CN207884347U - 一种核电厂应急电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电厂应急电源系统，包括：厂内电网供电线路，设置在核电机组内，且与配电母线连接，用于在所述核电机组正常供电时，通过所述配电母线向电厂负荷供电；以及，至少一台燃气轮机发电机组，每一所述燃气轮机发电机组分别与所述配电母线连接，用于在核电机组正常供电时，与所述核电机组构成联合循环发电系统进行发电；在所述核电机组停止供电时，通过所述配电母线向电厂负荷供电。本实用新型能够为核电站提供可靠保障的应急电源，提高核电站整体安全性和经济性。

Description

一种核电厂应急电源系统

技术领域

本实用新型涉及核电厂技术领域，尤其涉及一种核电厂应急电源系统。

背景技术

核电站采用纵深防御原则，从设备、措施上为核电站安全提供多重保护。应急电源为核电站重要保护设备。它与核电站正常电源系统共同构成厂用电系统，为厂内所有的用电设备提供安全可靠的供电。应急电源必须保证在正常运行工况、事故工况期间或事故工况后为核电站的应急安全设备提供电源，以执行安全功能。

现有核电站在正常供电发生中断的情况下，由柴油机、铅酸蓄电池单独地作为应急电源为重要交直流负载继续提供电能，并增设多台柴油机作备用。但柴油机易发生水淹失效，在特定严重事故工况下不具备供电条件，新增柴油机有共模故障风险，而铅酸蓄电池供电能力有限，难以满足长时间持续供电需求。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种核电厂应急电源系统，能够为核电站提供可靠保障的应急电源，提高核电站整体安全性和经济性。

本实用新型就上述技术问题而提出的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种核电厂应急电源系统，包括：

厂内电网供电线路，设置在核电机组内，且与配电母线连接，用于在所述核电机组正常供电时，通过所述配电母线向电厂负荷供电；以及，

至少一台燃气轮机发电机组，每一所述燃气轮机发电机组分别与所述配电母线连接，用于在核电机组正常供电时，与所述核电机组构成联合循环发电系统进行发电；在所述核电机组停止供电时，通过所述配电母线向电厂负荷供电。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括外电网；

所述外电网分别与所述厂内电网供电线路、每一所述燃气轮机发电机组连接，用于在核电机组正常供电时，由所述联合循环发电系统向所述外电网上网发电；在所述核电机组停止供电，且所述外电网停止供电时，由所述燃气轮机发电机组向电厂负荷供电。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括厂外电网供电线路；

所述厂外电网供电线路分别与所述外电网、所述配电母线连接，用于在所述核电机组停止供电，但所述外电网正常运行时，由所述外电网通过所述厂外电网供电线路、所述配电母线向电厂负荷供电。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括柴油发电机组；

所述柴油发电机组与所述配电母线连接，用于在所述核电机组和所述外电网停止供电，但所述柴油发电机组正常运行时，由所述柴油发电机组通过所述配电母线向电厂负荷供电；在所述核电机组和所述外电网停止供电，且所述柴油发电机组失效时，由所述燃气轮机发电机组向电厂负荷供电。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括蓄电池蓄能系统；

所述蓄电池蓄能系统与所述配电母线连接，用于在所述核电机组和所述外电网停止供电，所述柴油发电机组失效，但所述蓄电池蓄能系统正常运行时，由所述蓄电池蓄能系统通过所述配电母线向电厂负荷供电；在所述核电机组和所述外电网停止供电，且所述柴油发电机组和所述蓄电池蓄能系统失效时，由所述燃气轮机发电机组向电厂负荷供电。

进一步地，所述燃气轮机发电机组包括余热锅炉；

所述余热锅炉与所述核电机组连接，用于对来自所述核电机组的主蒸汽进行加热。

进一步地，所述余热锅炉内设有第一加热模块、第二加热模块和第三加热模块；

所述第一加热模块、所述第二加热模块和所述第三加热模块分别与所述核电机组连接，用于对来自所述核电机组的主蒸汽进行逐级梯度加热。

进一步地，所述燃气轮机发电机组还包括燃气轮机；

所述燃气轮机与所述余热锅炉相连通，用于对天然气和空气进行燃烧，并排出高温烟气至所述余热锅炉。

进一步地，所述燃气轮机发电机组还包括烟囱；

所述烟囱与所述余热锅炉相连通，用于将所述余热锅炉输出的烟气排出。

进一步地，所述燃气轮机发电机组还包括空气压缩机；

所述空气压缩机与所述燃气轮机相连通，用于将空气压缩后传输至所述燃气轮机。

本实用新型的技术方案具有如下技术效果：

本实用新型所提供的核电厂应急电源系统，能够有效利用燃气轮机发电机组，在核电机组正常供电时，与核电机组构成联合循环发电系统进行发电，提高设备利用率；在核电站丧失场内外电源，且柴油发电机组和蓄电池蓄能系统失效的情况下，作为应急电源向电厂负荷供电，避免了核电站现有应急电源的共模故障，提高核电站安全性；燃气轮机发电机组中设置余热锅炉，通过余热锅炉使燃气轮机排出的高温烟气对核电机组的主蒸汽进行加热，提高核电站的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一中的核电厂应急电源系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中的燃气轮机发电机组与核电机组构成的热力联合循环系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型针对现有技术的核电厂应急电源系统存在的安全性和可靠性差的技术问题，提供了一种核电厂应急电源系统，其核心思想是：提供至少一台燃气轮机发电机组，在核电机组正常供电时，与核电机组构成联合循环发电系统进行发电，在核电机组停止供电时，向电厂负荷供电，从而为核电站提供可靠保障的应急电源，提高核电站整体安全性和经济性。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种核电厂应急电源系统，包括：

厂内电网供电线路3，设置在核电机组内，且与配电母线1连接，用于在所述核电机组正常供电时，通过所述配电母线1向电厂负荷供电；以及，

至少一台燃气轮机发电机组2，每一所述燃气轮机发电机组2分别与所述配电母线1连接，用于在核电机组正常供电时，与所述核电机组构成联合循环发电系统进行发电；在所述核电机组停止供电时，通过所述配电母线1向电厂负荷供电。其中，配电母线1还分别与电厂负荷1至电厂负荷N连接。

需要说明的是，燃气轮机发电机组与现有的核电机组构成联合循环发电系统。燃气轮机发电机组与核电机组均既可以发电可向核电站电厂负荷供电，也可以直接向外电网上网发电。其中，电厂负荷包括正常负荷和应急负荷。

本实施方式中，在核电机组正常运行的情况下，核电机组发出电力一部分通过厂内电网供电线路传输给电网，燃气轮机发电机组发出的电力也传输给电网，核电机组发出的另一部分电力通过厂内电网供电线路、配电母线给正常负荷供电。在核电机组不可用的情况下，燃气轮机发电机组作为应急电源通过配电母线给应急负荷无间断提供电力。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括外电网4；

所述外电网4分别与所述厂内电网供电线路3、每一所述燃气轮机发电机组2连接，用于在核电机组正常供电时，由所述联合循环发电系统向所述外电网4上网发电；在所述核电机组停止供电，但所述外电网4正常运行时，由所述外电网4向电厂负荷供电；在所述核电机组停止供电，且所述外电网4停止供电时，由所述燃气轮机发电机组2向电厂负荷供电。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括厂外电网供电线路5；

所述厂外电网供电线路5分别与所述外电网4、所述配电母线1连接，用于在所述核电机组停止供电，但所述外电网4正常运行时，由所述外电网4通过所述厂外电网供电线路5、所述配电母线1向电厂负荷供电。

需要说明的是，外电网为核电厂外部电源，包括500kV电源以及220kV输电线路。

在本实施方式中，若核电机组不可用，则由500kV电源通过厂外电网供电线路、配电母线向应急负荷供电；若核电机组不可用，且500kV电源不可用，则由220kV输电线路通过厂外电网供电线路、配电母线向应急负荷供电；若核电机组不可用，且核电厂外部电源不可用，则由燃气轮机发电机组通过配电母线给应急负荷供电。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括柴油发电机组6；

所述柴油发电机组6与所述配电母线1连接，用于在所述核电机组和所述外电网4停止供电，但所述柴油发电机组6正常运行时，由所述柴油发电机组6通过所述配电母线1向电厂负荷供电；在所述核电机组和所述外电网4停止供电，且所述柴油发电机组6失效时，由所述燃气轮机发电机组2向电厂负荷供电。

需要说明的是，柴油发电机组为核电厂内部电源，且包括固定式和/或移动式柴油发电机。

在本实施方式中，若核电机组不可用，且核电厂外部电源不可用，则由柴油发电机组通过配电母线给应急负荷供电；若核电机组不可用，核电厂外部电源不可用，且柴油发电机组失效，则由燃气轮机发电机组通过配电母线给应急负荷供电。

进一步地，所述核电厂应急电源系统还包括蓄电池蓄能系统7；

所述蓄电池蓄能系统7与所述配电母线1连接，用于在所述核电机组和所述外电网4停止供电，所述柴油发电机组6失效，但所述蓄电池蓄能系统7正常运行时，由所述蓄电池蓄能系统7通过所述配电母线1向电厂负荷供电；在所述核电机组和所述外电网4停止供电，且所述柴油发电机组6和所述蓄电池蓄能系统7失效时，由所述燃气轮机发电机组2向电厂负荷供电。

需要说明的是，蓄电池蓄能系统也为核电厂内部电源，且蓄电池蓄能系统优选为铅酸蓄电池蓄能系统。

在本实施方式中，若核电机组不可用，核电厂外部电源不可用，且柴油发电机组失效，则由蓄电池蓄能系统通过配电母线给应急负荷供电；若核电机组不可用，核电厂外部电源不可用，且柴油发电机组和蓄电池蓄能系统均失效，则由燃气轮机发电机组通过配电母线给应急负荷供电。

在核电站正常运行工况下，燃气轮机发电机组直接接入外电网发电上网，提高设备利用率；在核电站事故工况下，燃气轮机发电机组连接应急供电线路作为可靠应急电源，在核电站丧失厂内外电源、柴油机及蓄电池失效的情况下，为电厂负荷提供电能，避免了核电站现有应急电源的共模故障，提高核电站可靠性。

进一步地，如图2所述，所述燃气轮机发电机组2包括余热锅炉200；

所述余热锅炉200与所述核电机组30连接，用于对来自所述核电机组30的主蒸汽进行加热。

进一步地，所述余热锅炉200内设有第一加热模块202、第二加热模块204和第三加热模块206；

所述第一加热模块202、所述第二加热模块204和所述第三加热模块206分别与所述核电机组30连接，用于对来自所述核电机组30的主蒸汽进行逐级梯度加热。

进一步地，所述燃气轮机发电机组2还包括燃气轮机210；

所述燃气轮机210与所述余热锅炉200相连通，用于对天然气和空气进行燃烧，并排出高温烟气至所述余热锅炉。

进一步地，所述燃气轮机发电机组2还包括烟囱212；

所述烟囱212与所述余热锅炉200相连通，用于将所述余热锅炉200输出的烟气排出。

进一步地，所述燃气轮机发电机组2还包括空气压缩机208；

所述空气压缩机208与所述燃气轮机210相连通，用于将空气压缩后传输至所述燃气轮机210。

其中，燃气轮机210排出的烟气的温度为450～600℃，燃气轮机210排出的烟气在余热锅炉200内对来自核电机组30的主蒸汽逐级梯度加热后，从烟囱212排出。排烟余热经过多次降温，获得了较低的温度，提高了燃气发电机组20的热利用率。

燃气轮机210燃烧天然气和来自空气压缩机208的空气，在燃气轮机210出现故障停转时，为了保障对主蒸汽的加热，可使天然气在燃烧室内燃烧后直接进入余热锅炉200，也可设置旁路，将天然气燃烧后送入余热锅炉200。

进一步地，核电机组30包括依次连接的蒸汽发生器300、汽轮机高压缸302、汽轮机低压缸304、冷凝器306、冷凝水泵308、低压加热器310、除氧器312、给水泵314和高压加热器316；

其中，蒸汽发生器300通过第一加热模块202与汽轮机高压缸302连接，汽轮机高压缸302通过第二加热模块204与汽轮机低压缸304连接，低压加热器310通过第三加热模块206与除氧器连接。

蒸汽发生器300产生的主蒸汽经过第一加热模块202加热后进入汽轮机高压缸302，汽轮机高压缸302的排汽经过第二加热模块204加热后进入汽轮机低压缸304做功，汽轮机低压缸304的排汽进入冷凝器306后形成冷凝水，冷凝水由冷凝水泵308升压后经低压加热器310加热，加热后的冷凝水通过第三加热模块206再加热后进入除氧器312进行除氧，然后经过给水泵314和高压加热器316加热循环至蒸汽发生器300。

需要说明的是，燃气轮机发电机组还可与核电机组构成热力联合循环系统。结合图2，详细描述热力联合循环系统的工作方式如下：

1)燃气轮机210所排出的烟气在余热锅炉200内对来自核电机组30的蒸汽或凝结水加热后，从烟囱212排出；

2)来自蒸汽发生器300的主蒸汽经过余热锅炉200的第一加热模块202加热后进入汽轮机高压缸302；

3)高压缸排汽经过余热锅炉200的第二加热模块204加热后进入汽轮机低压缸304，低压缸排汽进入冷凝器306形成冷凝水；

4)冷凝水进入冷凝水泵308加压和低压加热器310加热后，接着经过余热锅炉200的第三加热模块206加热进入除氧器312，然后经过高压加热器316加热循环至蒸汽发生器300。

可以理解的是，高压缸排汽可以流入原有的汽水分离再热器104进行汽水分离再热后进入汽轮机低压缸304，来自低压加热器310的冷凝水也可直接进入除氧器312进行除氧。

综上所述，本实用新型的核电厂应急电源系统安全可靠，燃气轮机发电机组工作时不需要循环冷却水系统，对环境无依赖；燃气轮机发电机组利用率高；燃气轮机发电机组与核电机组组成的联合循环系统经济性好；为核电厂应急电源系统增加一套保障设备，在核电站丧失厂内外电源、柴油机及蓄电池均失效的情况下，由燃气轮机发电机组为电厂负荷供电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电厂应急电源系统，其特征在于，包括：

厂内电网供电线路，设置在核电机组内，且与配电母线连接，用于在所述核电机组正常供电时，通过所述配电母线向电厂负荷供电；以及，

至少一台燃气轮机发电机组，每一所述燃气轮机发电机组分别与所述配电母线连接，用于在核电机组正常供电时，与所述核电机组构成联合循环发电系统进行发电；在所述核电机组停止供电时，通过所述配电母线向电厂负荷供电。

2.如权利要求1所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述核电厂应急电源系统还包括外电网；

所述外电网分别与所述厂内电网供电线路、每一所述燃气轮机发电机组连接，用于在核电机组正常供电时，由所述联合循环发电系统向所述外电网上网发电；在所述核电机组停止供电，且所述外电网停止供电时，由所述燃气轮机发电机组向电厂负荷供电。

3.如权利要求2所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述核电厂应急电源系统还包括厂外电网供电线路；

所述厂外电网供电线路分别与所述外电网、所述配电母线连接，用于在所述核电机组停止供电，但所述外电网正常运行时，由所述外电网通过所述厂外电网供电线路、所述配电母线向电厂负荷供电。

4.如权利要求2所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述核电厂应急电源系统还包括柴油发电机组；

所述柴油发电机组与所述配电母线连接，用于在所述核电机组和所述外电网停止供电，但所述柴油发电机组正常运行时，由所述柴油发电机组通过所述配电母线向电厂负荷供电；在所述核电机组和所述外电网停止供电，且所述柴油发电机组失效时，由所述燃气轮机发电机组向电厂负荷供电。

5.如权利要求4所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述核电厂应急电源系统还包括蓄电池蓄能系统；

所述蓄电池蓄能系统与所述配电母线连接，用于在所述核电机组和所述外电网停止供电，所述柴油发电机组失效，但所述蓄电池蓄能系统正常运行时，由所述蓄电池蓄能系统通过所述配电母线向电厂负荷供电；在所述核电机组和所述外电网停止供电，且所述柴油发电机组和所述蓄电池蓄能系统失效时，由所述燃气轮机发电机组向电厂负荷供电。

6.如权利要求1所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述燃气轮机发电机组包括余热锅炉；

所述余热锅炉与所述核电机组连接，用于对来自所述核电机组的主蒸汽进行加热。

7.如权利要求6所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述余热锅炉内设有第一加热模块、第二加热模块和第三加热模块；

所述第一加热模块、所述第二加热模块和所述第三加热模块分别与所述核电机组连接，用于对来自所述核电机组的主蒸汽进行逐级梯度加热。

8.如权利要求6所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述燃气轮机发电机组还包括燃气轮机；

所述燃气轮机与所述余热锅炉相连通，用于对天然气和空气进行燃烧，并排出高温烟气至所述余热锅炉。

9.如权利要求8所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述燃气轮机发电机组还包括烟囱；

所述烟囱与所述余热锅炉相连通，用于将所述余热锅炉输出的烟气排出。

10.如权利要求8所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述燃气轮机发电机组还包括空气压缩机；

所述空气压缩机与所述燃气轮机相连通，用于将空气压缩后传输至所述燃气轮机。