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附加電源柴油發電機組供電和接線方式 |
在全廠斷電的超設計基準事故狀態下，附加電源系統柴油發電機組可以替代應急停機柴油發電機組投入使用，給所需的核輔助設備供電。附加電源系統的設置更多的是從電站經濟性考慮。根據規定，當兩臺應急柴油發電機組中任何一臺發生故障需要停機檢修時，若在三天內不能修復或預計無法修復時，相關核電發電機組必須停機。若裝備有輔助電源，可確保核電站正常運行14天。附加電源柴油發電機組為非安全級設備，無抗震要求。
1．設備功能
設置附加柴油發電機組主要是為了使其具有以下功能：
1）替換功能 當核電站中任何一臺正常應急柴油發電機組故障時，附加柴油發電機組即可代替該故障柴油發電機組，并執行其所有功能。
2）抵抗全廠失電功能 所謂全廠是指核電站在失去廠內、廠外電源的同時，正常應急柴油發電機組也能使用。此時可單獨啟動附加柴油發電機組，并提供使核反應堆安全停堆所必需的電源。
2．設備的接線方式
從核安全的角度來說，核電站每臺發電機組都設置有電氣上完全獨立的A、B兩個系列，每個系統的1E級中壓母線配置一臺應急柴油發電機組作為該1E級中壓母線的應急電源。一般來說附加柴油發電機組同時可以作為2臺發電機組、4臺發電機組和6臺發電機組的后備緊急備用電源，這主要取決于每個國家及地區核電站的電氣配置。下面以2臺發電機組為例簡述附加柴油發電機組的主接線方式。
1）方式一
如圖1所示，這種接線方式是附加柴油發電機組出口經過一個斷路器與中壓盤（CBSWG）相連，該中壓盤有5個出線，其中一個出線接觸器經過6.6kV/380V變壓器
與廠內AC 380V 電源通過電氣或機械聯鎖后為柴油機附屬設備供電；另外4個出線經鑰匙聯鎖后（即同時只能有一路接通）分別與4條1E級中壓母線連接（1LHA、1LHB、2LHA和2LHB）。由于接線簡單、操作方便，所以在國外的一些核電站，如南非、韓國，這種方法被廣泛采用。
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圖1 附加柴油發電機組主接線圖一 |
2）方式二
如圖2所示，這種接線方式在900MW的壓水堆核電站（如法國）被廣泛采用。其主要原理是附加柴油發電機組出口經過一個中壓轉換盤（9 LHT 003 AR）中的連接片分別與4條1E級中壓母線連接，我國大亞灣核電站目前也采用了這種接線方式。它的主要特點是為避免由于電氣聯鎖而產生共模故障，對1E級系統提出了更高的要求，比如中壓轉換盤的連接片應確保了A、B系列上的設備在實體上的分離，斷路器在002JA與003JA倉位之間的鑰匙聯鎖（即二取一）確保了在應急柴油機與附加柴油機之間不能同時供電（核安全上的要求）。
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圖2 附加柴油發電機組主接線圖二 |
3．設備的供電模式
一般來說當發電機組正常運行時，附加柴油發電機組處于熱備用狀態，與1E級中壓母線在電氣上是完全隔離的。如果發生任何一臺應急柴油機故障，而且預計在72h內（當地核安全局規定的，這個時間包括發電機組的停機時間）難以修復，則與該故障應急柴油機所連接的1E級中壓母線即被切換到附加柴油機上，同時執行故障應急柴油機的所有功能，比如在LOP、LOP＋SI、LOP＋SI＋HHCP情況下的自啟動及帶載能力。另外，如果發生全廠失電（SBO），為確保核反應堆安全停堆，附加柴油發電機組承擔非常重要的后備供電任務。
4．設備的試驗方法
由于附加柴油發電機組在核電站中起著重要的作用，為了確保其在緊急情況下（如應急柴油發電機組故障、SBO）可用，需定期進行試驗以驗證其可用性。
目前，世界上各國或地區核電站由于附加柴油發電機組主接線方式不同，但基本上都要做啟動試驗、低功率試驗和滿功率試驗。現以韓國核電站為例作介紹。
如圖7-5所示，韓國核電站附加柴油機的試驗回路與供電回路完全一樣，每個月進行一次100％Pr與廠內電源并網試驗，大修期間進行啟動及50％Pr與廠外電源并網試驗。在試驗期間正常應急柴油發電機組處于備用狀態。該試驗方法的主要特點是從運行的角度來說便于操作，能真實地模擬柴油機的實際運行情況；從安全的角度來看，通過電氣聯鎖，使正常應急柴油機只有在探測到1E級中壓母線失電時才會自啟動。
另外一種試驗方法是用一個純電阻負載箱作為附加柴油機的試驗負載，如圖7-6所示。由于試驗回路與供電回路是相互獨立的，試驗時并不影響發電機組的正常運行，也不需設置專門的并網設置，因此風險較小，在法國的核電站中被廣泛采用。但該方案只能試驗柴油發電機組的帶載能力，不能真實模擬柴油發電機組接入系統后的實際運行情況及驗證其勵磁系統的調節能力。只有通過在試驗負載裝置中增加電抗等設備才能使該試驗方法更加完善。
5．設備電動機控制中心
附加柴油機電動機控制中心主要供電負載是柴油機附屬設備、消防系統、起吊設備、48V／125V直流電源和通風空調等。在正常備用情況下，其上端電源一般取自一路來自廠內公用中壓配電盤（如南非核電站，圖1所示）或兩路來自兩個發電機組A列應急低壓配電盤（如圖3所示）。
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圖3 附加柴油發電機組主接線圖三 |
以上這兩種供電接線方式，當柴油機啟動后，電動機控制中心（MCC）即由柴油發電機自動供電，既可保證在備用情況下，柴油機某些附屬設備（如預熱系統、預潤滑系統）的用電需要，又可滿足直流電源系統、通風系統和消防系統對供電電源連接性的要求。
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