移动电站柴油发电机组的性能布置

　　目前，国内核电厂的供电电源较为丰富，具有一定的为核安全提供纵深防御的能力，但在严重故障下，如发生多电源共模失效重庆康明斯柴油发电机，缺少终极措施缓解故障的能力。核电厂备用柴油发电机组部署于＋0.8m标高（未作特殊说明均为相对标高），附加柴发机组及SBO柴油发电机组部署于＋0.3m标高，具体中低压电气柜布局于电气厂房（标高＋7.00m）。考虑到目前在建电站厂址标高均在8.5m之上，可见其中低压电气柜等具体配电设备绝对标高均在15.0m以上，对海啸、洪水等重大水淹外部事件有一定的抵御能力；但柴油发电机组绝对标高在9.0m左右位置，存在产生重大自然灾害（海啸、洪水等）时应急电源系统出现“共模故障”的风险。

　　关于日本福岛第一核电站的经验结论，比照国内某核电厂备用供电系统的基础状况，对应急供电应从加备用发电机源配置，增强发电机组纵深防御能力，在核电厂内设置专用电源装备，预防在严重损坏的情况下从外部调动移动电源可达性具有不确定性的问题，减少“共模故障”风险。

　　从现有供电措施和法国《900KW压水堆核电站布置建造规则》（RCC-P）规程来看，在全厂失发电机技术电工况下，首先是需起动SBO柴油发电机组；随后需尽快恢复供电，解除损坏。从加强全厂失电后的电源保障的角度，应考虑在厂内增设1台持久应急电源，为水压试验泵、厂内部分测量、监视及控制负载进行供电，以起到缓解事故的能力。核电厂需供电负荷总功率约为220kW，选购移动电源发电机组容量约为400kW，电压等级为380V。

　　移动式发电机组入厂区后，为便于尽快接入装置，发挥功能，设立了快速接线箱，与原SBO应急供电进行联络。在全厂失电及原有开架式SBO柴油发电机组不能使用的情形下，移动式发电机组通过手动步骤接入原有的SBO应急母线段，为下游供应电源。

　　根据RCC-P规程，在保证原有SBO电源供电的同时，还应通过恢复电网本身，或启动其中1台已维修的原损坏应急柴油发电机组，或修理原事故的应急配电盘来恢复供电，上述方案在规定期限内无效的情形下，则起动附加柴发机组为发电机组恢复供电。但根据福岛故障的经验，水浸后开放式的附加发电机组在严重故障下的可用性无法保障，有必要增配1台6kV（核电厂中压电压等级）移动式应急柴发机组，在全厂失电的情形下接入装置，加强核电站应急供电机构中SBO电源的可靠性和多样性，保证对损坏的进一步的缓解能力。

　　6kV移动式柴发机组其电压等级过高，可起动部分核岛中压装置，但因为受移动装备的容量限制，可分别为一次侧或二次侧部分装备进行供电，保证排热能力，经故障剖析，具体考虑为1台辅助给水泵进行供电或考虑为1台低安注泵和1台安全壳喷淋泵进行供电，必要时也可以为1台消防水泵进行供电。根据移动式柴油发电机组的调研状况和上述供电需求，并经大功率电机启动能力校验，应选择柴油发电机组容量不小于2000kW，详见表1。

　　在全厂失电且应急柴油发电机组LHP/Q无法短时恢复可用的工况下，6kV移动式柴油发电机组通过手动程序接入6kV应急中压母线LHA/B（简称“LHA/B母线kV移动式柴发机组通过其配电设备的中压软电缆接入LHA/B母线LHP/Q进线开关柜中。接入前，需闭锁对应原备用柴油发电机组，以防误起动，并将对应LHA/B母线正常电源进线kV移动式柴油发电机组通过就地手动起动，在其启动投入前，除机械自保持接触器回路的接触器保持在闭合状态外，LHA/B母线下游其他所有中压接触器都应位于断开位置。在6kV移动式柴发机组为LHA/B母线恢复供电后，可根据具体工况需求和柴油发电机功率分步投入负载。当厂用电机构恢复供电后，可根据运转工况逐步退出LHA/B母线的负载，然后就地手动停运6kV移动式柴油发电机，并恢复原有接线）移动式柴油发电机组的储存

　　对于厂内配设的中低压移动电源设备，必须充分考虑在极端自然灾害情形下的装备安全和到达现场接入点的可达性。应根据各厂址实际情形原装康明斯发电机，在核电厂内选型距核岛距离较远，标高高于核岛5m以上的地点建设独立抗震厂房用于移动电源设备的储存。

　　在全厂失发电机技术电工况下，新增380V移动式应急柴油发电机组的接入盘柜，正常运转情形时，其接入回路与系统断开，对原有盘柜构成不构成影响，可使水压试验泵、重要暖通负载及重要仪表等供电可靠性加强，进一步增强纵深防御能力。

　　6kV接口设置采取临时接入程序进行，同样不改变原有盘柜构成，并可增强发电机组恢复供电的可靠性。

　　以某现役核电厂为例，推荐增设6kV中压移动电源整改规划对策。该核电厂共有两台压水堆发电机组（1、2号发电机组），每台发电机组的备用供电装置都按照装备的构成和执行的作用分为4个相互独立的冗余通道，每个通道都能满足100％安全停堆功用的供电需要，即冗余度为4x100％。其中，4段6kV备用母线分别为BEA、BEB、BEC、BED。

　　该核电厂两台反应堆发电机组之间的距离小于5km，因此设计时可考虑两台压水堆发电机组共用一台6kV中压移动电源。

　　6kV中压移动电源装置包括6kV中压移动电源车、6kV中压移动电源接口箱（以下简称接口箱）、中压移动电源试验机构、中压开关柜、6kV中压电力电缆、电缆穿墙及防火封堵材料等。其中，中压开关柜利用6kV备用母线应急开关柜进行整改，其他装备均为整改时新增装置。

　　6kV 中压移动电源车详细设备为非1E级车载厢式柴发机组，在丧失全部交流电源事故工况下，通过接口箱接入4段中压备用母线中任意一段向电厂备用母线提供临时动力，以缓解故障后果。

　　进、出线电缆均采用单芯中压电力电缆。进线电缆通过线耳与接口箱内的母排实现快速连接；出线电缆为固定敷设电缆。箱体上下侧有供电电缆进出的长孔，出厂时长孔加密封环。电缆接入时取下密封环，将进线电缆从箱体下部接入。电缆解体后，重新将密封环套住长孔，防范雨水等进入箱体。接口箱内部设置有进出线电缆固定系统。

　　接口箱内设置三相母排，从左到右依次为A、B、C相。母排选取支撑绝缘子固定，母排之间的距离应满足屋内配电机构安全净距要点，支撑绝缘子爬电距离满足相关规范要求，母排非连接处选取绝缘热缩套管包封。接口箱面板上设置高压带电显示系统，确保操作人员安全。

　　接口箱抗震类别为抗震I类，能承受5次OBE运转基准地震和1次SSE安全停堆地震的地震应力而保持结构和功用完整性。

　　6.6kV中压移动电源车由牵引车海口康明斯发电机、箱式半挂车、6kV柴发机组（包括起动装置、燃油装置、润滑油装置、冷却装置、进气装置和吸声装置等）、柴油发电机组控制保护监测机构、中压配电系统、低压配电装置、控制电源机构、电缆及收放系统以及配套辅助设施等部分构造。所有辅助系统完整自持，独立运行，满足GB/T2819-1995《移动发电机方舱通用条件》要求。

　　半挂车的布置满足 GJB79A-1994厢式车通用规范和GB/T 23336-2009《半挂车通用技术要素》的相关要求。半挂车有相应支承机构。支腿固定在挂车大梁，操作时支腿向下伸出触地，将机体顶起，使发电机组的大部分（或全部）毛重由支腿支撑，保持车体的

　　柴发机组符合GB／T 2820-1997《往复式内燃机驱动的交流发电机组》的要求。柴油发电机与发电机采用联轴器直接相连，装配于钢制公共底座。发电机应选用自通风、防滴水保护型式的同步发电机，符合GB755-87《旋转电机基础技术要求》要点。

　　为了保证柴发机组的低温启动和顺利加载，柴油发电机配置独立的预热机构，预热机构采取燃油式不依靠外部电源。预热装置通过手动打开。热交换器的冷却余量设计保证不少于10％余量。保证柴发机组在环境温度为-5℃时，在约5min内顺利启动；在电厂极端低温环境下20min内顺利启动。柴发机组起动成功后，3min内，应具备带额定连续容量负荷工作的能力。冷却介质水箱宝确保低温天气下不影响柴油发电机启动和运行。

　　柴发机组具有发电机差动保护、定子接地损坏、过负载、失磁、逆容量、低电压、过电压、频率高、频率低、飞车、励磁机构事故、发电机绕组温度高、发电机轴承温度高、冷却

　　电源车箱体内设置小容量6.3kV/0.4kV配电变压器，当柴发机组启动后，为柴油发电机组及箱体冷却系统、照明机构、控制装置等负载供电。

　　控制电源装置标称电压为DC 110V，选择阀控式密封铅酸蓄电池，为中压柜、柴发机组控制柜、仪表柜等提供DC 110V控制电源，其容量满足用电设备1h供电需求。柴油发电机组启动成功后，控制电瓶由车载6.3kV/0.4kV变压器供电。

　　柴油发电机组采用电起动程序启动，启动蓄电池额定电压DC24V，选用阀控式密封铅酸蓄电池，在电瓶充满电后断开充电电源其容量能保证发电机组连接启动6次。柴发机组应急时，电瓶由移动电源存储厂房低压电源进行浮充电；柴发机组启动成功后由6.3kV/0.4kV变压器供电。电瓶组自配充电机构，电瓶使用时限不低于5年。

　　发电机组箱体内设置油箱，油箱容量满足柴油发电机组满功率运行4h以上并符合相关消防要点。油箱预留日常加油管接口，允许运行时在线补充燃油，通过燃料补充用途实现不少于持续72h运行的需要。移动电源车内设置电动补油装置及补油接管，当需要补油时可通过该接管向车内油箱在线补油。为避免过补油，车内设置油箱液位指示及高、低液位报警。

　　箱体内部设置电动电缆绞盘（带手动操作作用），柴发机组出线电缆选取阻燃软电缆，具有耐磨、耐油污特性，长度为100m，电缆两端均配置线耳，便于快速连接。

　　6kV中压移动电源供电负荷选取手动程序分步带载。按照应对事件的不同，该电厂6kV中压移动电源的运转工况分为三种，见表2。

　　三种工况下6kV中压移动电源计算负荷见表9-2。由表可知，柴发机组功率应不低于2060kW。

　　在三种工况下，柴油发电机组平均高效压力为2.0MPa。根据GB／T 2820《往复式内燃机驱动的交流发电机组》，得到发电机组前三步突加负荷指导值P％分别是40％、68％和90％。通过加载前三步可剖析出柴油发电机输出容量需求分别为1136kW、1168kW和1892kW，见表3，可见第3步对柴发机组输出容量的要求最高，按柴油发电机加载能力选用柴发机组功率至少为1892kW。

　　6kV中压移动电源最大单个负荷为一台800kW发电机，其额定电压为6kV，额定电流88.9A，启动电流倍数为5.5，启动电压降要点小于25％。按发电机母线允许电压降计算发电机容量：

　　G3＝3048.7kVA。为发电机直轴暂态电抗（标幺值）为0.2时，其容量应大于3048.7kVA，以满足加载时电压降要求。综合上述计算结果，考虑移动电源自身负载并预留适当裕量，实际采取的柴油发电机组备用容量为2400kW，发电机额定功率为4000kVA，额定功率因数为0.8（滞后）。

　　接口箱装配于应急柴油发电机厂房外墙上。接口箱装配高度满足电厂防水淹的高度要求，同时考虑使用便利性。

　　接口箱出线电缆需穿墙才能进入厂房内部。电缆敷设完成后，墙体上开洞选择防火密封材料进行封堵。该型防火密封材料最大防火时效可达4h，具有良好的烟密性、气密性、水密性和吸声功能，并具有良好的绝缘性，施工方便，可进行后续新电缆补充。

　　6kV中压移动电源在核电厂应对严重损坏时具有很重要的作用，为了确保其在应急工况下的可用性，需定期进行试验以验证可用性。

　　其中后者与应急母线相互独立，试验时不影响发电机组的正常运转，也不需要设置专门的同期系统，因此风险小，被广泛选用。

　　试验负荷选取集装箱式组成，具体由干式负载模块（电阻）、与发电机组连接的铜排、装置运转供电电缆连接所需的端子、接地端子、散热模块（风机）、事故保护模块、操作界面、参数测量模块等部分构成。

　　试验负荷箱体固定于平板式半挂车上，平常停放于移动电源储存厂房；试验时由牵引车拖出，在室外进行中压移动电源定期试验，便于散热。

　　两台核电发电机组共设一套低压0.4kV移动式柴油发电机组。移动式柴发机组作为LLS柴油发电机组丧失情况下的应急电源，为水压实验泵进行供电，并为厂内部分检测、监视及控制等重要负载进行供电。

　　移动式应急柴油发电机组无抗SSE地震要点，但应满足GB50260-2013《电力设施抗震规划规范》相关要点（抗8级烈度）。为非1E级（非安全级）装备。

　　5）在任意负载（空载和额定负载之间）下，电压调节器的整定值可设定在额定电压的90％和110％之间。