CN104868507A - 一种反应堆控制棒驱动机构供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反应堆控制棒驱动机构供电系统包括：静态棒电源子系统，所述静态棒电源子系统包括：两条并联的冗余电源回路，其中，所述冗余电源回路包括：整流装置、储能柜、保护装置和控制装置，所述保护装置和所述控制装置与所述整流装置连接，所述整流装置与所述储能柜连接，所述整流装置用于将380VAC整流为直流电源后，一方面传输给所述储能柜充电，另一方面传输给控制棒驱动机构的线圈；所述储能柜用于在380V交流电源瞬态期间给驱动机构的线圈供电；所述保护装置和所述控制装置用于对所述系统进行保护和控制，实现了反应堆控制棒驱动机构供电系统结构和保护简单、效率高、无噪音、振动小、可靠性高、维修性价比高的技术效果。

Description

一种反应堆控制棒驱动机构供电系统
技术领域
本发明涉及核电站反应堆电气技术领域，尤其涉及一种反应堆控制棒驱动机构供电系统。
背景技术
目前，在国内已建和在建的核电站中，基本上都采用由2台带飞轮的电动发电机组及3个控制柜和3个断路器屏构成的棒电源系统，经棒控系统半波整流后给CRDM供电。该方案主要存在以下问题：
1、由于电动发电机组为旋转设备，因此噪音和振动较大，在运行期间房间内的噪音可达96dB；
2、由于采用电动发电机组经半波整流后给CRDM供电，因此效率较低；
3、电源系统中设置了包括差动、逆功率、过流、失磁、低频、低电压等各种保护，保护装置的设置较为复杂。
4、由于电动发电机组的电动机不能调速，因此空载并车比较困难；
5、此外，维修工作量大、体积大、价格高。
综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，采用电动发电机组经半波整流后给CRDM供电，电源系统中设置了多种保护，电动发电机组的电动机不能调速，所以，现有技术中的反应堆控制棒驱动机构供电系统存在结构和保护复杂，效率较低，噪声和振动较大，空载并车比较困难，维修性价比低的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种反应堆控制棒驱动机构供电系统，解决了现有技术中的反应堆控制棒驱动机构供电系统存在结构和保护复杂，效率较低，噪声和振动较大，空载并车比较困难，维修性价比低的技术问题，实现了反应堆控制棒驱动机构供电系统结构和保护简单、效率高、无噪音、振动小、可靠性高、维修性价比高的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种反应堆控制棒驱动机构供电系统，所述系统包括：
静态棒电源子系统，所述静态棒电源子系统包括：两条并联的冗余电源回路，其中，所述冗余电源回路包括：整流装置、储能柜、保护装置和控制装置，所述保护装置和所述控制装置与所述整流装置连接，所述整流装置与所述储能柜连接，所述整流装置用于将380VAC整流为直流电源后，一方面传输给所述储能柜充电，另一方面传输给控制棒驱动机构的线圈；所述储能柜用于在380V交流电源瞬态期间给驱动机构的线圈供电；所述保护装置和所述控制装置用于对所述系统进行保护和控制。
其中，所述控制装置具体包括数字化专用控制器和触摸屏，其中，所述数字化专用控制器用于所述系统的逻辑处理、数据采集、缺相和过压及防可控硅触发接口烧坏保护、软启动和缓关闭；所述触摸屏用于手动控制、状态显示和故障报警，通过所述控制装置能够向核电厂控制室发送状态和故障报警信号。
其中，所述保护装置包括：熔断器、接触器、断路器，其中，380VAC母线与所述整流装置之间设有所述熔断器和所述接触器，所述储能柜与所述棒电源子系统之间设有所述熔断器和所述断路器。
其中，所述整流装置采用十二相低纹波可控硅整流。
其中，所述整流装置具体为：采用2台曲折移相整流变压器并联运行，通过对原边绕组的接法组成一个超前15°的整流变压器和一个滞后15°的整流变压器，形成十二相整流。
其中，所述储能柜采用超级电容储能方式进行储能。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了将反应堆控制棒驱动机构供电系统设计为包括：静态棒电源子系统，所述静态棒电源子系统包括：两条并联的冗余电源回路，其中，所述冗余电源回路包括：整流装置、储能柜、保护装置和控制装置，所述保护装置和所述控制装置与所述整流装置连接，所述整流装置与所述储能柜连接，所述整流装置用于将380VAC整流为直流电源后，一方面传输给所述储能柜充电，另一方面传输给控制棒驱动机构的线圈；所述储能柜用于在380V交流电源瞬态期间给驱动机构的线圈供电；所述保护装置和所述控制装置用于对所述系统进行保护和控制的技术方案，即，利用反应堆控制棒驱动机构供电系统为线圈(CRDM)供电，设置了两条冗余的电源回路，每条回路由一个独立的整流装置、一个储能柜及相应的开关和控制设备组成，每条回路的容量按100%考虑，采用整流器代替传统棒电源系统中的电动发电机组，储能柜代替飞轮，大大简化了系统结构和保护设计，提高了能量转换的效率和快速释放大电流的能力，其供电可靠性和可维修性也得到了提高，整流装置采用十二相低纹波可控硅整流，可有效减轻整流电路高次谐波对电网的影响，同时使输出直流电压更加平滑，采用超级电容储能方式，解决了其它储能方式如蓄电池在设备尺寸较大以及可维护性较差等方面的问题，由于静态棒电源系统直接给棒控系统提供直流电源，因此在简化本系统结构的同时，也简化了棒控系统的结构，进一步提高了经济性和供电的可靠性，系统无噪音和振动，进一步优化了运行环境，所以，有效解决了现有技术中的反应堆控制棒驱动机构供电系统存在结构和保护复杂，效率较低，噪声和振动较大，空载并车比较困难，维修性价比低的技术问题，进而实现了反应堆控制棒驱动机构供电系统结构和保护简单、效率高、无噪音、振动小、可靠性高、维修性价比高的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例一中反应堆控制棒驱动机构供电系统组成示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种反应堆控制棒驱动机构供电系统，解决了现有技术中的反应堆控制棒驱动机构供电系统存在结构和保护复杂，效率较低，噪声和振动较大，空载并车比较困难，维修性价比低的技术问题，实现了反应堆控制棒驱动机构供电系统结构和保护简单、效率高、无噪音、振动小、可靠性高、维修性价比高的技术效果。
本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：
采用了将反应堆控制棒驱动机构供电系统设计为包括：静态棒电源子系统，所述静态棒电源子系统包括：两条并联的冗余电源回路，其中，所述冗余电源回路包括：整流装置、储能柜、保护装置和控制装置，所述保护装置和所述控制装置与所述整流装置连接，所述整流装置与所述储能柜连接，所述整流装置用于将380VAC整流为直流电源后，一方面传输给所述储能柜充电，另一方面传输给控制棒驱动机构的线圈；所述储能柜用于在380V交流电源瞬态期间给驱动机构的线圈供电；所述保护装置和所述控制装置用于对所述系统进行保护和控制的技术方案，即，利用反应堆控制棒驱动机构供电系统为线圈(CRDM)供电，设置了两条冗余的电源回路，每条回路由一个独立的整流装置、一个储能柜及相应的开关和控制设备组成，每条回路的容量按100%考虑，采用整流器代替传统棒电源系统中的电动发电机组，储能柜代替飞轮，大大简化了系统结构和保护设计，提高了能量转换的效率和快速释放大电流的能力，其供电可靠性和可维修性也得到了提高，整流装置采用十二相低纹波可控硅整流，可有效减轻整流电路高次谐波对电网的影响，同时使输出直流电压更加平滑，采用超级电容储能方式，解决了其它储能方式如蓄电池在设备尺寸较大以及可维护性较差等方面的问题，由于静态棒电源系统直接给棒控系统提供直流电源，因此在简化本系统结构的同时，也简化了棒控系统的结构，进一步提高了经济性和供电的可靠性，系统无噪音和振动，进一步优化了运行环境，所以，有效解决了现有技术中的反应堆控制棒驱动机构供电系统存在结构和保护复杂，效率较低，噪声和振动较大，空载并车比较困难，维修性价比低的技术问题，进而实现了反应堆控制棒驱动机构供电系统结构和保护简单、效率高、无噪音、振动小、可靠性高、维修性价比高的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
在实施例一中，提供了一种反应堆控制棒驱动机构供电系统，请参考图1，所述系统包括：
静态棒电源子系统，所述静态棒电源子系统包括：两条并联的冗余电源回路，其中，所述冗余电源回路包括：整流装置、储能柜、保护装置和控制装置，所述保护装置和所述控制装置与所述整流装置连接，所述整流装置与所述储能柜连接，所述整流装置用于将380VAC整流为直流电源后，一方面传输给所述储能柜充电，另一方面传输给控制棒驱动机构的线圈；所述储能柜用于在380V交流电源瞬态期间给驱动机构的线圈供电；所述保护装置和所述控制装置用于对所述系统进行保护和控制。
其中，在实际应用中，棒电源系统是核电站的重要系统之一，它的任务是确保在核电站正常运行期间给控制棒驱动机构的线圈(CRDM)连续供电，即使在厂用电源暂态扰动的情况下，也要确保供电的连续性。棒电源系统不具备安全功能，但是系统的任何故障都可能导致反应堆紧急停堆，直接影响电站的稳定和经济运行。
其中，在实际应用中，整流装置将380VAC整流为直流电源的电压范围是160VDC-220VDC，380V交流电源的瞬态期间失电时间小于3秒。
其中，在本申请实施例中，所述控制装置具体包括数字化专用控制器和触摸屏，其中，所述数字化专用控制器用于所述系统的逻辑处理、数据采集、缺相和过压及防可控硅触发接口烧坏保护、软启动和缓关闭；所述触摸屏用于手动控制、状态显示和故障报警，通过所述控制装置能够向核电厂控制室发送状态和故障报警信号。
其中，在本申请实施例中，所述系统还设有保护装置，所述保护装置包括：熔断器、接触器、断路器，其中，380VAC母线与所述整流装置之间设有所述熔断器和所述接触器，所述储能柜与所述棒电源子系统之间设有所述熔断器和所述断路器。
其中，在实际应用中，请参考图1，380VAC母线1经过熔断器和接触器后传输到整流装置1，380VAC母线,2经过熔断器和接触器后传输到整流装置2，2个整流装置整流后的电流传输到160VDC-220VDC母线，进行供电。
其中，在本申请实施例中，所述整流装置采用十二相低纹波可控硅整流。
其中，在本申请实施例中，所述整流装置具体为：采用2台曲折移相整流变压器并联运行，通过对原边绕组的接法组成一个超前15°的整流变压器和一个滞后15°的整流变压器，形成十二相整流。
其中，在本申请实施例中，所述储能柜采用超级电容储能方式进行储能。
其中，在实际应用中，在正常运行期间，两个整流装置分别将两路380VAC电源整流为直流电源后（电压范围160VDC-220VDC），一方面给各自储能柜充电，另一方面，将并联后的直流电源供电给控制棒驱动机构的线圈。当一个整流装置故障或失去一路380V交流电源时，由另一个整流装置独立给控制棒驱动机构的线圈供电。在380V交流电源的瞬态期间（失电时间小于3秒），由储能柜确保给驱动机构的线圈供电。当两路380V交流电源同时失去的时间超过3秒时，被认为是厂用电源永久故障，由低电压继电器（带延时动作触点）进行检测，同时断开两个整流装置的输出断路器，使反应堆停堆。
其中，在实际应用中，本申请实施例中的供电系统设置了过流、过压、缺相、三相进线电流不平衡、功率元件温度过高等保护。所有故障和运行状态除在就地报警和显示外，还送到主控室进行报警和显示。
其中，在本申请实施例中，本申请实施例中的供电系统采用整流器代替传统棒电源系统中的电动发电机组，储能柜代替飞轮，大大简化了系统结构和保护设计，提高了能量转换的效率和快速释放大电流的能力，其供电可靠性和可维修性也得到了提高。整流装置采用十二相低纹波可控硅整流，可有效减轻整流电路高次谐波对电网的影响，同时使输出直流电压更加平滑。为了得到十二相整流电源，采用2台曲折移相整流变压器并联运行，通过对原边绕组的接法组成一个超前15°的整流变压器和一个滞后15°的整流变压器，最终形成十二相整流。采用超级电容储能方式，解决了其它储能方式如蓄电池在设备尺寸较大以及可维护性较差等方面的问题。由于静态棒电源系统直接给棒控系统提供直流电源，因此在简化本系统结构的同时，也简化了棒控系统的结构，进一步提高了经济性和供电的可靠性。系统无噪音和振动，进一步优化了运行环境，且采用两台独立的整流装置和储能柜及开关柜构成的棒电源系统，具有结构和保护简单、无噪音、维修方便、体积小、价格便宜、并易于并联等优点。
其中，在本申请实施例中，本方案中的供电系统替代了传统的电动发电机组进行发电，避免了产生大量的噪声。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
由于采用了将反应堆控制棒驱动机构供电系统设计为包括：静态棒电源子系统，所述静态棒电源子系统包括：两条并联的冗余电源回路，其中，所述冗余电源回路包括：整流装置、储能柜、保护装置和控制装置，所述保护装置和所述控制装置与所述整流装置连接，所述整流装置与所述储能柜连接，所述整流装置用于将380VAC整流为直流电源后，一方面传输给所述储能柜充电，另一方面传输给控制棒驱动机构的线圈；所述储能柜用于在380V交流电源瞬态期间给驱动机构的线圈供电；所述保护装置和所述控制装置用于对所述系统进行保护和控制的技术方案，即，利用反应堆控制棒驱动机构供电系统为线圈(CRDM)供电，设置了两条冗余的电源回路，每条回路由一个独立的整流装置、一个储能柜及相应的开关和控制设备组成，每条回路的容量按100%考虑，采用整流器代替传统棒电源系统中的电动发电机组，储能柜代替飞轮，大大简化了系统结构和保护设计，提高了能量转换的效率和快速释放大电流的能力，其供电可靠性和可维修性也得到了提高，整流装置采用十二相低纹波可控硅整流，可有效减轻整流电路高次谐波对电网的影响，同时使输出直流电压更加平滑，采用超级电容储能方式，解决了其它储能方式如蓄电池在设备尺寸较大以及可维护性较差等方面的问题，由于静态棒电源系统直接给棒控系统提供直流电源，因此在简化本系统结构的同时，也简化了棒控系统的结构，进一步提高了经济性和供电的可靠性，系统无噪音和振动，进一步优化了运行环境，所以，有效解决了现有技术中的反应堆控制棒驱动机构供电系统存在结构和保护复杂，效率较低，噪声和振动较大，空载并车比较困难，维修性价比低的技术问题，进而实现了反应堆控制棒驱动机构供电系统结构和保护简单、效率高、无噪音、振动小、可靠性高、维修性价比高的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种反应堆控制棒驱动机构供电系统，其特征在于，所述系统包括：
静态棒电源子系统，所述静态棒电源子系统包括：两条并联的冗余电源回路，其中，所述冗余电源回路包括：整流装置、储能柜、保护装置和控制装置，所述保护装置和所述控制装置与所述整流装置连接，所述整流装置与所述储能柜连接，所述整流装置用于将380VAC整流为直流电源后，一方面传输给所述储能柜充电，另一方面传输给控制棒驱动机构的线圈；所述储能柜用于在380V交流电源瞬态期间给驱动机构的线圈供电；所述保护装置和所述控制装置用于对所述系统进行保护和控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置具体包括数字化专用控制器和触摸屏，其中，所述数字化专用控制器用于所述系统的逻辑处理、数据采集、缺相和过压及防可控硅触发接口烧坏保护、软启动和缓关闭；所述触摸屏用于手动控制、状态显示和故障报警，通过所述控制装置能够向核电厂控制室发送状态和故障报警信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护装置包括：熔断器、接触器、断路器，其中，380VAC母线与所述整流装置之间设有所述熔断器和所述接触器，所述储能柜与所述棒电源子系统之间设有所述熔断器和所述断路器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述整流装置采用十二相低纹波可控硅整流。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述整流装置具体为：采用2台曲折移相整流变压器并联运行，通过对原边绕组的接法组成一个超前15°的整流变压器和一个滞后15°的整流变压器，形成十二相整流。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能柜采用超级电容储能方式进行储能。
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