CN203406670U - 核电厂电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电厂电源系统，包括：厂外电源（11）、应急柴油发电机组（12）、不间断电源系统（13）、后备柴油发电机组（14）以及配电箱（15），还包括：严重事故不间断电源系统（16），所述严重事故不间断电源系统（16）用于且所述厂外电源（11）、应急柴油发电机组（12）、不间断电源系统（13）、后备柴油发电机组（14）和配电箱（15）均不可用时，对核电厂进行不间断供电。实施本实用新型的有益效果是，可为严重事故专用仪控设备等负荷提供大于12小时的不间断电源；可在严重事故下为堆顶排气阀等电动阀提供380V电源；使得核电厂在严重事故下可以长时间保持重要仪表以及必要事故缓解设备或系统的可用。

Description

核电厂电源系统

技术领域

本实用新型涉及核电厂不间断电源系统领域，更具体地说，涉及一种核电厂电源系统。

背景技术

不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）系统是核电厂内非常重要的电源系统。

不间断电源系统用于向核电厂需要不间断供电的系统或设备（例如各种重要的控制设备、保护系统、全厂微机分散控制系统（DCS）、热工自动装置、消防报警系统等）提供稳定且连续可靠的供电。这些系统或设备大都是安全级系统或核安全相关的系统，因此，不间断电源系统的可靠性对核电厂的安全、稳定、可靠、经济运行起着很重要的作用。

现有技术的核电厂在应对不同的事故工况时，其电源系统按照一定的防御层级来保证重要负荷的电源供应，参见图1为核电厂事故工况电源防御层级示意图。厂外电源11、应急柴油发电机组12、不间断电源系统13分别构成第一防御层、第二防御层和第三防御层。后备柴油机组14和配电箱（LNE360CR）15构成第四防御层。当前置防御层失效后，必要的负荷由后续防御层供电。例如厂用电丧失，首先由厂外电源11来进行供电，如果厂外电源11失效，则由应急柴油发电机组12来供电，在应急柴油发电机组12失效后则由厂内不间断电源系统13保证1小时的供电，不间断电源系统13失效后由后备柴油发电机组14和配电箱15进行供电。

参见图2为现有技术的核电厂中，发生严重事故时的供电示意图。在发生严重事故时，现有技术的核电厂采用LNE360CR配电箱15供电。参见图2，在发生严重事故时，核电厂中的堆芯测量仪表、主控室照明、A列网关、B列网关、专用柜等均由LNE360CR配电箱15进行供电。而LNE360CR配电箱15由不间断电源系统13、应急柴油发电机组12或后备柴油发电机（LLS）14供电。图2中，1LNE和2LNE分别为1号机组和2号机组的不间断电源系统，LLS为后备柴油发电机组，LLJ为应急柴油发电机组，LNi和LNP均为不间断电源系统。

采用图1和图2所示的供电方案，当发生严重事故使得核电厂全厂失电时，运行人员需要在设定的时间内（大约为1小时内）完成保护组机柜以及LNE360CR配电箱15的电源切换，由后备柴油发电机14供电。如果后备柴油发电机组14也可不用，则将失去所有监控数据，威胁到核电厂的安全运行。

因此，在核电厂发生严重事故的情况下，采用现有技术方案的主要缺陷有：不具备储能装置；需运行人员需在短时间内（大约为1小时）进行手动切换，容易引起人因失误；在失去所有外部交流电源（380V低压交流应急电源系统-系列B、非安全级不间断电源系统）的情况下，仅能向测量仪表、主控室照明等负荷容量小的设备或系统供电，没有向电动阀（堆顶排气阀、稳压器泄压阀等负荷）供电的系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不间断电源系统在核电厂发生严重事故时不具备储能装置，在失去所有外部交流电源的情况下没有向电动阀供电的系统的缺陷，提供一种核电厂电源系统，使得核电厂在应对严重事故时的最终防御层级得到加强。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种核电厂电源系统，包括：厂外电源、应急柴油发电机组、不间断电源系统、后备柴油发电机组以及配电箱，还包括：严重事故不间断电源系统，所述严重事故不间断电源系统用于在核电厂发生严重事故且所述厂外电源、应急柴油发电机组、不间断电源系统、后备柴油发电机组和配电箱均不可用时，对核电厂进行不间断供电。

优选的，所述严重事故不间断电源系统包括：上游电源、第一整流器和逆变单元；

其中，第一整流器的一端连接上游电源，另一端连接直流母线；逆变单元的一端连接所述直流母线，另一端连接交流母线；

上游电源用于提供交流电；

第一整流器用于将上游电源提供的交流电转换为直流电输出到直流母线；

逆变单元用于将直流母线提供的直流电转换为交流电输出到交流母线以给电动阀和控制类负荷供电。

优选的，所述严重事故不间断电源系统还包括：蓄电池组；

蓄电池组连接于所述直流母线，用于存储电能并将直流电输出到所述直流母线。

优选的，所述逆变单元包括：第一逆变器和第二逆变器；

第一逆变器的一端连接所述直流母线，另一端连接第一交流母线；第二逆变器的一端连接所述直流母线，另一端连接第二交流母线；电动阀连接于所述第一交流母线；控制类负荷连接于所述第二交流母线；

第一逆变器用于将直流母线提供的直流电转换为交流电输出到第一交流母线以给电动阀供电；

第二逆变器将直流母线提供的直流电转换为交流电输出到第二交流母线以给控制类负荷供电。

优选的，所述逆变单元包括：第三逆变器和第一变压器；

第三逆变器的一端连接所述直流母线，另一端连接第三交流母线；第一变压器的一端连接所述第三交流母线，另一端连接第四交流母线；电动阀连接于所述第三交流母线；控制类负荷连接于所述第四交流母线；

第三逆变器用于将直流母线提供的直流电转换为交流电输出到第三交流母线以给电动阀供电；

第一变压器用于将第三交流母线提供的交流电进行变压后给控制类负荷供电。

优选的，所述上游电源包括：A列应急电源、B列应急电源或后备柴油发电机组。

优选的，所述控制类负荷包括：严重事故专用机柜、厂房照明系统。

优选的，所述电动阀包括：堆顶排气阀、稳压器泄压阀；所述堆顶排气阀和稳压器泄压阀分别通过接触器连接到第一交流母线。

优选的，所述电动阀包括：堆顶排气阀、稳压器泄压阀；所述堆顶排气阀和稳压器泄压阀分别通过接触器连接到第三交流母线。

实施本实用新型的核电厂电源系统，具有以下有益效果：可为严重事故专用仪控设备等负荷提供大于12小时的不间断电源；可在严重事故下为堆顶排气阀等电动阀提供380V电源；使得核电厂在严重事故下可以长时间保持重要仪表以及必要事故缓解设备或系统的可用，大大提高了核电厂的严重事故应对能力；进一步增强了核电厂机组应急电源系统的可靠性，且具有抵御外部灾害（地震、水淹）的能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是核电厂事故工况电源防御层级示意图；

图2是现有技术的核电厂中，发生严重事故时的供电示意图；

图3是本实用新型实施例的核电厂电源系统的事故工况电源防御层级示意图；

图4是本实用新型第一优选实施例的严重事故不间断电源系统的结构图；

图5是本实用新型第二优选实施例的严重事故不间断电源系统的结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型实施例的核电厂电源系统在现有技术的核电厂的每台机组增加一组严重事故不间断电源系统16，当发生严重事故时可由该电源系统进行不间断供电。参见图3，是本实用新型实施例的核电厂电源系统的事故工况电源防御层级示意图。本实用新型实施例的核电厂电源系统包括：厂外电源11、应急柴油发电机组12、不间断电源系统13、后备柴油发电机组14、配电箱15和严重事故不间断电源系统16。严重事故不间断电源系统16用于在核电厂发生严重事故且所述厂外电源11、应急柴油发电机组12、不间断电源系统13、后备柴油发电机组14和配电箱15均不可用时，对核电厂进行不间断供电。

通过增加严重事故不间断电源系统16后，核电厂的事故工况电源防御层级包括由厂外电源11、应急柴油发电机组12、不间断电源系统13分别构成第一防御层、第二防御层和第三防御层，由后备柴油机组14和配电箱（LNE360CR）15构成第四防御层，以及由严重事故不间断电源系统16构成的第五防御层。

参见图3，当发生严重事故时，若厂外电源11、应急柴油发电机组12、不间断电源系统13、后备柴油发电机组15、配电箱14均不可用时，还能继续由严重事故不间断电源系统16对电动阀、严重事故专用机柜中的仪控设备、厂房照明系统等进行供电，使得核电厂在应对严重事故时的最终防御层级得到加强，在正常电源全部丧失的情况下能提供后备至少12小时的电源供给。

参见图4为本实用新型第一优选实施例的严重事故不间断电源系统的结构图。本实用新型第一优选实施例的严重事故不间断电源系统16包括：上游电源31、蓄电池组32、第一整流器42和逆变单元60。逆变单元60用于将直流母线1提供的直流电转换为交流电输出到交流母线以给电动阀和控制类负荷供电。其中，逆变单元60包括：第一逆变器33和第二逆变器34。

其中，蓄电池组32连接于直流母线1；第一整流器42的一端连接上游电源31，另一端连接所述直流母线1；第一逆变器33的一端连接直流母线1，另一端连接第一交流母线3；第二逆变器34的一端连接直流母线1，另一端连接第二交流母线5；电动阀连接于第一交流母线3；控制类负荷连接于第二交流母线5。

上游电源31用于提供交流电。在本实用新型的实施例中，上游电源31包括：A列应急电源、B列应急电源或后备柴油发电机组。A列应急电源用于蓄电池组32容量恢复、定期试验以及系统正常用电。B列应急电源为冗余设置的应急电源，其功能与A列应急电源相同。后备柴油发电机组用于严重事故后的仪表持续供电以及容量恢复。第一整流器42可通过插头切换以与A列应急电源、B列应急电源或后备柴油发电机组连接。A列应急电源和B列应急电源为应急柴油发电机组。

第一整流器42将上游电源31提供的交流电转换为直流电输出到直流母线1。蓄电池组32用于存储电能并将直流电输出到直流母线1，以保持直流母线1的持续带电。直流母线1电压为220V。

第一逆变器33将直流母线1提供的直流电转换为交流电输出到第一交流母线3以给电动阀供电。电动阀包括：堆顶排气阀和稳压器泄压阀。第一交流母线3电压为380V。堆顶排气阀35和稳压器泄压阀36分别通过接触器连接到第一交流母线3。

第二逆变器34将直流母线1提供的直流电转换为交流电输出到第二交流母线5以给控制类负荷供电。控制类负荷包括：严重事故专用机柜37、厂房照明系统38等。第二交流母线5电压为220V。严重事故专用机柜37和厂房照明系统38连接到第二交流母线5。

在本实用新型的实施例中，严重事故专用机柜37为在严重事故发生时需供电的仪控设备的集合。可根据严重事故管理导则所涉及的仪控信息，将严重事故下必须考虑的仪控功能集中到严重事故专用机柜，以便发生严重事故时对这部分仪控设备进行集中供电。例如，严重事故专用机柜37可包括：SA I&C（严重事故专用系统）、乏池监测系统、堆芯监测仪表、氢表等仪控设备或系统。

由于在发生严重事故时，只需要对严重事故专用机柜中的仪控设备进行供电，而不用对所有的仪控设备供电，因此，能够节省电能。

此外，为了实现在严重事故时能够给除了堆顶排气阀35、稳压器泄压阀36、严重事故专用机柜37和厂房照明系统38以外的设备或系统供电，本实用新型第一优选实施例的严重事故不间断电源系统16还包括第二整流器39和第三整流器40。第二整流器39的一端连接第二交流母线5，另一端连接其他需要直流供电的设备或系统。第三整流器40的一端连接第二交流母线5，另一端通过二极管D1连接阀门41。应理解，阀门41是除了堆顶排气阀35和稳压器泄压阀36之外的其他核电厂的需要在严重事故时供电的48V阀门。在正常情况下，阀门41也可通过二极管D2连接核电厂的已有不间断电源系统以获得供电。

蓄电池试验回路（LYS）连接于直流母线1。蓄电池试验回路（LYS）用于在蓄电池组32检修时通过放电试验回路进行放电，测定蓄电池组32的容量及老化情况。

本实用新型第一优选实施例的严重事故不间断电源系统16采用双母线配置，分别使用两台逆变器（第一逆变器和第二逆变器）供电，满足电动阀以及控制类负荷的用电要求，避免电动阀启动带来的电压瞬态对控制类负荷的影响，即电动阀等动力负荷启动停止造成的电压波动不会影响到控制负荷的用电品质。

参见图5为本实用新型第二优选实施例的严重事故不间断电源系统的结构图。本实用新型第二优选实施例的严重事故不间断电源系统16包括：上游电源31、蓄电池组32、第一整流器42和逆变单元60。逆变单元60用于将直流母线1提供的直流电转换为交流电输出到交流母线以给电动阀和控制类负荷供电。其中，逆变单元60包括：第三逆变器50和第一变压器51。

其中，蓄电池组32连接于直流母线1；第一整流器42的一端连接上游电源31，另一端连接直流母线1；第三逆变器50的一端连接直流母线1，另一端连接第三交流母线7；第一变压器51的一端连接第三交流母线7，另一端连接第四交流母线9。电动阀连接于第三交流母线7；控制类负荷连接于第四交流母线9。

上游电源31用于提供交流电。上游电源31包括：A列应急电源、B列应急电源或后备柴油发电机组。第一整流器42可通过插头切换以与A列应急电源、B列应急电源或后备柴油发电机组连接。

电动阀包括：堆顶排气阀35和稳压器泄压阀36。堆顶排气阀和稳压器泄压阀分别通过接触器连接到第三交流母线7。控制类负荷包括：严重事故专用机柜37、厂房照明系统38。

第一整流器42将上游电源31提供的交流电转换为直流电输出到直流母线1。蓄电池组32用于存储电能并将直流电输出到直流母线1，以保持直流母线1持续带电。直流母线1电压为220V。

第三逆变器50将直流母线1提供的直流电转换为交流电输出到第三交流母线7以给电动阀供电。第三交流母线7电压为380V。堆顶排气阀35和稳压器泄压阀36分别通过熔断器连接到第三交流母线7。

第一变压器51用于将第三交流母线7提供的交流电进行变压后给控制类负荷。第一变压器51为三相变单相变压器（斯柯特接线）或D/Yg变压器。第四交流母线9电压为220V。本实用新型中的控制类负荷：供电严重事故专用机柜37和厂房照明系统38分别连接到第四交流母线9。

此外，为了实现在严重事故时能够给除了堆顶排气阀35、稳压器泄压阀36、严重事故专用机柜37和厂房照明系统38以外的设备或系统供电，本实用新型第二优选实施例的严重事故不间断电源系统16还包括第二整流器39和第三整流器40。第二整流器39的一端连接第四交流母线9，另一端连接其他需要直流供电的设备或系统。第三整流器40的一端连接第四交流母线9，另一端通过二极管D1连接阀门41。应理解，阀门41是除了堆顶排气阀35和稳压器泄压阀36之外的其他核电厂的需要在严重事故时供电的48V阀门。在正常情况下，阀门41也可通过二极管D2连接核电厂的已有不间断电源系统以获得供电。

蓄电池试验回路（LYS）连接于直流母线1。蓄电池试验回路（LYS）用于在蓄电池组32检修时通过放电试验回路进行放电，测定蓄电池组32的容量及老化情况。

本实用新型第二优选实施例的严重事故不间断电源系统16使用一台逆变器（第三逆变器）供电，满足电动阀以及控制类负荷的用电要求。

本实用新型实施例的严重事故不间断电源系统16可布置在核电厂新增厂房中，厂房为抗震Ⅰ类建筑物，厂房0.0m标高高出厂址厂坪0.8m。并充分考虑了在各种事故工况下电源的失效顺序，在严重事故下可不需外部系统支持也能保证稳定运行。蓄电池组32为抗震Ⅰ类。

在本实用新型实施例中，当发生严重事故时，如果上游电源31不可用，由蓄电池组32进行供电，且由于不需要对所有的仪控设备供电，可使蓄电池组32容量可以满足负荷用电至少12小时。

通过在核电厂每台机组增设一套本实用新型的严重事故不间断电源系统，用于全厂交流电源失去后的应急供电，填补了移动电源接入之前的供电真空期；可为严重事故专用仪控设备等负荷提供大于12小时的不间断电源；可在严重事故下为堆顶排气阀等电动阀提供380V电源；使得核电厂在严重事故下可以长时间保持重要仪表以及必要事故缓解设备或系统的可用，大大提高了电厂的严重事故（即超设计基准事故）应对能力；进一步增强了核电厂机组应急电源系统的可靠性，且不会影响原有不间断电源系统的性能和安全性。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种核电厂电源系统，包括：厂外电源（11）、应急柴油发电机组（12）、不间断电源系统（13）、后备柴油发电机组（14）以及配电箱（15），其特征在于，还包括：严重事故不间断电源系统（16），所述严重事故不间断电源系统（16）用于在核电厂发生严重事故且所述厂外电源（11）、应急柴油发电机组（12）、不间断电源系统（13）、后备柴油发电机组（14）和配电箱（15）均不可用时，对核电厂进行不间断供电。 

2.根据权利要求1所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述严重事故不间断电源系统（16）包括：上游电源（31）、第一整流器（42）和逆变单元（60）； 

其中，第一整流器（42）的一端连接上游电源（31），另一端连接直流母线（1）；逆变单元（60）的一端连接所述直流母线（1），另一端连接交流母线； 

上游电源（31）用于提供交流电； 

第一整流器（42）用于将上游电源（31）提供的交流电转换为直流电输出到直流母线（1）； 

逆变单元（60）用于将直流母线（1）提供的直流电转换为交流电输出到交流母线以给电动阀和控制类负荷供电。 

3.根据权利要求2所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述严重事故不间断电源系统（16）还包括：蓄电池组（32）； 

蓄电池组（32）连接于所述直流母线（1），用于存储电能并将直流电输出到所述直流母线（1）。 

4.根据权利要求3所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述逆变单元（60）包括：第一逆变器（33）和第二逆变器（34）； 

第一逆变器（33）的一端连接所述直流母线（1），另一端连接第一交流母线（3）；第二逆变器（34）的一端连接所述直流母线（1），另一端连接第二交流母线（5）；电动阀连接于所述第一交流母线（3）；控制类负荷连接于所述第二交流母线（5）； 

第一逆变器（33）用于将直流母线（1）提供的直流电转换为交流电输出到第一交流母线（3）以给电动阀供电； 

第二逆变器（34）将直流母线（1）提供的直流电转换为交流电输出到第二交流母线（5）以给控制类负荷供电。 

5.根据权利要求3所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述逆变单元（60）包括：第三逆变器（50）和第一变压器（51）； 

第三逆变器（50）的一端连接所述直流母线（1），另一端连接第三交流母线（7）；第一变压器（51）的一端连接所述第三交流母线（7），另一端连接第四交流母线（9）；电动阀连接于所述第三交流母线（7）；控制类负荷连接于所述第四交流母线（9）； 

第三逆变器（50）用于将直流母线（1）提供的直流电转换为交流电输出到第三交流母线（7）以给电动阀供电； 

第一变压器（51）用于将第三交流母线（7）提供的交流电进行变压后给控制类负荷供电。 

6.根据权利要求4或5所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述上游电源（31）包括：A列应急电源、B列应急电源或后备柴油发电机组。 

7.根据权利要求4或5所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述控制类负荷包括：严重事故专用机柜、厂房照明系统。 

8.根据权利要求4所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述电动阀包括：堆顶排气阀、稳压器泄压阀；所述堆顶排气阀和稳压器泄压阀分别通过接触器连接到第一交流母线（3）。 

9.根据权利要求5所述的核电厂电源系统，其特征在于，所述电动阀包括：堆顶排气阀、稳压器泄压阀；所述堆顶排气阀和稳压器泄压阀分别通过接触器连接到第三交流母线（7）。 

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