RO《核电厂电气原理与设备》单元04(课时07-08)核电厂的电气主接线及厂用电

第四单元核电厂的电气主接线及厂用电主要内容一、一台半断路器接线的概念及其突出优点二、单元接线的类型和特点三、封闭母线在核电厂的应用四、核电厂厂用负荷的特点和要求五、核电厂的优先电源六、厂用电接线七、厂用电接线实例4.1一台半断路器接线概念及优点每一个回路经一台断路器接至一组母线，分别接在两组母线上的两条回路之间装有一台半联络断路器，在两组母线之间形成一个三台断路器构成的“断路器串”。平均每条回路一台半断路器，所以称一台半断路器接线，又称2/3接线。4.1一台半断路器接线概念及优点优点：(1)具有高度的供电可靠性。当母线发生短路故障时，只有与故障母线相连的母线断路器跳闸，不影响任何回路供电。在事故与检修相重合的情况下，停电回路数不会超过两回。(2)运行调度灵活。任何一回路停送电时互不影响，使运行调度十分灵活。

特点4.1一台半断路器接线概念及优点

(3)操作检修方便。该接线中隔离开关仅作为隔离电器。当任一组母线需要停电清扫或检修时，回路不需要切换。任何一台断路器检修，各回路仍按原接线方式运行，也不需要切换。

缺点：

使用断路器多，继电保护复杂。

特点4.2单元接线的类型和特点适用于一条线路和一台变压器的变电所，高压侧没有母线，接线简单。采用三种方法来保护变压器：1.由线路断路器上的继电保护装置来保护，在变电所只装一组隔离开关，供检修变压器用（图a）；2.在变压器的高压侧再装一组跌落式熔断器（图b）；3.在变压器高压侧装断路器（图c）。线路—变压器单元接线一般用于农村变电所或用户变电所。线路—变压器单元接线4.2单元接线的类型和特点

在该种单元接线中，发电机和升压变压器直接连成一个单元，经断路器接至高压母线。（a）是发电机—双绕组变压器单元接线（b）是发电机—三绕组变压器单元接线

发电机-变电器单元接线4.2单元接线的类型和特点优点：接线简单，由于不设发电机电压母线，节省了不少断路器，并且发电机和变压器低压侧故障时短路电流较小。缺点：它的缺点是当发电机或变压器损坏或检修时，整个单元将被迫停止工作。

特点4.2单元接线的类型和特点

采用两台发电机与一台变压器相连接组成，每一台发电机都装有断路器和隔离开关，当任一台发电机要检修或故障时，另一台发电机仍可继续运行。有如下几种分类。

发电机-变压器扩大单元接线4.2单元接线的类型和特点

图（a）是发电机—双绕组变压器扩大单元接线。这种接线应用比较广泛，但是发电容量较大时，如果在一台发电机端口出现短路时，另一台发电机的短路电流，加上变压器高压侧系统的短路电流数值很大，对发电机断路器的选择就会很困难。类型4.2单元接线的类型和特点图（b）是发电机—分裂绕组变压器扩大单元接线。它由一个高压绕组和两个低压的分裂绕组，两个分裂绕组的额定电压和额定容量相同，匝数相等。由于两个分裂绕组有漏抗，所以两台发电机之间的电路中就有电抗，这样，短路电流就能受到限制。4.2单元接线的类型和特点图（c）是发电机—分裂电抗器单元接线。分裂电抗器有一个中间抽头，接变压器，分裂电抗器的两个臂与发电机相连。4.2单元接线的类型和特点特点：

（1）接线简单，运行可靠，灵活，故障影响范围小；

（2）设备元件少，维护工作量少；

（3）继电保护简单；

（4）主变故障影响发电机送电。4.3封闭母线在核电厂的应用封闭母线的类型共相式、隔相式和分相式这里主要介绍分相式封闭母线

4.3封闭母线在核电厂的应用（1）减少接地故障，避免相间断路，离相封闭母线因有外壳保护可消除外界潮气、灰尘以及外物引起的接地故障，母线采用分相封闭也杜绝相间断路的发生；（2）消除钢结构发热，离相封闭母线采用外壳屏蔽可从根本上解决钢结构感应发热的问题；（3）减少相间短路电动力，由于外壳上涡流和环流的双重屏蔽作用使相间导体所受的短路电动力大为降低；4.3封闭母线在核电厂的应用（4）提高运行的安全可靠性。防止绝缘子结露同时采用测氢和测温等装置其测量信号可就地显示或传至DCS系统，提高运行的安全可靠性，母线封闭后也为采用通风冷却创造了条件；（5）封闭母线由工厂成套生产，质量有保证，运行维护工作量小施工安装简便而且不需设置网栏简化了对土建的要求条件；（6）外壳在同一相内包括分支回路采用电气全连式并采用多点接地使外壳基本处于等电位，接地方式大为简化并杜绝人身触电危险。4.4核电厂厂用负荷特点和要求核电厂厂用电

在任何工况下（正常或事故工况），为电站的附属设备提供安全可靠的电源，并为与核安全有关的系统和设备提供应急电源，以保证核电站的安全运行。4.4核电厂厂用负荷特点和要求厂用负荷如果按其电源的性质来分，可分为交流厂用负荷和直流厂用负荷；如果按其电源的电压等级来分，可分为高压厂用负荷和低压厂用负荷；而常见的分类方法是根据其在发电厂生产过程中的作用和供电中断时，对人身、设备及对电能生产造成的危害程度，分为以下几类。厂用负荷分类4.4核电厂厂用负荷特点和要求根据对供电可靠性的要求，即对允许停电时间的要求，厂用负荷分为:第一类用户:在核电厂的所有工况下，包括全厂失电的情况下，要求不间断地连续供电，并且在反应堆应急保护动作之后，仍必须连续供电。这类负荷一般靠占流系统和交流不间断电源系统来供电。第二类用户:允许在一定的时间内短时断电，断电的时间由安全或设备的安全性等条件来决定，并且在反应堆应急保护动作之后仍必须供电。第三类用户:用电设备对供电的可靠性没有特殊的要求，在备用电源自投的时间内允许断电，在反应堆应急保护动作后，并不要求必须供电。4.4核电厂厂用负荷特点和要求也正是根据不同设备对供电可靠性的要求，在核电厂的厂用电系统设计时，将其分为三种不同级别：（1）正常运行供电系统，满足第三类用户的需要;（2）正常运行可靠供电系统，满足第二类用户的需要，其中的直流和UPS系统满足第一类用户的需要;（3）应急供电系统，满足安全系统第二类用户的需要，其中的直流和UPS系统满足第一类用户的需要。4.5核电厂的优先电源在优先电源可用时，优先电源为安全停堆和安全系统供电。优先电源可以在核电厂所有运行方式下向安全级母线和非安全级母线供电。4.5核电厂的优先电源（1）容量和能力优先电源的每条线路都应有足够的容量和能力给所要求的设备供电，以保证：

a.预计运行事件的后果不会超出规定的可接受的燃料元件设计限值和反应堆冷却剂压力边界设计条件；

b.在核电厂设计基准事故中堆芯被冷却，并且保持安全壳的完整性和其他必要功能;

c.在核电厂所有运行工况下，每路优先电源都应能给预计同时出现的安全级最大负荷和非安全级负荷供电。

优先电源的特点4.5核电厂的优先电源（2）可用性在核电厂启动和正常运行期间，从输电系统到安全级电力系统最少应有两条线路可以使用，以便按下述规定满足事故期间、事故后和安全停堆的要求；a.可以将两路优先电源接到冗余的安全级母线；b.接线不应损害优先电源的独立性要求；c.优先电源的两条线路直接连接到每条冗余的安全级母线上可以进一步改善可用性；4.5核电厂的优先电源d.某一设计基准事故发生后几秒钟之内，优先电源最少应有一条线路能自动给安全级母线供电；根据电厂安全分析证明能满足要求的一段时间内，优先电源第二条线路应可用；e.在设计基准事故发生后几秒钟之内，应有两条线路能自动向安全级母线供电。4.5核电厂的优先电源（3）独立性

a.优先电源向安全级电源供电的线路应实体独立，在运行、假设事故和环境条件下使两条优先电源线路同时故障的可能性最小（达到实际可行的程度）;

b.为了减少两条优先电源线路都同时故障的可能性，优先电源的控制电路彼此之间以及与电力线路之间应实体隔离达到实际可行的程度;

c.如果优先电源的两条线路共用一个输出设备，那么应进行分析以证实共用设备的可靠性不低于该优先电源其余部分的整体可靠性。4.6厂用电接线a.供电可靠、运行灵活

b.接线简单、清晰过多的备用元件会使接线复杂，运行操作繁琐，故障率反而增加，投资、运行费也增加。

厂用电接线要求4.6厂用电接线

c.厂用电源的对应供电性本机、炉的厂用电源由本机供电，这样，厂用系统发生故障时，只影响一台发电机组的运行，缩小了事故的范围，接线也简单。一个序列的负荷由相应序列的母线供电。d.接线的整体性厂用电接线应与发电厂电气主接线密切配合，体现其整体性强。厂用电接线要求4.6厂用电接线发电机的总发电量包括厂用负荷消耗的电量（厂用电量）和向电网输出的电量（上网电量）以及各种损耗的总和，因此，厂用电量的大小对发电厂的经济性有着直接的重要影响。通常用厂用电率来表示这一数值的大小。厂用电率是指厂用负荷的耗电量（kw·h）与同一时间段内发电机的总发电量(kW·h）的比值，用百分数来表示。厂用电率4.6厂用电接线确定厂用电的电压等级，需从发电机的容量、电动机的容量范围和厂用电源的引接方式等方面考虑。核电厂厂用电，一般均用两级电压，且大多为6kＶ及380／220V两个等级。

厂用电压等级4.6厂用电接线（1）60MW及以下机组，发电机电压为10.5kV时，可采用3kV，发电机电压为6kV时，可采用6kV；

（2）100-300MW的发电机组，宜采用6kV；

（3）容量为600MW及以上的发电机组可根据具体条件采用6kV一种或3、10kV两种厂用电压等级。

注意：在我国的火力发电厂中，实际应用的厂用电压等级中，6kV系统最为常见，其次为10kV，而3kV系统由解放前延续而来，目前应用较少。高压厂用电系统的电压等级4.6厂用电接线低压厂用系统应包括交流厂用电和直流厂用电。（1）交流厂用电：

发电厂的交流低压厂用电等级一般为380V或380/220V系统。主厂房内的低压厂用电系统采用动力与照明分开供电方式，如动力网络电压为380V时，低压厂用电压宜采用380V，照明系统电压为380/220V；如动力与照明混合网络电压为380／220V，则低压厂用电压为380/220V；辅助厂房的低压厂用电压均为380／220V。

低压厂用电系统电压等级4.6厂用电接线（2）直流电源：

a.在中小型发电厂直流系统中，通常只有220V一个电压等级，作为直流动力和控制共同使用；

b.在大型机组中，往往采用220V和110V

两个电压等级，前者为动力电源，后者为控制电源。4.6厂用电接线

厂用电源的引接方式（1）从发电机出口母线引接

此方式适用于中小容量的发电厂高压厂用电系统。厂用电接线方式4.6厂用电接线当发电机出口设置发电机电压母线，而此母线又与系统连接时，由于这段母线的可靠性较高，高压厂用电源一般从此母线上通过高压厂用变压器引接。当母线电压与厂用电压等级一致时，可直接由母线引接。为限制厂用母线上的短路电流，通过电抗器限流。4.6厂用电接线（2）从主变压器低压侧引接

a.发电机额定功率为125kw及以下时，采用单元接线的引接。高压工作电源一般由主变压器低压侧引接，供给本机组作为自用负荷。一般在厂用分支母线上装设断路器。也可采用满足动稳定要求的隔离开关或连接片的接线方式。4.6厂用电接线b.发电机额定功率为200MW及以上时，一般采用单元接线的引接。这时厂用电源一般从发电机出口或主变压器低压侧引接。由于发电机容量为200MW及以上的发电机组引出线及厂用分支采用封闭母线，封闭母线发生相间短路故障的机会很少，因此厂用分支可不装设断路器，但应有可拆连接点以便满足检修调试要求。4.6厂用电接线（3）低压自用电源

a.低压自用工作电源采用380/220V电压等级，一般由高压自用母线上通过低压自用变压器取得。为了限制380／220V网络中的短路电流，低压自用变压器单台容量限制在2000kV*A范围内。b.低压厂用电源的接线

低压厂用负荷的接线方式分为两种：

一种沿用传统的中央盘-车间盘接线方式；

另一种吸收国外经验而来的PC（低压动力中心）-MCC（低压电动机控制中心）接线方式。4.6厂用电接线中央盘-车间盘接线方式：

在低压厂用变压器的低压侧设立400V母线段（中央盘）由工作电源和备用电源两路供电；由中央盘引接来设立下一级400V母线段（车间盘），单母线接线，如图8-9所示。通常将I类负荷和40kw以上的II、III类负荷都接于中央盘，只有40kw及以下的负荷接于车间盘。

这类接线所用设备开断能力要求不高，整体造价也低于PC-MCC方式的接线，往往是靠复杂的接线来保证其可靠性，目前国内发电厂中仍有采用。4.6厂用电接线4.6厂用电接线PC-MCC接线方式：

PC-MCC接线表面上看和中央盘一车间盘方式没什么不同。同样都是两级低压母线供电，但P-MCC接线方式的可靠性要高于中央盘-车间盘的接线方式。

每一套PC-MCC的电源由互为备用的两台变压器供电，母线之间采用分段断路器，以便在某电源故障后合闸以保证供电。PC下一级的MCC也为单母线分段，但不设分段断路器，其电源分别来自不同的PC。4.6厂用电接线

P-MCC接线方式的可靠性高于传统的中央盘－车间盘方式，因为虽然MCC也是单电源供电，但厂用工作设备和备用设备可接在不同的MCC上，而各MCC的电源又来自不同的电源，因此能保证供电的可靠性。

另外，PC-MCC上广泛采用可以迅速更换故障元件的抽屉式开关柜，故障后能迅速更换故障。

还有，P-MCC的变压器都是互为备用的，也增加了供电的可靠性。4.6厂用电接线

因此，这种接线方式接线简单、可靠性高、对所用设备的质量要求高，在许多发电厂中得到了广泛的采用。

正是由于其上述优点，所以该接线方式中，不再将厂用负荷按类别划分接在不同的段上，而是可以简单地以容量区分。我国规定，75kw及以上的负荷及MCC的馈电回路接于PC,75kw以下的负荷接于MCC。4.6厂用电接线4.6厂用电接线厂用母线分段原则：按炉分段优点：

a.同一台锅炉的厂用电动机接在同一段母线上，便于管理又方便检修；

b.可使厂用母线事故影响范围局限在一机一炉，不至于过多干扰正常机组运行；

c.厂用电回路故障时，短路电流较小，厂用电系统采用成套的高低压开关柜或配电箱。厂用母线的分段4.6厂用电接线（1）变压器台数