CN106911084A - 核电停堆断路器柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电停堆断路器柜，在第一开关柜中布置有断路器A1、断路器B1、断路器C1、断路器D1，第二开关柜中布置有断路器A2、断路器B2、断路器C2、断路器D2；断路器A1的进线端、断路器C1的进线端与棒电源系统的出线端连接，断路器A1的出线端与断路器B1的进线端连接，断路器C1的出线端与断路器D1的进线端连接，断路器B1的出线端与断路器D1的出线端连接后通过电缆与第二开关柜中断路器A2的进线端、断路器B2的进线端连接，断路器的A2的出线端与断路器C2的进线端连接，断路器B2的出线端与断路器D2的进线端连接，断路器C2的出线端、断路器D2的出线端并接后与棒驱动系统进线端连接。本发明能保证核电停堆的可靠性及有效减小误动故障的产生。

Description

核电停堆断路器柜

技术领域

本发明涉及一种核电停堆断路器柜。

背景技术

反应堆1E级(安全级)停堆断路器柜是核电站执行反应堆停堆功能的重要设备之一，直接关系到核电站的安全运行。接收到停堆信号后确保断路器迅速分闸是停堆断路器柜的1E级功能。

每个机组设置两台停堆断路器柜，串联在控制棒驱动机构供电回路中，该回路电源引自公共母线，由两套棒电源机组向其供电。每台停堆断路器柜内装设两台断路器，串联运行，对应两个保护序列，当来自反应堆保护系统的触发信号使两台断路器同时分闸，切断棒电源系统对控制棒控制系统的供电，使控制棒驱动机构线圈失电，确保反应堆安全停堆，两台串联运行是为保证可靠切断电源的一种冗余设计。

缺点一、运行保护序列的冗余度不够，两个序列只有一用一备。

缺点二、无法实现不停堆情况下对断路器的检修。

缺点三、运行保护序列没有组合，运行的灵活性不够。

缺点四、停堆断路器柜，需要较高的抗震性能要求。不同厂址和不同楼层的楼面响应谱在不同频段要求不同，有些区域为柔性区域，其抗震要求更为严苛，但行业中同类产品缺少对三代非能动核电厂多种厂址的抗震楼面响应谱包络性设计。

发明内容

针对上述目前停堆断路器中冗余度不够的问题，本发明提供一种增大冗余度、安全可靠、使用灵活的核电停堆断路器柜。

实现本发明的技术方案如下：

核电停堆断路器柜，包括第一开关柜、第二开关柜，在第一开关柜中布置有断路器A1、断路器B1、断路器C1、断路器D1，第二开关柜中布置有断路器A2、断路器B2、断路器C2、断路器D2；

断路器A1、断路器A2由同一驱动信号驱动开启或关断；

断路器B1、断路器B2由同一驱动信号驱动开启或关断；

断路器C1、断路器C2由同一驱动信号驱动开启或关断；

断路器D1、断路器D2由同一驱动信号驱动开启或关断；

所述断路器A1的进线端、断路器C1的进线端与棒电源系统的出线端连接，断路器A1的出线端与断路器B1的进线端形成连接，断路器C1的出线端与断路器D1的进线端连接，断路器B1的出线端与断路器D1的出线端连接后通过电缆与第二开关柜中断路器A2的进线端、断路器B2的进线端形成连接，断路器的A2的出线端与断路器C2的进线端连接，断路器B2的出线端与断路器D2的进线端连接，断路器C2的出线端、断路器D2的出线端并接后与棒驱动系统进线端形成连接。

所述第一开关柜中部分隔为四个相互隔离的断路器隔室，一个断路器隔室中装配一个断路器；

在第一开关柜上部和下部共设置有四个控制隔室，每个控制隔室内分隔为相互隔离的1E级二次元件隔室、非1E级二次元件隔室；

第一开关柜的侧部及后部设置有相互贯穿的二次电缆隔室，在二次电缆隔室中布置有相互隔离的1E级回路走线结构、非1E级回路走线结构，

在1E级二次元件隔室中布置有供非1E级二次元件进行走线的非1E级室内走线结构，非1E级室内走线结构与非1E级回路走线结构相连通；1E级二次元件隔室上开设有供接线穿过并进入1E级回路走线结构中的连通孔；

所述1E级回路走线结构、非1E级回路走线结构从开关设备柜体侧部的二次电缆隔室延伸到开关设备柜体后部的二次电缆隔室中；

第二开关柜的内部结构与第一开关柜内部结构相同。

所述断路器隔室内布置有1E级二次元件隔离走线结构、与1E级二次元件隔离走线结构相隔离的非1E级二次元件隔离走线结构。

走线结构包括装配于开关柜上的金属走线条，金属走线条沿其长度方向开设有穿线槽；

以及装配于金属走线条上对穿线槽形成封盖的走线盖板，所述穿线槽与走线盖板之间形成封闭的走线通道。

上述相邻隔室之间通过分隔装置进行分隔，分隔装置包括装配在开关柜上的第一金属隔板、第二金属隔板，两个金属隔板之间相互平行，且在两个金属隔板之间形成空气隔离空间；

开关柜中的断路器隔室、控制隔室处一一对应装配有对隔室形成封盖的门板，在分隔装置上设置有避免隔室中蹿出的火苗从门缝间进入相邻隔室中的阻挡装置。

所述第一金属隔板的周边向内连续经过两次弯折出L型的翻边，翻边的外表面与第二金属隔板内表面形成紧密贴合，以使第一金属隔板与第二金属隔板之间形成空气隔离空间。

所述阻挡装置包括处于相邻门板之间的金属档条，该金属档条通过连接件装配于分隔装置上对相邻门板间的门缝形成阻挡。

采用了上述技术方案，本发明的每台停堆断路器开关柜内装设四台不同序列的停堆断路器，对应四个保护序列。采用两台停堆断路器开关柜串联运行，共四对(共八台)不同序列的断路器，每两个同一序列的断路器由1个保护信号驱动，组成四取二逻辑，即四个序列(A、B、C、D)，两用两备。当来自反应堆保护系统的触发信号使两台(不同序列)或两台以上的停堆断路器分闸，将会切断棒电源系统对控制棒控制系统的供电，使控制棒驱动机构线圈失电，确保反应堆安全停堆。本发明能有效的减小误动故障的产生，即如果有一台断路器发生故障断开，其整个回路确不会受影响，可以在不停堆的情况下，对发生故障断路器进行维修，运行的灵活性高。

附图说明

图1为本发明断路器柜的简易结构示意图；

图2为本发明断路器的现场布置结构示意图；

图3为图2的俯视结构示意图；

图4为本发明中八个断路器之间的连接电气图；

图5为本发明中第一开关柜的正面结构示意图；

图6为图5中A-A向的结构示意图；

图7为图5中B-B向的结构示意图；

图8为图5的立体结构示意图；

图9为图4隐去部分部件后的走线结构的结构示意图；

图10为本发明中走线隔离结构的实施方式一结构示意图；

图11为本发明中走线隔离结构的实施方式二结构示意图；

图12为本发明中走线隔离结构的实施方式三结构示意图；

图13为本发明中分隔装置将空间分隔为上下封闭隔室的结构示意图；

图14为本发明中分隔装置将空间分隔为左右封闭隔室的结构示意图；

图15为本发明中阻挡装置的装配结构示意图；

图16为本发明中开关柜横梁与立柱之间连接处的结构示意图；

附图中：1为第一开关柜，2为第二开关柜，3为断路器母线隔室，4为隔板，5为控制隔室，6为非1E级二次元件隔室，7为1E级二次元件隔室，8为断路器隔室，9为二次电缆隔室，10为非1E级回路走线结构，11为1E级回路走线结构，12为非1E级室内走线结构，13为连通孔，14为走线孔，15为1E级二次元件隔离走线结构，16为非1E级二次元件隔离走线结构，17为金属走线条，18为穿线槽，19为走线盖板，20为连接件，21为装配孔，22为上封闭隔室，23为下封闭隔室，24为左封闭隔室，25为右封闭隔室，26为第一金属隔板，27为第二金属隔板，28为空气隔离空间，29为翻边，30为安装柱，31为装配孔，32为门板，33为金属档条，34为盘头螺丝；35为连接角板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1—4所示，核电停堆断路器柜，包括第一开关柜1、第二开关柜2，具体布置中，第一开关柜、第二开关柜之间进行分隔布置，如图2所示；且第二开关柜的内部布置结构与第一开关柜内部布置结构可以为相同的布置。在第一开关柜中布置有断路器A1、断路器B1、断路器C1、断路器D1，第二开关柜中布置有断路器A2、断路器B2、断路器C2、断路器D2；断路器A1、断路器A2由同一驱动信号驱动开启或关断，构成同一序列；断路器B1、断路器B2由同一驱动信号驱动开启或关断，构成同一序列；断路器C1、断路器C2由同一驱动信号驱动开启或关断，构成同一序列；断路器D1、断路器D2由同一驱动信号驱动开启或关断，构成同一序列。

两个开关柜中的断路器连接方式为：断路器A1的进线端、断路器C1的进线端与棒电源系统的出线端连接，断路器A1的出线端与断路器B1的进线端形成连接，断路器C1的出线端与断路器D1的进线端连接，断路器B1的出线端与断路器D1的出线端连接后通过电缆与第二开关柜中断路器A2的进线端、断路器B2的进线端形成连接，断路器的A2的出线端与断路器C2的进线端连接，断路器B2的出线端与断路器D2的进线端连接，断路器C2的出线端、断路器D2的出线端并接后与棒驱动系统进线端形成连接。在核电停堆断路器柜运行过程中，当来自反应堆保护系统的触发信号使两台(不同序列)或两台以上的停堆断路器分闸，将会切断棒电源系统对控制棒控制系统的供电，使控制棒驱动机构线圈失电，确保反应堆安全停堆。

如图5—12所示，在开关柜中部分隔为多个相互隔离的断路器母线隔室3；相邻断路器母线隔室之间通过装配在开关柜上的隔板4进行分隔，以保证相邻断路器母线隔室之间完全分隔，隔板可以采用一块金属板，也可以采用两块金属板叠加式构成，在两块金属板之间形成缓冲腔室，以避免断路器母线隔室中产生电弧过程中，烧毁穿透金属板而流窜到相邻的断路器母线隔室中，通过形成缓冲腔室，可以提升开关柜的安全性能。

开关柜前部设置有与断路器母线隔室隔离的控制隔室5，在开关柜体前部的上方和下方均设置有控制隔室，在开关柜上部设置两个控制隔室、下部设置两个控制隔室，一个断路器隔室对应一个控制隔室，在每个控制隔室内分隔为相互隔离的非1E级二次元件隔室6、1E级二次元件隔室7；1E级为应用于核电中的安全级；

1E级二次元件隔室内供二次元件中的1E级二次元件装配，非1E级二次元件隔室内供非1E级二次元件装配，即分别用于装设1E级和非1E级控制回路的元器件；其中，1E级二次元件隔室与非1E级二次元件隔室之间通过隔板进行隔开，相互隔室之间隔开，互不影响；这里的隔板可以采用上面的隔板结构来实现。四个安全级序列断路器的二次连接线以及非安全级回路的二次连接线，均设计了独立的金属走线结构，确保柜内布置满足隔离准则要求，做到了完全隔离，避免序列之间相互干扰，影响安全功能的执行。

开关柜前部处于上、下控制隔室之间设置有与控制隔室隔离的四个断路器隔室8；断路器隔室中供断路器进行装配。一个断路器隔室中装配一个断路器，即四个不同序列的断路器(断路器A1、B1、C1、D1)一一对应的装配在第一开关柜中的断路器隔室中，另外四个不同序列的断路器(断路器A2、B2、C2、D2)一一对应的装配在第二开关柜中的断路器隔室中。

开关柜侧部及后部设置有相互贯穿的二次电缆隔室9，在二次电缆隔室中布置有相互隔离的非1E级回路走线结构10、1E级回路走线结构11。

在1E级二次元件隔室中布置有供非1E级二次元件进行走线的非1E级室内走线结构12，非1E级室内走线结构与非1E级回路走线结构相连通；1E级二次元件隔室上开设有供接线穿过并进入1E级回路走线结构中的连通孔13；1E级二次元件隔室与非1E级二次元件隔室之间的隔板上也开设有连通非1E级室内走线结构与非1E级二次元件隔室的走线孔14。这样的结构能够避免非1E级二次元件的接线经过1E级二次元件隔室时，对其中的1E级二次元件产生的电磁干扰。

非1E级回路走线结构10、1E级回路走线结构11从开关柜体侧部的二次电缆隔室延伸到开关设备柜体后部的二次电缆隔室中。本开关设备中1E级元件与非1E级元件二次走线虽然布置在同一电缆室内，但其走向及位置完全隔离，均采用走线结构引至开关柜后部的二次电缆隔室中的端子排，且开关柜中的上下隔室对应的走线结构均相对独立，互不影响。

在断路器隔室内的顶部布置有1E级二次元件隔离走线结构15、与1E级二次元件隔离走线结构相隔离的非1E级二次元件隔离走线结构16。这样1E级二次元件的接线通过断路器隔室时，从1E级二次元件隔离走线结构中经过；非1E级二次元件的接线通过断路器隔室时，从非1E级二次元件隔离走线结构中经过；将1E级二次元件、非1E级二次元件的接线与断路器隔室内的断路器进行隔离，避免产生电磁干扰。

图10、11、12示出了走线结构的三种结构示意图。上面的非1E级回路走线结构10、1E级回路走线结构11、1E级二次元件隔离走线结构、非1E级二次元件隔离走线结构以及非1E级室内走线结构均可以采用这三种方式来实施。走线结构包括装配于开关柜上的金属走线条17，金属走线条沿其长度方向开设有穿线槽18；穿线槽的截面形状可为矩形或圆形或圆弧形等等，具体根据不同的需要进行设置；以及装配于金属走线条上对穿线槽形成封盖的走线盖板19，穿线槽与走线盖板之间形成封闭的走线通道，以供接线穿过。走线盖板与金属走线条之间采用连接件20(螺栓或螺钉)进行连接。在金属走线条的底部开设有装配孔21，通过连接件(螺栓或螺钉)将金属走线条装配在开关设备的柜体上。在具体装配时，走线隔离结构的端面与隔板或柜体贴合形成密封。金属走线条可以采用Q253冷轧钢板、镀锌板、覆铝锌板等金属材料来制作。

如图13—15所示，具体实施中，上述相邻隔室之间也可以通过分隔装置进行分隔，分隔装置将开关柜内的分隔为上封闭隔室22和下封闭隔室23，如图13；在图14中示出了分隔装置将柜体内的空间分隔为左封闭隔室24和右封闭隔室25，具体地，分隔装置将开关柜体内的空间分隔为上下封闭隔室，还是左右封闭隔室，根据柜体的不同布置需求进行设置。如断路器母线隔室与控制隔室的上下位置关系，以及相邻断路器隔室之间的左右位置关系。

分隔装置包括装配在开关柜内的第一金属隔板26、第二金属隔板27，两个金属隔板之间相互平行，且在两个金属隔板之间形成封闭的空气隔离空间28，空气隔离空间的大小根据不同的需要进行设置。第一金属隔板的周边向内连续经过两次弯折出L型的翻边29，翻边的下表面与第二金属隔板上表面形成紧密贴合，以使第一金属隔板与第二金属隔板之间形成封闭的空气隔离空间；同时也能够提升金属隔板的强度。具体装配时，第一金属隔板、第二金属隔板可以通过螺栓或螺钉等开关设备中常用连接件装配连接到开关柜的安装柱30或安装横梁上。第一金属隔板、第二金属隔板可以采用敷铝锌钢板制作。如图13所示，装配在安装柱上的第一金属隔板、第二金属隔板可以根据需要来选择装配的位置，以变换相邻封闭隔室的空间大小；即在安装立柱上布置有模数孔的装配孔31，这样通过选择不同装配孔及连接件的配合，将第一金属隔板、第二金属隔板装配到开关柜内的不同位置，调整隔室内部空间的大小。具体实施中，第二金属隔板的边缘也可以进行翻边，以增加隔板强度。如图13中所示，在第二金属隔板的边缘形成向下的翻边部。

如图15所示，在柜体上每个封闭隔室处一一对应装配有对封闭隔室形成封盖的门板32，如在控制隔室或断路器隔室上通过铰链等连接件设置门板，在分隔装置上设置有避免封闭隔室中蹿出的火苗从门缝间进入相邻封闭隔室中的阻挡装置。阻挡装置包括处于相邻门板之间的金属档条33，该金属档条通过连接件装配于分隔装置上对相邻门板间的门缝形成阻挡，这里采用盘头螺丝34将金属档条装配在分隔装置的第二金属隔板上。金属档条的长度大于门缝的长度，以使相邻封闭隔室之间的门缝形成完全隔挡。这里的金属档条可以采用Q235钢材料制作而成。需要说明的是，在图15中显示出了第二金属隔板与门板之间的装配位置关系，但为了更好的显示出封闭隔室中发生燃烧产生的蔓延，图15中示出的第二金属隔板与门板之间的间隙增大化处理，而实际装配中，第二金属隔板与门板之间形成贴合。

如图16所示，开关柜采用轻量化抗震结构的设计：根据不同厂址、不同安装位置的楼面响应谱在不同频段的要求不同，本产品的抗震试验采用能够包络多种厂址的楼面响应谱，并在此基础上增加了32％的裕量，能满足不同厂址的要求，极大增强了产品的适用性。柜体框架的六个面均为立柱加连接角板35的防变形连接结构，内部隔板需要隔离的部位采用大板隔离连接，无需隔离的部位采用柱或梁加角撑板的连接，以减轻柜体自重，防止整柜抗震时的扭曲或晃动，提高整机自振频率。

开关柜中的母线连接和进出线方式优化设计：两台不同接线方式的停堆断路器柜内均采用汇流母盘接线，实现了两台停堆断路器柜进出线方式和位置的一致，便于产品制造和现场安装。

通过对断路器的分闸时间进行测试，产品在抗震期间带直流负载操作，并测量分闸时间，均满足断路器分断功能和分闸时间要求。

Claims (7)

1.核电停堆断路器柜，其特征在于，包括第一开关柜、第二开关柜，在第一开关柜中布置有断路器A1、断路器B1、断路器C1、断路器D1，第二开关柜中布置有断路器A2、断路器B2、断路器C2、断路器D2；

断路器A1、断路器A2由同一驱动信号驱动开启或关断；

断路器B1、断路器B2由同一驱动信号驱动开启或关断；

断路器C1、断路器C2由同一驱动信号驱动开启或关断；

断路器D1、断路器D2由同一驱动信号驱动开启或关断；

所述断路器A1的进线端、断路器C1的进线端与棒电源系统的出线端连接，断路器A1的出线端与断路器B1的进线端形成连接，断路器C1的出线端与断路器D1的进线端连接，断路器B1的出线端与断路器D1的出线端连接后通过电缆与第二开关柜中断路器A2的进线端、断路器B2的进线端形成连接，断路器的A2的出线端与断路器C2的进线端连接，断路器B2的出线端与断路器D2的进线端连接，断路器C2的出线端、断路器D2的出线端并接后与棒驱动系统进线端形成连接。

2.如权利要求1所述的核电停堆断路器柜，其特征在于，所述第一开关柜中部分隔为四个相互隔离的断路器隔室，一个断路器隔室中装配一个断路器；

在第一开关柜上部和下部共设置有四个控制隔室，每个控制隔室内分隔为相互隔离的1E级二次元件隔室、非1E级二次元件隔室；

第一开关柜的侧部及后部设置有相互贯穿的二次电缆隔室，在二次电缆隔室中布置有相互隔离的1E级回路走线结构、非1E级回路走线结构，

在1E级二次元件隔室中布置有供非1E级二次元件进行走线的非1E级室内走线结构，非1E级室内走线结构与非1E级回路走线结构相连通；1E级二次元件隔室上开设有供接线穿过并进入1E级回路走线结构中的连通孔；

所述1E级回路走线结构、非1E级回路走线结构从开关设备柜体侧部的二次电缆隔室延伸到开关设备柜体后部的二次电缆隔室中；

第二开关柜的内部结构与第一开关柜内部结构相同。

3.如权利要求2所述的核电停堆断路器柜，其特征在于，所述断路器隔室内布置有1E级二次元件隔离走线结构、与1E级二次元件隔离走线结构相隔离的非1E级二次元件隔离走线结构。

4.如权利要求3所述的核电停堆断路器柜，其特征在于，走线结构包括装配于开关柜上的金属走线条，金属走线条沿其长度方向开设有穿线槽；

以及装配于金属走线条上对穿线槽形成封盖的走线盖板，所述穿线槽与走线盖板之间形成封闭的走线通道。

5.如权利要求1—4中任一项所述的核电停堆断路器柜，其特征在于，上述相邻隔室之间通过分隔装置进行分隔，分隔装置包括装配在开关柜上的第一金属隔板、第二金属隔板，两个金属隔板之间相互平行，且在两个金属隔板之间形成空气隔离空间；

开关柜中的断路器隔室、控制隔室处一一对应装配有对隔室形成封盖的门板，在分隔装置上设置有避免隔室中蹿出的火苗从门缝间进入相邻隔室中的阻挡装置。

6.如权利要求5所述的核电停堆断路器柜，其特征在于，所述第一金属隔板的周边向内连续经过两次弯折出L型的翻边，翻边的外表面与第二金属隔板内表面形成紧密贴合，以使第一金属隔板与第二金属隔板之间形成空气隔离空间。

7.如权利要求5所述的核电停堆断路器柜，其特征在于，所述阻挡装置包括处于相邻门板之间的金属档条，该金属档条通过连接件装配于分隔装置上对相邻门板间的门缝形成阻挡。