2023压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统设计规范

压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统设计规范II目 次前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14系统功能 2基本功能 2安全功能 35系统设计准则 3基本准则 3系统设计 36设备设计准则 4基本准则 4设备特性要求 47接口要求 68布置和环境要求 79试验和检查要求 7电动发电机组 7控制和保护设备 8附录A（资料性附录）典型的控制棒驱动机构电源系统单线图 9附录B（资料性附录）控制棒驱动机构电源系统负荷计算 10PAGEPAGE10压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统设计规范范围求，以确保该系统能够可靠地执行其预定的功能。本文件适用于基于电动发电机组的控制棒驱动机构电源系统的设计，不包括现场调试和维护要求，除非与系统设计直接有关。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB50054低压配电设计规范GB/T699优质碳素结构钢GB7251.1低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则GB10069.3旋转电机噪声测定方法及限值第3部分噪声限值GB/T2900.1-1992电工术语基本术语GB/T2900.25电工术语旋转电机NB/T20003.2核电厂核岛机械设备无损检测第2部分：超声检查NB/T20003.4核电厂核岛机械设备无损检测第4部分：渗透检测NB/T20003.5核电厂核岛机械设备无损检测第5部分：磁粉检测NB/T20055核电厂安全重要仪表和控制系统执行B类和C类功能的计算机软件术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1控制棒驱动机构controlroddrivemechanism与控制棒组件相连接，对其三个线圈通以一定时序的电流，实现控制棒组件的提升、保持和插入，从而控制堆芯平均温度，以达到反应堆安全启动、功率调节和停堆的目的。3.2电动发电机组motorgeneratorset一台或多台电动机与一台或多台发电机机械耦合而成的成套机组。[来源：GB/T2900.25-2008，411-34-04]3.3曲折连接zig-zagconnection个绕组串联而成。不同铁芯上的绕组所产生的电动势依次相差120°相位角。[来源：GB/T2900.1-1992，5.2.10]3.4棒控系统rodcontrolsystem用于提升、保持和插入控制棒束的系统。3.5棒束cluster一束控制棒。3.6子组clustergroup由一束或几束棒组成的棒组。3.7直轴超瞬变电抗direct-axissub-transientreactance值，与同时变化的直轴电枢交流基波分量之比。[来源：GB/T2900.25-2008，411-50-11]系统功能基本功能CRDMCRDM定的独立性。安全功能控制棒驱动机构电源系统不执行安全功能。系统故障（包括两套棒电源机组的故障）将使CRDM磁力线圈失去电源。此时驱动杆和控制棒依靠自身的重力落入堆芯，使反应堆紧急停堆。CRDM运行时功率需求的瞬时变化，不会跳闸。380VACCRDM的磁力线圈供电。380VAC电源系统瞬态期间，控制棒驱动机构电源系统应确保供电的连续性。在反应堆停堆换料期间或其他原因引起的停堆期间，控制棒驱动机构电源系统停止运行。设备无抗震要求。系统设计A。地故障，允许系统连续运行。260V/150V50Hz。380VAC母线供电。每个供电回路分别由电动机侧的熔断器－接触器或断路器和发电机侧的断路器进行保护。升或下降最多的子组棒束，而其它棒束处于保持状态所需要的最大瞬时有功功率。在下列工况下，当发电机所供功率为平均有功功率或最大瞬时有功功率时，如果电动机的380VAC电压和频率必须满足最低值（0.9𝑈n要求：两套电动发电机组并联运行；仅有一套电动发电机组在运行。率。20%~100%围内变化时，每台发电机实际承担的无功功率与平均无功功率之差，应不超过平均无功功率的±10%。列各工况的功率需求：稳态运行：所有棒束处在保持位置时的功率；动态运行：棒束提升或插入运行时的平均有功功率；动态运行：棒束提升或插入提升时的最大瞬时有功功率；紧急停堆（落棒设备设计准则基本准则控制棒驱动机构电源系统的设备应能适用核电厂的运行条件（包括环境和电源条件）。电动机在额定频率0.8𝑈n5.5In20%的偏差。在额定电压𝑈n和额定频率6.6In20%的偏差。在额定频率0.80𝑈n1.10𝑈n的三相输入电源条件下直接联机起动。对于电动机的电源发生短时中断的异常情况（0.7𝑈n），5.2.7节的要求。0.7𝑈n时，电动发电机组不应停机。0kW瞬时变到平均有功功率时不应导致发电机输出电压瞬时变化超过±10％𝑈n。在0.7s内电压应返回到额定值的±5％范围内。380V（根据电厂电源条件范围内。设备特性要求（带电压调节器和励磁机机和发电机之间轴上的飞轮。异步电动机特性380VAC50Hz；F级及以上绝缘；在运行情况下能够不间断的更新轴承的润滑油脂；定子绕组应装设温度探测器，轴承室分别装设温度探测器和振动传感器；1%。同步发电机特性260VAC50Hz；定子绕组应采用曲折连接；F级及以上绝缘；定子绕组应装设温度探测器，轴承室分别装设温度探测器和振动传感器；2%；Xd″应＜10%。容量确定发电机的容量应根据控制棒驱动机构最多棒束插入或提升时的最大视在功率以及线路和棒控系统设备的损秏确定。电动机的功率应根据发电机输出的平均有功功率以及效率确定。计算方法参见附录B。飞轮时间内发电机输出电压和频率满足电源品质和负载运行要求。飞轮应宜用45GB/T699飞轮应装设外罩以确保人员安全。电压调节器在稳态运行（负载逐渐变化）时，电压调节器应确保发电机的输出电压保持在260V5％范围内。在动态运行（负载突然变化）时，电压调节器应确保发电机的输出电压保持在260V10％范围内，恢复到260V5％的时间应小于等于0.7s。噪声要求电动发电机组的噪声应满足国标GB10069.3规定的限制要求。振动和温度要求在空载和带载情况下，电动机和发电机轴承振动宜小于等于5.6mm/s或振动幅度峰-峰值小于等于40μm。电动机和发电机的两端轴承腔室宜分别设置一支铂电阻温度计。电动机和发电机的定子绕组中至少每相布置一支铂电阻温度计。保护和控制设备功能控制和保护设备应实现如下功能：瞬时失去电动机电源时，应维持电动发电机组的正常运行； 继续运行；260V母线的故障；控制电动发电机组起动并自动并联发电机输出端；手动起动电动机；手动控制发电机起动励磁；显示(电压、电流等)以及故障指示。保护设置对于每台发电机宜设置下列保护：瞬时差动保护。逆功率保护。失磁保护。过电流保护。低电压和过电压保护。260V母线宜设置下列保护：接地故障保护。低频保护。低电压保护。自动同步应设置自动同步装置，用来完成两套电动发电机组在空载和带载情况下并车。控制和指示装置钮、指示灯、仪表等设备。电动发电机组的启动和停机控制应具有防误操作措施。应采取措施防止断路器手动合闸期间发生重合闸。控制设备的设计应满足电磁兼容的要求。软件要求NB/T20055的C类要求。故障处理所有故障除在控制柜进行显示和报警外，还应将故障信号送主控室进行显示和报警。断路器特性要求发电机出口侧应配置可远程操作、抽出式的电动操作型4极断路器。断路器应带反时限热脱扣器、短时限电磁脱扣器和瞬时脱扣器。脱扣器的整定值应确保260V配电系统选择性跳闸。其他设备的特性要求260V电源的每一相和中性线应单独配置电流互感器或分流器用来测量相电流和负载的总电流。应配置相应的电流互感器，用于差动保护、逆功率保护和过电流保护。电动发电机组至棒控系统的动力电缆宜选用4芯电缆，其截面应按照中性线最大电流进行选择。使用的非金属材料（包括电线、电缆和端子等）应是低烟、无卤、阻燃的。接口要求系统运行要求。本系统通常与如下系统接口：低压交流电源380V系统，向两台电动机提供380V交流电源。110V直流电源系统，分别为发电机励磁系统和断路器储能电机供电。48V直流电源系统，分别为控制柜提供控制电源。220V交流不间断电源系统，为控制柜提供控制电源。反应堆保护系统，发电机输出的260V电源经反应堆保护系统的停堆断路器给棒控系统供电。主控制室系统，故障和状态信号将送至主控室进行显示和报警。对于不同类型的电站，应根据实际需求进行接口修改。布置和环境要求控制棒驱动机构电源设备的布置应便于操作和维修。2250mm。GB50054的要求。.设备应满足厂房环境要求。试验和检查要求电动发电机组应对电动机、发电机、飞轮及机组进行试验和检查，试验和检查至少包括：电动机外观检查；介电强度和绝缘电阻检查；在环境温度下验证定子绕组的直流电阻；起动试验；损耗、效率-转矩和起动电流的检查；发电机外观检查；介电强度和绝缘电阻检查；在环境温度下验证定子绕组的直流电阻；用降压的方法来检查发电机的空载曲线；验证持续短路特性；损耗和效率的检查；通过降压时三相突然短路来检查直轴瞬变和超瞬变电抗：Xd’<18%Xd”<10%飞轮 100%NB/T20003.2标准进行直射检验和斜射检验。如果飞轮的结构严禁使用超声检测，可采用射线检测飞轮；NB/T20003.4NB/T20003.5标准对整个外表面和可接近的内表面进行检测。装配完好的电动发电机组1800r/min2min6.2.1.6节要求；B级及以上温升要求；空载试验：电动机的输入电压和频率在正常和异常范围内时，发电机的端电压应维持在260V±5％的范围内；260V±5％的范围内；电压调节器的动态响应试验发电机输出额定电压和额定频率时，其负载按下列循环变化：200ms300ms发电机输出电压的瞬时下降不应超过13.5%𝑈n，恢复到±5%𝑈n的时间应小于0.5s。必须连续进行10个循环。飞轮试验380VAC间函数的发电机频率和电压变化值。发电机端电压和频率的最小值为：-电压 234V（额定电压-10%𝑈n）-频率 44Hz（额定频率噪声测量应按照国标GB10069.3规定的方法测量噪声，在任何工况下其噪声水平都应满足该标准规定的限值。控制和保护设备应按照GB7251.1的要求进行检查和试验。附 录 A（资料性附录）典型的控制棒驱动机构电源系统单线图V图A.1典型的控制棒驱动机构电源系统单线图V附 录 B（资料性附录）控制棒驱动机构电源系统负荷计算计算输入在计算控制棒驱动机构电源系统的负荷时，需要如下设计输入：－最多棒束提升/插入运行情况，包括总的控制棒束数量；最多运动棒组数量；单个子组最多棒束数量。－控制棒驱动机构（CRDM）在正常运行时各线圈回路的最大电阻，包括提升线圈回路电阻；传递线圈回路电阻；保持线圈回路电阻。－在正常运行时各线圈回路的电流，包括提升线圈大电流和小电流；传递线圈大电流和小电流；保持线圈大电流和小电流。流工况时的功耗；单保持工况时的功耗；传递线圈和保持线圈均处于大电流工况时的功耗。计算方法行计算。控制棒驱动机构电源系统负荷包括棒控系统电源柜运行功耗和CRDM运行功率。电源柜运行功耗根据B.1的设计输入计算所