CN104637558A - 核电机组失步振荡的安全稳定控制方法 - Google Patents

核电机组失步振荡的安全稳定控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种核电机组的控制方法，特别是一种核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，其要点在于，事先计算核电机组的失步振荡控制策略，并将控制策略整定值设置在安全自动装置中，通过汽轮机侧及核岛侧的联合控制执行切机，其方式是通过跳开发电机出口断路器GCB的方式进行切机，汽轮机空载运行，根据所检测到的电力负荷，控制汽轮机旁路排放系统，当电网带负荷运转时，精确控制核电控制棒的插入时间，维持核反应堆的低功率运行。其相比现有技术的优点在于，当核电机组发生失步振荡时通过对汽轮机侧及核岛侧的有效、精确、及时、合理控制，解决了核电机组失步振荡时参与安全稳定控制的技术难题，在核电机组参与电网暂态安全稳定控制的同时保证了核电机组的安全稳定运行。

Description

核电机组失步振荡的安全稳定控制方法
技术领域
本发明涉及一种核电机组的控制方法，特别是一种核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，主要适用于压水堆核电站的出线线路发生失步振荡时的安全稳定控制。
背景技术
在电力系统中，保证电力系统的安全稳定运行是一个极端重要的问题。现代电力系统由于机组容量不断提高，电网规模不断扩大，电压等级不断提高，超高压远距离输电以及互联电网形成，使电网结构更加复杂，造成现代电力系统的安全稳定控制越来越困难。
大容量电厂的发电功率若不能就近送入负荷中心，通过长距离输电通道输送，电气距离增大导致的发电机同步转矩或者阻尼转矩减少，在线路或者其他电网元件发生故障时可能会导致发电机组相对于电网失步振荡的问题。根据《电力系统安全稳定导则》DL755的规定，当电力系统发生第二级安全稳定标准的大事故扰动时，对于发电机组相对于电网失步振荡的问题，若保护、开关及重合闸正确动作后失步振荡的问题仍存在，则必须采取切机措施。
由于核电机组对安全性的要求极高、控制系统复杂，通常在电网发生安全稳定问题时都尽量避免切除核电机组，长期以来核电机组都没有参加电网的安全稳定控制。
目前接入电网的部分核电机组在核电厂送出线路故障时也出现了失步振荡的问题，并且失步振荡的模式为核电机组相对于电网内其他机组失步振荡，此时必须采取切除核电机组的措施、迅速将失步的核电机组的出力降低到零才能保证电网的安全稳定运行，而切除其他电厂的机组也无法使电网恢复稳定。
上述核电机组的安全稳定控制功能是通过安全自动装置、汽轮机调节系统和反应堆控制棒系统来实现的，然而，核电机组发生失步振荡时，如何对安全自动装置、汽轮机调节系统和反应堆控制棒系统进行控制以保证电网和核电机组的安全稳定运行成为了新的技术难题，现有技术中并没有提出相应的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够有效、及时、可靠的核电机组失步振荡的安全稳定控制方法。
本发明的目的是通过以下途径来实现的：
核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，其要点在于，包括如下步骤：
1）根据电网的运行方式，包括正常运行方式和各种检修运行方式，通过仿真计算获得其对应发生核电机组失步振荡的预想故障集时的安全稳定控制策略定值；
2）将所获得的安全稳定控制策略定值整定到安全自动装置中；
3）安全自动装置通过监测核电厂出线的电流、电压和断路器位置信息，在判断出线路发生故障后并且符合所设定的安全稳定控制策略定值的切机条件时发切机命令，跳失步发电机出口断路器GCB；
4）通过汽轮机侧及核岛侧的联合控制执行切机，方法如下：
  汽轮机旁路排放系统随发电机负荷减少逐渐开启阀门；当安全自动装置通过跳开失步发电机出口断路器GCB切机时，汽轮机发电机组完全失去负荷，不会触发汽轮机组跳闸，在汽轮机调节系统控制下汽轮机空载运行；此时，升压变高压侧断路器处于闭合状态，升压变高压侧的厂外电源仍然可用，通过机组升压变压器、厂用变压器倒送电，为厂用负荷提供电源，检测到负荷降低15%Pn以上，汽轮机旁路排放系统动作，将多余的蒸汽排向凝汽器；在反应堆控制系统的控制下，反应堆功率自动整定在最终功率整定值30%Pn，将控制棒插入以降低核功率；Pn为额定功率；
汽轮机保持空转时手动停机，等待电网恢复后，汽轮机重新冲转、并网；
如果升压变高压侧电网带厂用负荷运行成功，则要限制控制棒插入的时间在12小时以内；如果控制棒插入的时间没有达到12小时，则将控制棒继续插入，维持核反应堆的低功率运行；如果控制棒插入的时间达到12小时，要把控制棒全提至堆顶，并进行硼化，维持核反应堆的低功率运行；
如果调节系统故障，发生跳堆跳机，则跳开升压变高压侧断路器，厂用负荷切换到保安电源供电，隔离主给水并且隔离不必要蒸汽用户，防止一回路过冷，然后将机组稳定在热停堆状态；在调节系统没有发生故障的情况下，反应堆维持低功率运行，等待电网恢复后反应堆重新升功率、重新启动汽轮机冲转并网；
如果升压变高压侧电网带厂用负荷运行不成功，则跳开升压变高压侧断路器，将厂用负荷切换到保安电源供电，隔离主给水并且隔离不必要蒸汽用户，然后将机组稳定在热停堆状态等待电网恢复。
本发明通过事先计算核电机组的失步振荡控制策略，并将控制策略整定值设置在安全自动装置中，当核电机组发生失步振荡时通过对汽轮机侧及核岛侧的有效、精确、及时、合理控制，充分考虑了安全自动装置、汽轮机调节系统和反应堆控制棒系统的控制条件和控制方案，解决了核电机组失步振荡时参与安全稳定控制的技术难题，在核电机组参与电网暂态安全稳定控制的同时保证了核电机组的安全稳定运行。
附图说明
图1所示为本发明所述核电机组失步振荡的安全稳定控制方法的流程示意图；
图2所示为本发明实施例所述通过汽轮机侧及核岛侧的联合控制执行切机的控制流程图。
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
具体实施方式
最佳实施例：
本发明提供一种核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，核电机组失步振荡的安全稳定控制过程示意图如图1所示，包括以下步骤：
步骤一：计算失步振荡安全稳定控制策略定值：基于电网各种可能的运行方式，包括正常运行方式和各种检修运行方式，针对可能发生核电机组失步振荡的预想故障集计算对应的安全稳定控制策略定值；
步骤二：将安全稳定控制策略定值整定到安全自动装置中；
步骤三：安全自动装置通过监测核电厂出线的电流、电压和断路器位置等信息，在判断出线路发生故障后并且符合策略表的切机条件时发切机命令跳失步发电机出口断路器GCB；
步骤四：通过汽轮机侧及核岛侧的联合控制执行切机，其方式是通过跳开失步发电机出口断路器GCB的方式进行切机。
其中通过跳开发电机出口断路器GCB的方式进行切机的控制流程如图2所示，其主要的控制过程如下：
汽轮机旁路排放系统可以随发电机负荷减少逐渐开启阀门，使反应堆不需要紧急停堆。当安全自动装置，通过跳开发电机出口断路器GCB切机时，汽轮机发电机组完全失去负荷，不会触发汽轮机组跳闸，在汽轮机调节系统控制下汽轮机空载运行；此时，升压变高压侧断路器处于闭合状态，升压变高压侧的厂外电源仍然可用，通过机组升压变压器、厂用变压器倒送电，为厂用负荷提供电源。检测到负荷降低15%Pn以上，汽轮机旁路排放系统动作，将多余的蒸汽排向凝汽器；通过反应堆控制系统控制反应堆功率自动整定在最终功率整定值30%Pn(Pn为额定功率)，将控制棒插入以降低核功率。
由于汽轮机保持空转，对于汽轮机的叶片影响较大，空转比带低负荷长期运行对汽轮机更不利，对汽轮机寿命影响较大，而且此时维持空转的意义不大，建议操纵员手动停机，等待电网恢复后，汽轮机重新冲转、并网。
如果升压变高压侧电网带厂用负荷运行成功，则要通过反应堆控制系统控制控制并限制控制棒插入的时间在12小时以内。如果控制棒插入的时间没有达到12小时，则将控制棒继续插入，维持核反应堆的低功率运行；如果控制棒插入的时间达到12小时，要把控制棒全提至堆顶，并进行硼化，维持核反应堆的低功率运行。
如果调节系统故障，发生跳堆跳机，则跳开升压变高压侧断路器，厂用负荷切换到保安电源供电，隔离主给水并且隔离不必要蒸汽用户，防止一回路过冷，然后将机组稳定在热停堆状态。在调节系统没有发生故障的情况下，反应堆维持低功率运行，等待电网恢复后反应堆重新升功率、重新启动汽轮机冲转并网。
如果升压变高压侧电网带厂用负荷运行不成功，则跳开升压变高压侧断路器，将厂用负荷切换到保安电源供电，隔离主给水并且隔离不必要蒸汽用户，然后将机组稳定在热停堆状态等待电网恢复。
本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (1)

1.核电机组失步振荡的安全稳定控制方法，其要点在于，包括如下步骤：
1）根据电网的运行方式，包括正常运行方式和各种检修运行方式，获得其对应发生核电机组失步振荡的预想故障集时的安全稳定控制策略定值；
2）提供安全稳定控制系统，包括有安全自动装置、汽轮机调节系统和反应堆控制系统，将所获得的安全稳定控制策略定值整定到安全自动装置中；
3）安全自动装置通过监测核电厂出线的电流、电压和断路器位置信息，在判断出线路发生故障后并且符合所设定的安全稳定控制策略定值的切机条件时发切机命令跳失步发电机出口断路器GCB；
4）通过汽轮机侧及核岛侧的联合控制执行切机，方法如下：
  汽轮机旁路排放系统随发电机负荷减少逐渐开启阀门；当安全自动装置通过跳开失步发电机出口断路器切机时，汽轮机发电机组完全失去负荷，不会触发汽轮机组跳闸，在汽轮机调节系统控制下汽轮机空载运行；此时，升压变高压侧断路器处于闭合状态，升压变高压侧的厂外电源仍然可用，通过机组升压变压器、厂用变压器倒送电，为厂用负荷提供电源，检测到负荷降低15%Pn以上，汽轮机旁路排放系统动作，将多余的蒸汽排向凝汽器；反应堆功率自动整定在最终功率整定值30%Pn，将控制棒插入以降低核功率；Pn为额定功率；
汽轮机保持空转时手动停机，等待电网恢复后，汽轮机重新冲转、并网；
如果升压变高压侧电网带厂用负荷运行成功，则要限制控制棒插入的时间在12小时以内；如果控制棒插入的时间没有达到12小时，则将控制棒继续插入，维持核反应堆的低功率运行；如果控制棒插入的时间达到12小时，要把控制棒全提至堆顶，并进行硼化，维持核反应堆的低功率运行；
如果汽轮机调节系统故障，发生跳堆跳机，则跳开升压变高压侧断路器，厂用负荷切换到保安电源供电，隔离主给水并且隔离不必要蒸汽用户，防止一回路过冷，然后将机组稳定在热停堆状态；在调节系统没有发生故障的情况下，反应堆维持低功率运行，等待电网恢复后反应堆重新升功率、重新启动汽轮机冲转并网；
如果升压变高压侧电网带厂用负荷运行不成功，则跳开升压变高压侧断路器，将厂用负荷切换到保安电源供电，隔离主给水并且隔离不必要蒸汽用户，然后将机组稳定在热停堆状态等待电网恢复。
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