化缓慢的持续变动负荷，属于这种负荷的 主要有连续生产的钢铁企业、化工企业以及由于工厂一班制或二班 制生产、人民生活规律、气象条件等变化而引起的频率的变化负荷。 • 第一种和第二种负荷变动是不可预计的，而第三种负荷变动的 规律是可预计的。
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第二节 电力系统的无功平衡和电压调整
• 一、电压影响 • 1.电力系统节点的供电电压相对其额定值偏移过大，就 会使用户电气设备的性能恶化。 • （1）如照明负荷在电压偏低时，发光不足，影响人们的 视力、降低了生产及工作的效率。日光灯还会产生不起动 现象，电压偏高又会缩短灯管的寿命。电炉等电热设备的 发热量与电压的平方成正比，当电压偏低时，使电热设备 的发热量降低，从而降低了生产率。 • （2）用户中大量使用的异步电动机，其电磁转矩与端电 压平方成正比，当电压偏低时，一方面使由它带动的生产 设备运行不正常，电压过低，电动机可能制动，生产设备 就会停运，另一方面，电动机滑差加大，定子电流显著增 加，绕组温度升高，加速了绝缘老化，影响了电动机寿命，