移动电站柴油发电机组的性能设计
发布时间：2024-12-06 点击：170
移动电站柴油发电机组的性能设计
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，但在严重事故下，如发生多电源共模失效，缺少终极手段缓解事故的能力。核电厂应急柴油发电机组布置于＋0.8m标高（未作特殊说明均为相对标高），附加柴油发电机组及sbo柴油发电机组布置于＋0.3m标高，主要中低压电气柜布置于电气厂房（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主要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，存在发生重大自然灾害（海啸、洪水等）时应急电源系统出现“共模故障”的风险。
一、设备概述
针对日本福岛第一核电站的经验总结，比照国内某核电厂应急供电系统的基本情况，对应急供电应从加强电源配置，提高发电机组纵深防御能力，在核电厂内设置专用电源设备，避免在严重事故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，降低“共模故障”风险。
（1）增设380v移动应急柴油发电机组
从现有供电策略和法国《900mw压水堆核电站设计建造规则》（rcc-p）规程来看，在全厂失电工况下，首先是需启动sbo柴油发电机组；随后需尽快恢复供电，解除故障。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台长期备用电源，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。核电厂需供电负载总容量约为220kw，选用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，为便于尽快接入系统，发挥功能，设立了快速接线箱，与原sbo应急供电进行联络。在全厂失电及原有固定式sbo柴油发电机组不能使用的情况下，移动式发电机组通过手动方式接入原有的sbo应急母线段，为下游提供电源。
（2）增设6.6kv移动应急柴油发电机组
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台已修复的原故障应急柴油发电机组，或修复原故障的应急配电盘来恢复供电，上述手段在规定期限内无效的情况下，则启动附加柴油发电机组为发电机组恢复供电。但根据福岛事故的经验，水浸后固定式的附加发电机组在严重事故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）移动式应急柴油发电机组，在全厂失电的情况下接入系统，加强核电站应急供电系统中sbo电源的可靠性和多样性，保证对事故的进一步的缓解能力。
6kv移动式柴油发电机组其电压等级较高，可启动部分核岛中压设备，但由于受移动设备的容量限制，可分别为一次侧或二次侧部分设备进行供电，保证排热能力，经事故分析，主要考虑为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情况和上述供电需求，并经大容量电机启动能力校验，应选择柴油发电机组容量不小于2000kw，详见表1。
表1 6kv移动式应急电源系统供电负载表
名称
额定功率/kw
备注
消防水泵
250
需要时运行
辅助水泵
560
暖通系统
150
控制系统
150
应急照明
150
其他
小负载设备
总计
1260
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方式接入6kv应急中压母线lha/b（简称“lha/b母线”），为其提供电源。6kv移动式柴油发电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，需闭锁对应原应急柴油发电机组，以防误启动，并将对应lha/b母线正常电源进线开关锁定在隔离位。6kv移动式柴油发电机组通过就地手动启动，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移动式柴油发电机组为lha/b母线恢复供电后，可根据具体工况需求和柴油机容量分步投入负载。当厂用电系统恢复供电后，可根据运行工况逐步退出lha/b母线的负载，然后就地手动停运6kv移动式柴油发电机，并恢复原有接线和供电。
（3）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况下的设备安全和到达现场接入点的可达性。应根据各厂址实际情况，在核电厂内选择距核岛距离较远，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。
（4）安全分析
在全厂失电工况下，新增380v移动式应急柴油发电机组的接入盘柜，正常运行情况时，其接入回路与系统断开，对原有盘柜结构不构成影响，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，进一步提升纵深防御能力。
6kv接口设置采取临时接入方式进行，同样不改变原有盘柜结构，并可增强发电机组恢复供电的可靠性。
二、移动式柴油发电机组（6kv）
1、系统概述
以某现役核电厂为例，介绍增设6kv中压移动电源改造设计方案。该核电厂共有两台压水堆发电机组（1、2号发电机组），每台发电机组的应急供电系统都按照设备的组成和执行的功能分为4个相互独立的冗余通道，每个通道都能满足100％安全停堆功能的供电需要，即冗余度为4x100％。其中，4段6kv应急母线分别为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中压移动电源系统包括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）、中压移动电源试验装置、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应急母线备用开关柜进行改造，其他设备均为改造时新增设备。
6kv 中压移动电源车主要设备为非1e级车载厢式柴油发电机组，在丧失全部交流电源事故工况下，通过接口箱接入4段中压应急母线中任意一段向电厂应急母线提供临时动力，以缓解事故后果。
2、电气接入方式
以1号发电机组为例，6kv中压移动电源电气接入如图1所示。
图1 6kv中压移动电源电气接入示意图
应急母线1bea/1beb/1bec/1bed位于应急柴油发电机厂房内，在厂房外墙上设置4套接口箱，6kv中压移动电源通过1～4接口箱可分别接4段应急母线。接口箱至应急母线的电缆采用固定敷设方式沿厂房内桥架敷设，6kv中压移动电源至接口箱的电缆平时存放在中压移动电源车上，在使用时由操作人员快速接入。
接口箱采用挂墙式安装方式，下侧进线，上侧出线，如图2所示。
图2 6kv中压移动电源接口箱接线示意图
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。电缆拆除后，重新将密封环套住长孔，防止雨水等进入箱体。接口箱内部设置有进出线电缆固定装置。
接口箱内设置三相母排，从左到右依次为a、b、c相。母排采用支撑绝缘子固定，母排之间的距离应满足屋内配电装置安全净距要求，支撑绝缘子爬电距离满足相关规范要求，母排非连接处采用绝缘热缩套管包封。接口箱面板上设置高压带电显示装置，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运行基准地震和1次sse安全停堆地震的地震应力而保持结构和功能完整性。
3、电源车结构和性能要求
6.6kv中压移动电源车由牵引车、箱式半挂车、6kv柴油发电机组（包括启动系统、燃油系统、润滑油系统、冷却系统、进气系统和降噪系统等）、柴油发电机组控制保护监测系统、中压配电系统、低压配电系统、控制电源系统、电缆及收放装置以及配套辅助设施等部分组成。所有辅助系统完整自持，独立运行，满足gb/t2819-1995《移动电站通用条件》要求。
（1）箱式半挂车
半挂车的设计满足 gjb79a-1994厢式车通用规范和gb/t 23336-2009《半挂车通用技术条件》的相关要求。半挂车有相应支承装置
柴油发电机组技术性能检验——物理检验超声波法（五）
哪几种迹象表明柴油发电机组功率下降呢？
什么是柴油发电机控制器？
用户在购买柴油发电机组时需要特别注意的五个关键因素
使用发电机应该考虑哪些事
柴油发电机组运用电加热功能需注意的事项
5个降低柴油发电机组油耗的小妙招
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，但在严重事故下，如发生多电源共模失效，缺少终极手段缓解事故的能力。核电厂应急柴油发电机组布置于＋0.8m标高（未作特殊说明均为相对标高），附加柴油发电机组及sbo柴油发电机组布置于＋0.3m标高，主要中低压电气柜布置于电气厂房（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主要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，存在发生重大自然灾害（海啸、洪水等）时应急电源系统出现“共模故障”的风险。
一、设备概述
针对日本福岛第一核电站的经验总结，比照国内某核电厂应急供电系统的基本情况，对应急供电应从加强电源配置，提高发电机组纵深防御能力，在核电厂内设置专用电源设备，避免在严重事故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，降低“共模故障”风险。
（1）增设380v移动应急柴油发电机组
从现有供电策略和法国《900mw压水堆核电站设计建造规则》（rcc-p）规程来看，在全厂失电工况下，首先是需启动sbo柴油发电机组；随后需尽快恢复供电，解除故障。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台长期备用电源，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。核电厂需供电负载总容量约为220kw，选用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，为便于尽快接入系统，发挥功能，设立了快速接线箱，与原sbo应急供电进行联络。在全厂失电及原有固定式sbo柴油发电机组不能使用的情况下，移动式发电机组通过手动方式接入原有的sbo应急母线段，为下游提供电源。
（2）增设6.6kv移动应急柴油发电机组
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台已修复的原故障应急柴油发电机组，或修复原故障的应急配电盘来恢复供电，上述手段在规定期限内无效的情况下，则启动附加柴油发电机组为发电机组恢复供电。但根据福岛事故的经验，水浸后固定式的附加发电机组在严重事故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）移动式应急柴油发电机组，在全厂失电的情况下接入系统，加强核电站应急供电系统中sbo电源的可靠性和多样性，保证对事故的进一步的缓解能力。
6kv移动式柴油发电机组其电压等级较高，可启动部分核岛中压设备，但由于受移动设备的容量限制，可分别为一次侧或二次侧部分设备进行供电，保证排热能力，经事故分析，主要考虑为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情况和上述供电需求，并经大容量电机启动能力校验，应选择柴油发电机组容量不小于2000kw，详见表1。
表1 6kv移动式应急电源系统供电负载表
名称
额定功率/kw
备注
消防水泵
250
需要时运行
辅助水泵
560
暖通系统
150
控制系统
150
应急照明
150
其他
小负载设备
总计
1260
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方式接入6kv应急中压母线lha/b（简称“lha/b母线”），为其提供电源。6kv移动式柴油发电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，需闭锁对应原应急柴油发电机组，以防误启动，并将对应lha/b母线正常电源进线开关锁定在隔离位。6kv移动式柴油发电机组通过就地手动启动，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移动式柴油发电机组为lha/b母线恢复供电后，可根据具体工况需求和柴油机容量分步投入负载。当厂用电系统恢复供电后，可根据运行工况逐步退出lha/b母线的负载，然后就地手动停运6kv移动式柴油发电机，并恢复原有接线和供电。
（3）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况下的设备安全和到达现场接入点的可达性。应根据各厂址实际情况，在核电厂内选择距核岛距离较远，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。
（4）安全分析
在全厂失电工况下，新增380v移动式应急柴油发电机组的接入盘柜，正常运行情况时，其接入回路与系统断开，对原有盘柜结构不构成影响，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，进一步提升纵深防御能力。
6kv接口设置采取临时接入方式进行，同样不改变原有盘柜结构，并可增强发电机组恢复供电的可靠性。
二、移动式柴油发电机组（6kv）
1、系统概述
以某现役核电厂为例，介绍增设6kv中压移动电源改造设计方案。该核电厂共有两台压水堆发电机组（1、2号发电机组），每台发电机组的应急供电系统都按照设备的组成和执行的功能分为4个相互独立的冗余通道，每个通道都能满足100％安全停堆功能的供电需要，即冗余度为4x100％。其中，4段6kv应急母线分别为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中压移动电源系统包括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）、中压移动电源试验装置、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应急母线备用开关柜进行改造，其他设备均为改造时新增设备。
6kv 中压移动电源车主要设备为非1e级车载厢式柴油发电机组，在丧失全部交流电源事故工况下，通过接口箱接入4段中压应急母线中任意一段向电厂应急母线提供临时动力，以缓解事故后果。
2、电气接入方式
以1号发电机组为例，6kv中压移动电源电气接入如图1所示。
图1 6kv中压移动电源电气接入示意图
应急母线1bea/1beb/1bec/1bed位于应急柴油发电机厂房内，在厂房外墙上设置4套接口箱，6kv中压移动电源通过1～4接口箱可分别接4段应急母线。接口箱至应急母线的电缆采用固定敷设方式沿厂房内桥架敷设，6kv中压移动电源至接口箱的电缆平时存放在中压移动电源车上，在使用时由操作人员快速接入。
接口箱采用挂墙式安装方式，下侧进线，上侧出线，如图2所示。
图2 6kv中压移动电源接口箱接线示意图
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。电缆拆除后，重新将密封环套住长孔，防止雨水等进入箱体。接口箱内部设置有进出线电缆固定装置。
接口箱内设置三相母排，从左到右依次为a、b、c相。母排采用支撑绝缘子固定，母排之间的距离应满足屋内配电装置安全净距要求，支撑绝缘子爬电距离满足相关规范要求，母排非连接处采用绝缘热缩套管包封。接口箱面板上设置高压带电显示装置，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运行基准地震和1次sse安全停堆地震的地震应力而保持结构和功能完整性。
3、电源车结构和性能要求
6.6kv中压移动电源车由牵引车、箱式半挂车、6kv柴油发电机组（包括启动系统、燃油系统、润滑油系统、冷却系统、进气系统和降噪系统等）、柴油发电机组控制保护监测系统、中压配电系统、低压配电系统、控制电源系统、电缆及收放装置以及配套辅助设施等部分组成。所有辅助系统完整自持，独立运行，满足gb/t2819-1995《移动电站通用条件》要求。
（1）箱式半挂车
半挂车的设计满足 gjb79a-1994厢式车通用规范和gb/t 23336-2009《半挂车通用技术条件》的相关要求。半挂车有相应支承装置
柴油发电机组技术性能检验——物理检验超声波法（五）
哪几种迹象表明柴油发电机组功率下降呢？
什么是柴油发电机控制器？
用户在购买柴油发电机组时需要特别注意的五个关键因素
使用发电机应该考虑哪些事
柴油发电机组运用电加热功能需注意的事项
5个降低柴油发电机组油耗的小妙招