核电厂直流和交流不间断电源系统的介绍
核电厂核岛直流和UPS系统
核电厂核岛直流和UPS系统
杜宝瑞
【期刊名称】《自动化与仪器仪表》
【年(卷),期】2012()6
【摘要】采用美国西屋AP1000非能动技术路线的核电厂,核岛直流和UPS系统
包括IDS系统和EDS系统,IDS系统是全厂唯一的1E级电源,为1E级负荷提供可
靠的直流和不停电电源。
EDS为重要的非1E级仪表、控制系统以及电动阀、电磁阀提供连续可靠的电源。
本文对核岛直流和UPS系统组成、系统功能、设计基准、设备布置进行了详细介绍,参考相关文件对系统负荷和设备参数进行了归纳、整理,
并重点分析了1E级电源IDS系统安全可靠性。
【总页数】3页(P178-180)
【关键词】IDS;EDS;系统组成;系统功能;安全可靠性
【作者】杜宝瑞
【作者单位】山东核电有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.CPR1000核电厂核岛低压配电系统设计总结 [J], 曾祥兵
2.核电厂核岛直流系统绝缘检测的探讨与实践 [J], 于永强
3.核电厂除氧器系统配置方案对核岛控制系统的影响分析 [J], 黄奇;平朝春;王殳;
陈柯
4.核电厂核岛设备冷却水系统流量整定 [J], 田崇喜
5.核电厂核岛的直流系统 [J], 罗兆龙
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核电站电源系统
核电站电源系统编写：杜继伟审查：刘光清2007-2-12-I-目录第1章核电站电源系统 (5)1.1 核电站电源系统综述 (5)1.2 6.6KV电源系统 (5)1.2.1 6.6KV供电电源 (5)1.2.2 机组正常运行时的6.6KV电源配置 (5)1.2.3 6.6KV供电电源切换 (6)1.2.4 6.6KV供电电源容量与使用要求 (6)1.3 380V电源系统 (7)1.3.1 0LHX柴油发电机 (7)1.3.2 0LHY柴油发电机 (8)1.3.3 0LHZ柴油发电机 (8)1.4 蓄电池组 (9)-IV-第1章 核电站电源系统1.1 核电站电源系统综述核电站电源系统有26KV 电源系统、220KV 电源系统、500KV 电源系统、6.6KV 柴油机电源系统、380V 柴油机电源系统以及蓄电池电源，其中26KV 电源系统、220KV 电源系统、500KV 电源系统、6.6KV 柴油机电源系统和380V 柴油机电源系统为交流电源，而蓄电池电源为直流电源。
1.2 6.6KV 电源系统岭澳核电站可以为6.6KV 母线供电的电源系统有26KV 电源系统、220KV 电源系统、500KV 电源系统和6.6KV 柴油机电源系统。
1.2.1 6.6KV 供电电源核电站6.6KV 供电电源一共有四路：1. 发电机→GSY 负荷开关→厂变A/B →所有6.6KV 母线供电。
2. LHP/LHQ/LHS 柴油机为LHA/LHB 母线供电。
3. 500KV 电网→GEW 超高压断路器→主变→厂变A/B →所有6.6KV 母线供电。
4. LGR 可以为除了LGE 以外的所有6.6KV 母线供电。
其中，1、2路电源为内电源，3、4路电源为外电源。
核电站6.6供电线路图如下图所示：风田坪山GEX001AP 负荷开关GEV101/201/301TP 500KV 电网GEW －JA GEV 001TS GEV002TS LGE001TB LGA001TB LGB001TB LGC001TB LGD001TB9LHT003AR LHA001TB LHB001TBLGE001JA LGA 001JA LGB001JA LGC 001JA LGD 001JA LGB 102JA LGC102JA0LGR 121JA0LGR221JA9LGR101JA 9LGR 201JA0LGR001JS LHA 001JA LHA002JA LHA 003JA LHB 001JA LHB 002JALHB 003JA LHP LHQ 9LGJ001TB岭澳6.6KV 供电简图9LGI001TB1.2.2 机组正常运行时的6.6KV 电源配置机组正常运行时，由发电机→GSY 负荷开关→厂变A/B →为所有6.6KV 母线供电；LGR由风岭线保持热备用，两台辅助变压器空载运行； LHA/B母线由LGB/C 供电，LHP/Q柴油机保持备用状态。
核电厂主要直流与UPS系统调试介绍
核电厂主要直流与UPS系统调试介绍1、系统功能与结构核电厂直流和不间断电源系统主要有两个，分为安全相关和非安全相关的两个不同系统，两个系统设备类型、结构大致相同，在实际运行和调试阶段所做的工作也较为相似。
两个系统实际布置不同，要求具备的功能也不同，下面将围绕系统的设备结构、功能以及系统调试技术要求和问题分析进行介绍。
核电厂中安全级直流和不间断电源系统在电厂正常和异常运行工况期间，为安全相关的设备提供250VDC和不间断的220VAC电源，其安全功能是保证安全停堆、缓解和控制事故工况，非安全功能是为主控室、远程停堆站提供正常和应急照明电源，在较长的时间内维持停堆工况，并且有足够的仪表用来监视和维持电厂工况。
系统由A、B、C、D四个序列构成，除了 24 小时蓄电池组外，序列 B和 C 还各拥有一组 72 小时蓄电池组，A、D 列各带有一台逆变器和旁路调压变，B、C 列各带有两台逆变器和 1 台调压变。
此外，安全级直流和不间断电源系统还拥有一个备用蓄电池组及备用充电器。
核电厂中非安全级直流和不间断电源系统主要为电厂控制系统提供工作电源，为系统设备提供控制电源，为电磁阀和转动设备提供动力电源等。
另外，也为安全壳内氢气点火装置提供电源，系统为非安全相关系统，由1、2、3、4四个序列构成，电压等级为220DC/AC，由充电器、蓄电池组、直流配电装置、熔丝切换箱、不间断电源单元、旁路调压装置、交流配电盘及相应的监控和保护设备组成，系统还设有一台公用的备用充电器，以便在其他序列充电器故障或维护时投入运行，投运前需要连接快速连接电缆。
图1：安全级直流系统结构简图（A/C列）2、系统运行安全级直流系统，在厂内电源或厂外电源可用时，厂内备用柴油机提供后备电源的380v电源系统为充电器供电，充电器输出250V直流给直流母线和相连的逆变器供电，逆变器则将直流逆变为220V交流并向仪控母线供电。
蓄电池监测系统（BMS），监视蓄电池电压以及单节电池的参数，检测蓄电池开路情况，在发生异常时触发报警，单个蓄电池发生故障，可更换至备用蓄电池，当电压低于限值时，可以对蓄电池进行离线再充电或者用备用的蓄电池来替代电压不足的蓄电池，当逆变器发生故障时，静态切换开关自动动作，将电源自动切换到备用交流电源也就是调压变压器一路，调压变压器通常处于运行状态，当逆变器故障时，同时向220V AC 不间断配电盘提供备用电源。
核电站直流UPS系统的应用
直流系统是核动力发电厂的重要组成部分。
在核电站中，机组控制，监控系统对电源质量和供电可靠性都提出了很高要求，特别是在核岛内，部分电动阀、仪控设备以及主控室照明都需要可靠稳定的不间断电源，要求无论机组厂用电中断还是电网故障，都不应中断供电。
一旦这些装置失电，将使机组失去必要的监视和调节手段，严重威胁机组的安全稳定运行，严重的会导致机组停运，循环散热系统停止工作，最终导致核反应堆熔堆，发生严重的核泄漏及核污染事故。
因此，直流系统在核电厂中应用显得非常的重要。
一什么是直流系统直流系统是应用于水力、火力、核能发电厂、各类变电站和其他使用直流设备的用户，为了供给控制、信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。
直流系统一般包括直流电源：包括蓄电池组、整流器；保护监视设备：含绝缘监测装置、闪光报警装置、电压监察装置；负载：含直流母线、直流负荷、电池放电装置等设备。
按功能直流系统分为以下几个单元：整流系统，监控系统，绝缘监测单元，电池巡检单元，开关量监测单元，降压单元，配电单元。
电力整流就是把交流电整流成直流电的单元，整流系统自身有较为完善的各种保护功能如:输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。
监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。
绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地电阻，当线路对地绝缘降低到设定值时就会发出告警信号。
目前有母线绝缘监测和支路绝缘监测。
电池巡检单元是对蓄电池在线电压情况循环检测的一种设备，可以实时检测到每节蓄电池电压的大小，能通过监控系统显示出哪一节蓄电池发生故障。
开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。
发电厂交直流电源系统PPT课件
蓄电池 分类
敞开式
密封型 (免维护 ):具有使用方便、寿命长的特点
3
1、酸性蓄电池：容量大，多用于大、中型发电厂和变电 所。但由于它充电时要排出氢和氧的混合气体，有爆炸 危险，而且随着气体带出硫酸蒸气，有强腐蚀性，限制 了应用。
放电过程:正常工作
充电过程:当端电压由2.4V(最大电压)降 至1.8～1.75V后，需充电后才能放电.
29
2
图所示为两种常见的低压树干式接线。树干式接线从变 电所低压母线上引出干线，沿干线再引出若干条支线， 然 后再引至各用电设备。
树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树 干式接线采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少，但 干线发生故障时的影响范围大，因此供电可靠性较低。
树干式接线在机械加工车间、工具车间和机修车间中应用比 较普遍，而且多采用成套的封闭型母线，使用灵活、方便， 也比较安全，很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设 备，如机床、小型加热炉等。图 (b)所示的“变压器－干线 组”接线还省去了变电所低压侧的整套低压配电装置， 从 而使变电所结构大为简化， 投资大为降低。
自备电源 柴油发电机组（常用） 不间断电源 （重要计算机系统用）
20
柴油发电机组
优点：
操作简便、起动迅 速（电网停电时， 10~15s可供电）
效率高、功率范围 大、体积小。
运行可靠、维护方 便
公共电网
21
不间断电源
正常时：公共电网供电，同时电池充电； 电网没电时：切换到电池供电
特点：
效率高、体积小。 无噪声、振动
26
1. 一次侧采用桥形接线、 二 次侧采用单母线分段的总降压
一次侧采用桥形接线、二次侧采用 单母线分段的总降压变电所主电路如图 11.5.8 所 示 。 在 这 种 主 电 路 中 ， 一 次 侧 的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之 间，内桥形接线断路器处在线路断路器 QF11和QF12的内侧，靠近变压器；外桥形 接线断路器处在线路断路器QF11和QF12的 外侧，靠近电源方向。这种主电路的运 行灵活性较好，供电可靠性较高， 适用 于一、二级负荷的工厂。
直流电源系统在核电厂中的应用分析
直流电源系统在核电厂中的应用分析摘要：直流电源系统是核电厂用电领域里十分重要的组成部分，本文主要分析探索了核电厂中直流电力系统的电压等级，蓄电池放电时间，系统构成等内容。
同时研究了核电厂与以往的火电厂中直流电源系统设定的区别，讨论了直流电源系统未来进行开发的走向。
关键词：核电厂；直流系统；电压等级；蓄电池一、直流电源系统概念直流电源体系是由充电装置、蓄电池、电力供应电路、电压调节装置以及相关的控制、测量、信号、保护与调整单位组成的一种在日常任何事故情况中都可以供给牢靠的不间断电力的系统。
直流电源系统独自处于交流动力电源体系的外部，无需被交流电源系统运行时产生的事故所阻碍，在运行维护时十分便利，再加上其本身具备的安全性与稳定性，使得其越来越被广泛使用于发电厂之中。
特别是在核电厂中，当交流电源全部丧失时，直流电源仍能使用受控方式停止反应堆，并为其供应安全稳妥的电源。
因此，直流供电系统对电厂的安全运行有着至关重要的意义[1]。
1.直流电源系统电压等级早期从法国进口的M310核电机组直流电源系统选用的是230V、125V、48V、30V等电压等级，如大亚湾、岭澳一期核电站等。
到岭澳二期，便将30V电压等级进行了取缔。
而福建福清一、二期以及在建的方家山核电站直流电源系统选用的是220V、110V、48V电压等级，同国内标准领域一致。
中国在建的三门和海阳核电站引进了第二代APIO开放技术[2]。
安全级（IE级）直流电源体系选取了250V电压等级，一方面为仪表、控制、监控等相关设备安全停堆所需的重要功能供给电力，另一方面，也为主控室与远程停堆站的正常照明和应急照明供应电源。
而非IE级直流电源体系选用了220 V 电压等级，为他的控制与动力负荷供给电力。
由此可以看出，已建和在建的大型核电厂原设计在大多情况下都会保持不变，而在选择设备类型时，一般优先考虑进口类。
直流电源系统选用的电压等级一般同国外的标准相同，以此使得设备在采购时更为便利。
核电厂直流和交流不间断电源系统的介绍
核电厂直流和交流不间断电源系统的介绍摘要:本文以方家山核电项目作为参考,描述了核电厂中电气直流和交流不间断电源(UPS)系统的结构组成和系统运行,同时讲述了直流系统主要设备——蓄电池、充电器和直流配电柜以及交流不间断电源(UPS)系统主要设备——逆变器的功能特性。
同时对主要设备的调试内容做了介绍,从而确保核电厂安全、可靠、稳定运行。
关键词:直流系统、交流不间断电源(UPS)系统、充电器、逆变器核电厂的直流系统作为操作电源,是断路器的分闸、合闸回路,继电保护装置的操作回路、控制回路、信号回路和保护回路的工作电源,是核电厂厂用电系统的最重要组成部分。
220V交流不间断电源(UPS)系统是核电厂计算机、通信系统以及安全保护重要设备必需的一种不间断、高可靠、高性能的电源。
直流系统和交流不间断电源(UPS)系统对保证核反应堆的安全运行有着至关重要的作用,为了满足单一故障准则,核安全级的直流和交流不间断电源系统需要冗余,电气上隔离,实体上分隔。
1直流和UPS系统的运行1.1直流系统的运行方式在核电厂中,直流系统的电压可以分为24V、48V、110V和220V四种等级,其中某些系统为核安全级,对其中的设备有严格要求,必须按照RCC-E标准进行设计制造和试验。
方家山核电工程的直流系统接线方式采用单母线分段形式,包括两台充电器和一组蓄电池,母联开关将母线分为A和B两段,A段母线上连接有一台充电器、一组蓄电池和蓄电池试验回路;B段母线连接有另一台充电器、微机绝缘监测仪以及馈线回路。
正常运行时,由B段母线上的充电器向直流负荷供电,同时向蓄电池组浮充电,该充电器能提供最大持续负荷电流,同时维持蓄电池组端电压不变。
当运行的该台充电器发生故障时,就地手动切换到A段母线上的充电器,切换期间由蓄电池组为负荷进行供电,为了提高供电的可靠性,两台充电器允许并联运行,中间不设机械闭锁。
两台充电器的上游进线电源取自不同的380V母线段。
某核电厂交流不间断电源系统的设计
某核电厂交流不间断电源系统的设计发布时间：2022-01-11T06:44:48.002Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年18期作者：刘艳强郑海望[导读] 分析了核电厂交流不间断电源系统的设计要求，从设计角度阐述了核电厂是如何确保交流不间断电源系统安全、可靠、稳定运行的。
中国核电工程有限公司华东分公司摘要：本文描述了核电厂交流不间断电源系统的结构组成和系统运行，以某核电厂交流不间断电源系统LNA为例，分析了核电厂交流不间断电源系统的设计要求，从设计角度阐述了核电厂是如何确保交流不间断电源系统安全、可靠、稳定运行的。
关键词：交流不间断电源UPS(Uninterruptible Power Supply)系统、整流器、逆变器、蓄电池组、静态开关引言由于核电厂安全运行的重要性，重要仪表、重要阀门和控制负荷都必需一种不间断、高可靠、高性能的电源，因此交流不间断电源（以下简称UPS）系统在核电厂内有着大量及广泛地应用。
鉴于核电厂UPS系统所带负荷的重要性，所以UPS系统从设计、安装、调试以及到运行，都必须认真严谨，以保证核电厂投入运行后在任何情况下UPS系统都能可靠地向负荷供电，确保核电厂安全稳定的运行。
1.UPS功能介绍UPS系统的功能是保证给不能承受轻微电压扰动或冲击的装置供应电源。
更为重要的是，在断电条件下，UPS可以紧急填补电源缺口，当遇到这种情况时，系统将自动切换至备用直流电源，直到主电源恢复为止。
2.UPS的组成结构和工作模式核电厂中的UPS系统，输出为品质更好的220V交流，供核电厂内重要的仪器、仪表等重要负荷使用。
某核电的UPS系统代号为LN*，本文以向反应堆保护设备供电的LNA系统为例进行分析。
2.1LNA系统的运行方式LNA系统内部元器件如图1所示。
图1中Q001为主电源开关、Q090为旁路电源开关，EA和EN合称为静态开关，由电子电路控制其闭合或断开，Q050为手动旁路开关。
正常工作模式时，Q001、Q090开关闭合、静态开关EA闭合、旁路开关处于AUTO位，整流器把交流电转换成直流向逆变器提供电源，同时对蓄电池组充电（当直流电源取自厂用直流系统时，需加入截止二极管)，逆变器再把直流电转换成高质量的交流电向负载供电。
核电厂直流及不停电系统调试讲座
V
3LBA 001 RD
3LBA 002 RD
000.4
3LBA010ID
A
000.4
3LBA104ID
A
000.4
3LBA106ID
A
3LBA005JA 3LBA003JA 3LBA004JA
125.4
V
直流及不间断电源系统调试
蓄电池在充电器故障或充电器交流电源故障时，蓄电池以直流方式向 用户提供电能。它还能提供超出充电器电势的峰值电流（电流限制控制响 应时间）。蓄电池充电至最大容量的85％时，应保证在充电器故障情况下 持续工作一个小时。 直流配电盘主要进行直流电源的分配，以及电压、绝缘的在线监视。 当负荷开关跳闸，以及电压异常，负荷绝缘异常时触发相关报警功能。
交流母线
220V AC 负荷
直流及不间断电源系统调试
电子静态开关是具有先闭后开功能的自动静态转换开关，其控制电路 实时检测两路电源的运行状态，以便根据逻辑做出判断，选择逆变器还是 变压器供电。而且静态开关采用可控硅作为电子开关，可以在任何时刻进 行电源切换。
直流及不间断电源系统调试
不间断电源系统运行方式：
直流系统结构示意图：
3LKE 001 TB LKE-PAR 3LLC 001 TB LLC-PAR
400
3LLC302ID
V
000.4
3LKE301ID
A
000.4
3LLC301ID
A
3LKE 301 3LBA001BT LBA-BTR
3LLC 301
125.0
以LBA直流电源为例，正常运行工况下，电池组处于浮充状态。LBA 系统由来自LLA系统（应急母线）和LKE系统（正常母线）经充电器供电， 两台充电器并列运行，各自带50%负荷。一台充电器停运（故障）时， 可自动将负荷转至另一台充电器，自动切换出现故障时可就地手动切换。 当两台充电器都不可用时，系统的125V直流电源则由蓄电池组来保证， 它可以带上LBA的全部负荷至少运行1小时。
核电厂电气系统-06-1直流系统及不停电电源、事故保安电源
电气运行
（二）UPS系统的工作原理
电气运行
电气运行
( 一）组成及功能
（1）整流器： 整流器（充电器）为逆变器和蓄电池组提供所 需的直流电源。整流器采用全控三相桥式整流电路将交流变为 直流。 （2）逆变器：逆变器的作用是将整流器整流后产生的直流电 压或由蓄电池组提供的直流电压转换为稳定的、具有规定频率 的交流电压。 （3）静态开关：静态开关的作用是将负载从逆变器供电转换 到交流总线供电或者从交流总线输入转换到逆变器，而不产生 电源中断。 （4）控制单元：控制单元对整流器、逆变器、静态开关进行 控制。
电气运行
（二）运行方式
( 1 ）正常运行：由总线供电的整流器为逆变器和蓄电池组的 充电提供电源，逆变器通过静态开关给负载供电。 ( 2 ）蓄电池运行：如果得到不正常的总线供电或者超过其允 许范围，可由蓄电池组供电给逆变器，逆变器通过静态开关给 负载供电。 ( 3 ）交流总线输入的运行：当正常的总线供电长时间不能恢 复，而蓄电池组存蓄功率较小时，负载就由交流总线通过静态 开关供电。 ( 4 ）当维修选择开关时：交流总线给负载供电，静态开关与 交流总线和负载隔离。 ( 5 ）当需要对 UPS 进行维修时：负载由交流总线通过维修 开关供电，并且交流总线供电给静态开关，以便测试控制单元 的同步和测量功能。
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
核电厂电力系统第四章 直流系统
（2）125V直流电源和配电系统
（1）供电对象 机组驱动机构（断路器、接触器、电压互感器）控制电路 DC/AC逆变器（380V的LNA~LND，220V的LNP） 某些分散布置的控制柜
（1）蓄电池组
类型：铅酸蓄电池 容量和电压：Ah ，每只2.06V 浮充电方式运行 正常运行时——充电器带经常性负荷，并向蓄电池浮充电 蓄电池承担瞬时冲击负荷 充电器断开——蓄电池带全部负荷，1h，电压保持允许范围 事故结束后——充电器带经常性负荷，并将蓄电池重新充电
蓄电池 结构 运行原理
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
4、直流绝缘监察 、 意义
母线绝缘检测——（1）平衡电桥检测法 （ ） 母线绝缘检测
（2）不平衡电桥检测法 ）
（3）低频交流检测法 ）
支路检测——低频检测 低频检测 支路检测
5、交流不停电电源系统 、
作用：为核电厂重要负荷提供经过稳压、滤波、 作用：为核电厂重要负荷提供经过稳压、滤波、可靠的不间 断电源，如重要仪表法门、 断电源，如重要仪表法门、控制负荷等 输出要求 （1）容量：125% ）容量： （3）0.01Hz ） （5）输出电压波形 ） （7）短路：10s，150% ）短路： ， （9）过载能力： ）过载能力： （2）电压：2% ）电压： （4）接地 ） （6）瞬态： ）瞬态： （8）运行和中断时间：5ms ）运行和中断时间： （10）同步 ）
（3）48V直流电源和配电系统
（1）供电对象 继电器自动控制、监测设备、灯光报警装置、计算机逻辑 信息采集回路、电磁阀和电动阀控制机构机组驱动机构
核电厂交流不间断供电系统分析及改进
核电厂交流不间断供电系统分析及改进摘要：交流不间断电源体系（以下简称UPS体系）是能接连可靠、稳定的供电的电源体系，由于核电站安全运行的重要性，所以核电厂有关重要的仪表、重要的阀门等负荷都由UPS体系来供电。
这篇文章主要以AP1000和VVER机组的UPS供电体系作为参考，详细描述了UPS的运行、故障处理及检验反馈。
关键词：核电厂；交流不间断；供电系统一、UPS运行方式优缺点分析经过对两个电厂UPS运转方法的比照我们能够很明确的看到他们之间的不同，AP1000机组的UPS主要选用了从直流母线上直接接入逆变器的方法的来将直流电变为交流电，而VVER机组选用的是逆变器组、充电机的方法，将上游母线的交流电变化为UPS电源，应该说两种方法是各有利弊的，AP1000机组UPS选用从直流母线取电的方法能够最大极限的减少设备的数量，节省出成本钱，并且其旁路电源取自备用柴油机所带的交流母线，与原取电母线不相关，且它依据上游母线蓄电池的放电时刻分为了三段母线，能够极大的增强UPS的供电可靠性；而VVER机组选用整流器、逆变器组的方法，将整流器和逆变器集中在一个箱体内，占地面积减少，并且保护便利，使运转保护人员能很便利的查看UPS的运转状态查找故障原因。
但由于其主路供电和旁路供电取自同一条母线，所以其供电的可靠性不高，且检修方法不灵敏。
二、UPS的逆变装置在UPS体系中，逆变设备是核心部件，完成直流－交流的变换。
在逆变电路中，开关器材在接受正电压时关断。
开始的逆变电路以晶闸管作为开关器材，因为晶闸管操作的复杂性，使逆变设备体积很大。
现在，在逆变设备中，脉宽调制（简称PWM）操控技术应用最为广泛，运用开关器材通常是IGBT（绝缘栅双极晶体管）。
脉宽调制即是靠改动触发脉冲宽度来操控输出电压。
触发脉冲的宽度按正弦规矩改动，输出电压波形也按正弦规矩改动，叫做正弦脉宽调制（简称SPWM）。
现在遍及采用调制法得到触发脉冲，即把正弦波作为调制信号，把承受调制的信号作为载波，经过对载波的调制得到所希望的PWM波形。
浅谈核电厂1E级交流不间断电源系统
浅谈核电厂1E级交流不间断电源系统摘要：核电厂1E级交流不间断电源系统，用于在事故情况下仍能为核电厂中的重要负荷提供安全、可靠、稳定的高质量电源。
本文以某核电厂作为参考，描述了1E级交流不间断电源系统的组成结构及运行方式。
关键词：不间断电源、蓄电池、充电器、逆变器0、前言核电厂1E级交流不间断电源系统（以下简称1E级UPS电源系统）作为核电厂中的应急电源系统之一，承担了对反应堆保护系统、棒控系统、堆芯仪表系统、辐射防护监测系统核安全级DCS系统等起到安全和监测功能的重要负荷提供不间断的高质量电源，保证核电厂运行安全。
1、组成介绍1E级UPS电源系统主要包括蓄电池、充电器、逆变器、静态转换开关、手动旁路开关、配电单元等。
1.1蓄电池某核电厂采用固定型防酸式铅酸蓄电池，单体电池额定容量在200Ah至3000Ah之间。
该类型铅酸蓄电池由电解液、管式正极板（二氧化铅）、涂膏式负极板（铅）等组成。
电池电解液由硫酸、去离子水（或蒸馏水）配制而成，浓硫酸与水的体积比约为1:3.84，质量比约为1:2.09。
电解液密度为1.22±0.01g/cm3（20摄氏度）。
蓄电池可采用恒流充电或恒压充电方式进行充电，蓄电池在出厂后的存储期间需按照说明书的要求进行周期性的补充电，一般为3-6个月。
对蓄电池容量及性能的试验主要有10小时率容量试验、Id放电试验、开路电压、内阻值等。
10小时率容量试验是对已经完成初充电的蓄电池，以恒定电流I10（I10= C10/10，C10为蓄电池在25摄氏度下的10小时率额定容量）开始放电，电压直至1.80V，记录实际放电时间 T，测得的容量Cn等于放电电流I10×放电时间T。
若蓄电池首次循环实放容量不低于0.95C10，第3次或第3次以内循环实放容量达到C10，则蓄电池容量符合要求。
若放电时电解液温度不是25摄氏度，还需对测得的容量按照Cn’=Cn/[1+Z(t-25)]进行修正，式中Z为温度系数，t为初始平均温度。
核电厂直流及UPS系统设计简述
核 电厂 中， 直流及交 流不问断 电源 系统 为电气 和热工 系
（ 二） 直流 负载分类。连续 负载 在整 个 工作 周期 内均 通 电。这些 负载通常 由蓄 电池充 电器供 电 ， 而且 在工作 周期 开
统的控制 、 信号 、 保护 、 监测 、 仪表、 自动装置 、 执行 机构 、 事故 照明装置等提供纯净可靠的交直 流电源 ， 并且 当发生厂 外 电
五、 结语
序是 ： ４ ０ Ａ， 最初 ５ ｓ ， ８ ０ Ａ， 紧接着 １ ０ ｓ ， ３ ０ Ａ， 紧接着 ２ ０ ｓ ； 可以保
表 明， 由于新 旧路基 的不 同固结 程度 ， 对沉 降曲线的形状会产 生影响 ， 对差异沉 降的影 响更为显著 。由此可见 ， 当计算差异 沉降时 ， 需要考虑新 旧路基压缩模量 的不 同。
间断 负载 仅 在 工 作 周 期 内 的 一 部 分 时 间 通 电 。 典 型 的 间断 负 载 有 ： 应 急 泵 电动 机 ； 重要通风 系统 计
统； 开关 柜动作 ； 电动 阀动作 ； 隔离开关 动作 ； 发 电机的起励 ； 电动机启动 电流 ； 浪涌电流。 注： 当几个 负载在相同的短时 间段 内出现且单 个负 载出 现顺 序不能确定时 ， 应 假定负载是在该 时间段 内出现的所有 负载的总和 。如果单个负载顺序 可 以确 定 ， 则 假定 负载是 在
该时段 内某一 瞬间 出现 的最大 负载 。如 果铅 酸 蓄 电池 的间
断负载持续时间小于 １ ｍｉ ｎ ， 通 常认 为持续 时间是 １ ａｉ ｒ ｎ 。
（ 三） 工 作 周期 图 。Ｌ １ —４ ０ Ａ， １ ８ ０ ｍ ｉ ｎ ； Ｌ ２ －２ ８ ０ Ａ， ５ ｓ ； Ｌ ３ —
６ ０ Ａ， ｌ ｍｉ ｎ～１ ２ ０ ｍｉ ｎ； Ｉ Ｊ ４ — １ ０ ０ Ａ， ３ ０ ａｉ ｒ ｎ～１ ２ ０ ｍｉ ｎ ； —８ ０ 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
电厂讲解——直流系统
电厂讲解——直流系统在电厂的运行中，直流系统是一个至关重要的组成部分。
它就像是电厂的“稳定器”，默默地为各种设备提供可靠的电源支持，保障着电厂的安全稳定运行。
那么，究竟什么是直流系统？它又有哪些重要的作用和特点呢？接下来，让我们一起深入了解一下。
直流系统，简单来说，就是由直流电源、直流负荷以及相关的控制、保护和监测设备组成的一个电力系统。
与我们日常生活中常见的交流系统不同，直流系统提供的是直流电，电流的方向始终保持不变。
直流电源是直流系统的核心。
在电厂中，常见的直流电源有蓄电池组和充电装置。
蓄电池组就像是一个“能量储备库”，在电网出现故障或者停电时，能够迅速放电，为关键设备提供应急电源，确保设备不会突然停止运行。
而充电装置则负责在正常情况下为蓄电池组充电，保持其处于满电状态，随时准备应对突发情况。
直流负荷则包括了各种控制、保护、信号和自动化装置等。
这些设备对于电源的稳定性和可靠性要求极高，而直流电正好能够满足它们的需求。
例如，继电保护装置需要在瞬间获取稳定的电源来执行保护动作，确保电网的安全；控制回路中的各种操作机构也依赖直流电源来准确无误地执行操作指令。
直流系统的一个重要特点就是其独立性和可靠性。
由于直流系统与交流系统相对独立，不受交流系统故障的直接影响，因此在电网出现波动或者停电时，直流系统能够继续为关键设备供电，保障电厂的基本运行功能。
这对于维持电厂的安全稳定运行，防止事故扩大，具有不可替代的作用。
为了确保直流系统的稳定运行，还需要一系列的控制、保护和监测设备。
控制设备用于调节直流电源的输出电压和电流，以满足不同负荷的需求；保护设备则能够及时检测到系统中的故障，如过压、欠压、过流等，并迅速采取措施，将故障隔离，防止对整个系统造成影响；监测设备则可以实时监测直流系统的运行参数，如电压、电流、蓄电池的状态等，为运行人员提供决策依据。
在实际运行中，直流系统的维护和管理也是非常重要的。
定期对蓄电池组进行检查和维护，包括测量电池的电压、内阻和容量等参数，及时发现并更换老化或者损坏的电池，是确保蓄电池组性能良好的关键。
直流电源和交流电源
直流电源和交流电源引言在现代社会中，电力无处不在。
为了让电力能够在我们的生活中发挥作用，我们需要一种稳定而可靠的电源。
直流电源和交流电源是两种常见的电源类型，它们在不同的应用领域都发挥着重要的作用。
本文将介绍直流电源和交流电源的原理、特点以及它们的应用。
一、直流电源1.1 原理直流电源是指输出的电流方向始终保持一致的电源。
它的工作原理基于直流电能的转换和稳定。
直流电源通常由直流电源适配器（DC Power Adapter）、直流电池和直流发电机构成。
直流电源的工作原理与其组成部分紧密相关。
直流电源适配器可以将交流电转换为直流电，常用于家庭和办公环境中的小型电子设备。
直流电池则是一种能够存储电能并输出直流电的装置，常用于移动设备和车辆的电力供应。
直流发电机是一种利用磁场转换机械能为直流电能的设备，常用于工业生产中的电力供应。
1.2 特点直流电源具有以下几个特点：1.2.1 稳定性直流电源的输出电流方向始终保持一致，因此具有较好的稳定性。
这使得直流电源非常适合对电流稳定性要求较高的应用，如电子元器件的供电。
1.2.2 低噪声由于直流电源的输出电流方向始终一致，所以其输出电流一般不会产生过多的噪声。
这使得直流电源在对噪声敏感的应用中非常有用，如音频设备的供电。
1.2.3 可控性直流电源的输出电流可以通过控制电源的电压和电流来实现对输出电流的精确控制。
这种可控性使得直流电源在对电流控制要求较高的应用中具有重要意义，如电子设备的调试和实验室研究。
1.3 应用直流电源在各个领域中都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1.3.1 电子设备直流电源广泛应用于各种电子设备中，如计算机、手机、平板电脑等。
直流电源的稳定性和可控性使得这些设备能够正常工作，并且输出电流满足设备的工作要求。
1.3.2 动力系统直流电源被广泛应用于各种动力系统中，如电动车、电动船等。
直流电池作为动力供应装置，能够提供持续的电力，满足动力系统的工作要求。
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核电厂直流和交流不间断电源系统的介绍
摘要：本文以方家山核电项目作为参考，描述了核电厂中电气直流和交流不间断电源(UPS)系统的结构组成和系统运行，同时讲述了直流系统主要设备蓄电池、充电器和直流配电柜以及交流不间断电源(UPS)系统主要设备逆变器的功能特性。
针对主要设备的调试内容做了简要介绍。
关键词：直流系统、交流不间断电源系统、充电器、逆变器
核电厂的直流系统作为断路器的分闸、合闸回路，继电保护装置的操作、控制、信号和保护回路的工作电源，是核电厂厂用电系统最重要组成部分。
220V交流不间断电源(UPS)系统是核电厂计算机、通信系统以及安全保护设备必需的一种不间断、高可靠的电源。
直流系统和UPS系统对保证核反应堆的安全运行有着至关重要的作用，为了满足单一故障准则，核安全级的直流和交流不间断电源系统需要冗余配置。
并且电气上隔离，实体上分隔。
1 直流和UPS系统的运行
1.1 直流系统的运行方式
在核电厂中，直流系统按电压可以分为24V、48V、110V和220V 四种等级，其中某些系统为核安全级，必须按照RCC-E标准进行设计制造和试验。
核电工程的直流系统接线通常采用单母线分段形式，包括两台充电器和一组蓄电池，母联开关将母线分为A和B两段，A段母线上连接有一台充电器、一组蓄电池和蓄电池试验回路；B段母线连接有另一台充电器、微机绝缘监测仪以及馈线回路。
正常运行时，由B 段母线上的充电器向直流负荷供电，同时向蓄电池组浮充电，该充电器能提供最大持续负荷电流，同时维持蓄电池组端电压不变。
当运行的该台充电器发生故障时，就地手动切换到A段母线上的充电器，切换期间由蓄电池组为负荷进行供电，为了提高供电的可靠性，两台充电器允许并联运行，中间不设机械闭锁。
直流系统进线电源取自不同的380V母线段。
蓄电池组工作在浮充电状态时，它仅需提供瞬时尖峰负荷。
一旦充电器或其交流电源故障，蓄电池组能够向本系统全部直流负荷供电至少1小时。
如果1小时后还未恢复充电器供电，则系统有可能失电。
蓄电池试验回路系统与直流系统相配套，用于检验安装在厂区内的铅酸蓄电池是否处于良好的工作状态。
当直流系统停用时，即可进行蓄电池10小时容量放电试验以及1小时核对性放电试验。
放电电流可以在放电试验小车上进行调节。
1.2 交流不间断电源(UPS)系统的运行方式
220V交流不间断电源(UPS)系统结构图如右图所示，其主要有以下几种工作模式：正常工作模式，电池工作模式，旁路工作模式和充
电器工作模式。
正常工作模式下，由交流线路通过AC-DC整流电路、逆变器，向负载供电。
交流线路欠压或失电时，由蓄电池通过逆变器向负载供电。
如果逆变器过载或者失效，静态开关断开逆变器通路，同时将负载与旁路回路接通。
当负载恢复正常，或者系统恢复供电条件时，系统会自动从旁路工作模式切换回正常工作模式。
逆变器自动跟踪旁路电源的频率并与旁路电源同步，当旁路电源超出正常范围50Hz±6%时，逆变器放弃跟踪，转为自动调整输出频率为50 Hz。
以上的相互切换，是靠控制静态开关EA&EN来实现的。
静态开关切换时间不大于1毫秒。
以上的工作模式切换是调试的重要内容，是保证对重要负荷不间断电源供给的重要一环。
2 直流系统的组成结构和功能
直流系统设备主要包括蓄电池、充电器、直流配电柜以及接地故障探测仪等。
2.1 蓄电池
目前，核电厂直流系统广泛使用铅酸蓄电池，铅酸蓄电池由二氧化铅(PbO2)的正极板、铅(Pb)的负极板和密度为1.2g/cm3～1.4g/cm3
的稀硫酸(H2SO4)电解液构成。
单个蓄电池的均衡充电电压为2.30V，浮充电电压为2.23 V，事故放电终止电压为1.87V。
蓄电池初次使用前必须进行初充电。
初充电可恒流充电或恒压充电。
蓄电池10小时容量放电试验和1小时核对性放电试验结束后，必须进行补充电。
此外为了使全列蓄电池的电解液密度、电压均衡一致，还需进行均衡充电。
对蓄电池的充放电试验和容量测试试验，应根据厂家提供的操作说明书和相应的规范来进行。
2.2 充电器
直流系统充电器的整流模块为三相桥式全控整流电路，包含电力二极管和可控硅。
功率半导体用快速动作高分断能力的熔断器保护。
充电器装有限流保护，防止充电器过热及部件损坏。
为满足对蓄电池的充电要求，充电器还应具有稳压、均流、限流以及输出电压可调等特性。
2.3 直流配电柜
核电厂直流配电柜常采用抽屉柜。
共有三路进线，其中两路由充电器供电，一路由蓄电池组供电，正常运行时只有一台充电器向配电柜供电，同时经直流母线向蓄电池组浮充电。
当充电器或其380V交流电源故障时，则由蓄电池组向配电柜供电。
蓄电池进线、充电器进出线断路器均配有延时动作的电磁脱扣器，以使短路保护具有选择性。
2.4 接地故障探测仪
直流系统接地故障探测器可连续地监测系统绝缘完整性，它能够测出母线电压，各分支回路的正极、负极对地的电压值和绝缘电阻值，发生故障时，可以指示故障极性及报警。
调试试验时，应分别在母线和各分支回路出线端中接一滑线电阻器(35KΩ—80KΩ)，调节滑线电阻器，当其电阻值低于设定电阻值时，探测器上的红灯亮并发出报警，同时液晶显示屏上显示发生接地故障的支路数和接地电阻值，同时通过DCS向主控室发出报警信号。
3 交流不间断电源(UPS)系统的组成结构和功能
UPS系统包括逆变器、整流器、静态开关、手动旁路开关、隔离变、调压变和交流配电屏等。
3.1逆变器
UPS系统使用的逆变器单元主要由以下元件组成：逆变器、静态开关EA&EN、三位手动旁路开关和旁路变压器。
其中的逆变功能模块由IGBT组成的电压型单相全桥逆变电路完成，使用SPWM 控制技术使输出得到品质优良的正弦波。
逆变器调试时，需要测量输出波形并计算谐波总畸变(THD)以判断是否达到性能要求。
3.2整流器
380 V三相交流电通过隔离变和LC滤波后，输入整流器转化为直流电，再输送给逆变器，由于在蓄电池回路加装逆止二极管，整流器正常工作时，不对蓄电池进行充电，这样能保证对逆变器负荷的能量供给。
对于直接由直流系统供电的逆变系统，则没有整流器设备。
3.3静态开关
静态开关是实现逆变器输出和旁路回路切换的装置，当UPS的输出故障或负载异常时，逆变器的输出可自动的切换到旁路市电，切换也可以是手动完成，手动切换同样无中断供电。
4 总结
核电厂直流和UPS电源系统包含子系统很多，供电负荷也多。
由于部分系统涉及到核安全，因此结构复杂，运行方式灵活。
在这些系统试验调试前，要做好充分的准备，熟练掌握系统的设备、组成结构、功能和运行特性以及相关试验内容和方法，才能确保调试工作顺利进行。
参考文献：
[1] GFD(OPzS) 系列固定型防酸式铅酸蓄电池使用说明书；
[2] DL/T 5044-2004 发电厂直流系统设计技术规范；
[3] 陈天翔，王寅仲，海世杰，电气试验，中国电力出版社，2008；
[4] 樊立萍，王忠庆，电力电子技术，中国林业出版社；，
[5] 任元会，卞铠生，姚家祎，工业与民用配电设计手册第三册，2005；。