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CN102195334B一种提高核电站应急电源可靠性的方法和系统[caired.com-彩红网3D模型下载CG模型平面素材专利检索网站源码]

本发明涉及一种提高核电站应急电源可靠性的方法和系统,包括至少一路高容量蓄电池蓄能系统(固定性的蓄能系统和/或移动式的蓄能系统),作为核电站最终动力应急电源的补充或替代。当核电站现有设计的动力应急电源全部失效后启动,向核电站应急厂用设备供电,维持核电站的堆芯余热排出和乏燃料池的冷却,保证核电站的安全。本发明提供的一种提高核电站应急电源可靠性的方法和系统,其可防抗极端自然灾害,能够避免极端自然灾害时的应急电源共模失效,可增强核电站应急电源的可靠性,可至少降低反应堆堆芯熔化概率21.6%,提高了核电站的整体核安全水平。
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技术领域

[0001] 本发明属于百万千瓦级先进压水堆核电站关键技术,同时也涉及新型高容量、高功率电池技术.特别涉及百万千瓦级先进压水堆核电站关键技术与电池管理技术结合的方法和系统。

背景技术

[0002]核电站(Nuclear Power Plant)是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。

[0003] 为了保护核电站工作人员和核电站周围居民的健康,核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则,从设备、措施上提供多重保护,以确保核电站对反应堆的输出功 率进行有效的控制;且能够在出现各种自然灾害,如地震、海嘯、洪水等,或人为产生的火灾、爆炸等,也能确保对反应堆燃料组件进行充分的冷却,进而保证放射性物质不发生向环境的排放。纵深防御原则一般包括五层防线,第一层防线:精心设计、制造、施工,确保核电站有精良的硬件环境,建立完善的程序和严格的制度,对核电站工作人员有系统的教育和培训,建立完备的核安全文化;第二层防线:加强运行管理和监督,及时正确处理异常情况,排除故障;第三层防线:在严重异常情况下,反应堆的控制和保护系统能及时并有效的动作,以防止设备故障和人为差错进而发展为事故;第四层防线:在事故情况下,及时启用核电站安全保护系统,包括各种专设安全设施,用以加强事故中的电站管理,防止事故扩大,以保证核电站三道安全屏障的完整性;第五层防线:万一发生极不可能发生的事故,并伴有放射性外泄,应及时启用厂内外一切应急系统,努力减轻事故对周围居民和环境的影响。安全保护系统均采用独立设备和冗余布置,使得安全系统可以抗地震和在其他恶劣环境中运行。

[0004] 电源作为核电站运行的动力源,无论是设置上还是运行上,都应体现纵深防御的理念。为实现核电站电源系统的高可靠性,对某些特别重要的用电设备或特殊要求的设备均应备有应急电源,同时进行多重性、独立性地设置,以避免发生共模故障导致应急电源的不可用。

[0005] 核电站的应急电源系统和正常电源系统一起,共同构成厂用电系统,为厂内所有的用电设备提供安全可靠的供电。应急电源必须保证在正常运行工况、事故工况期间或事故工况后为核电站的应急安全设备提供电源,以执行安全功能。由于核电站核安全的特殊性,故而其电源系统的设计要求应大大高于其他行业。

[0006] 核电站设置有多道冗余电源,包括厂外主电源、厂外辅助电源和应急固定式柴油机等专用应急电源,各电源各司其职,同时又互有配合,不仅形式多样,而且层层设置,多重冗余,最大限度地为电核电站提供可靠的供电。

[0007]目前,核电站的厂用电系统运行方式如下:

[0008] I)在正常运行条件下,整个厂用设备的配电系统由机组的26KV母线经过高压厂用变压器供电;[0009] 2)当机组运行时,26KV母线由主发电机供电;

[0010] 3)发电机停机时,则由400/500KV电网经过主变压器向26KV母线倒送电;

[0011] 4)如果26KV母线失去电源或失去高压厂用变压器,即失去厂外主电源,则220KV电网经过辅助变压器向必须运行的安全辅助设施供电,使反应堆维持在热停堆状态;

[0012] 5)如果厂外主电源和厂外辅助电源均失去供电,则由固定式柴油发电机组向应急附属设备供电,使反应堆进入冷停堆状态;

[0013] 6)当核电机组的任何一台应急柴油发电机组不可用时,则由附加应急柴油机组取代,执行应急柴油发电机组的功能,为专设安全设施、反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却供电。

[0014] 然而,固定式柴油发电机组,具有一定的局限性。这是因为,在固定式柴油机驱动发电机运转、将柴油的能量转化为电能时,必须通过在固定式柴油机汽缸内、将过滤后·的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合后,推动活塞下行,各汽缸按一定顺序依次做功,从而带动曲轴旋转。再通过固定式柴油机的旋转带动发电机的转子,利用“电磁感应”原理,发电机就会输出感应电动势,经闭合的负载回路就能产生电流,从而实现发电功能。上述发电过程中,必须通过空气与高压雾化柴油的充分混合才能实现。当在洪水、海嘯、泥石流等情形下时,固定式柴油机的电气系统将有可能因为水淹而失效,供油管道、压缩空气管道将有可能因为外部冲击力而断裂,柴油机本体有可能因为冲击力而结构发生变形,这些都会导致固定式柴油发电机组无法启动,进而无法提供应急电源。

[0015] 因此,在其他电源失去的情况下,作为核电站最终应急电源的固定式柴油发电机组,由于其自身特点决定了其不能抵抗水淹灾害——如洪水、海嘯、台风潮等,当出现超设计基准的极端自然灾害时,固定式柴油发电机组很容易失去供电,无法为核电站提供反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却的动力,这将导致核电站产生灾难性的后果。

发明内容

[0016] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供了一种提高核电站应急电源可靠性的方法和系统,其可抵抗核电站现有应急电源系统不能抵抗的超设计基准工况,如地震叠加海嘯的严重自然灾害等;本发明所提供的向核电站提供提高应急电源可靠性的方法和系统,其以核电站的设计基准和超设计基准考虑设计,可在超设计工况的严重自然灾害中正常运行,可降低核电站堆芯熔化概率21. 6%以上,提高核电站的整体安全性。

[0017] 本发明的技术方案是:一种提高核电站应急电源可靠性的方法,采用内部电网供电线路、外部电网供电线路、固定式柴油发电机组和蓄电池蓄能系统向核电站的应急供电线路供电;设置在线监控系统,用于监控内部电网供电线路、外部电网供电线路、固定式柴油发电机组、蓄电池蓄能系统和用电设备的状态,于固定式柴油发电机组不能提供应急供电时启动蓄电池蓄能系统通过应急供电线路向核电站的用电设备提供应急供电。

[0018] 具体地,所述蓄电池蓄能系统为固定式蓄电池蓄能系统和/或移动式蓄电池蓄能系统。

[0019] 具体地,所述移动式蓄电池蓄能系统包括车载式蓄电池蓄能系统或船载式蓄电池蓄能系统或机载式蓄电池蓄能系统。

[0020] 具体地,设置移动式充电装置,于所述移动式充电装置上设置充电输出接口,于所述蓄电池蓄能系统上设置充电输入接口,所述充电输入接口与所述充电输出接口相匹配。

[0021] 具体地,所述固定式柴油发电机组包括应急柴油发电机组和附加应急柴油发电机组,当所述应急柴油发电机组失效时,所述附加应急柴油发电机组可取代失效的应急柴油发电机组。

[0022] 具体地,将所述蓄电池蓄能系统连接于核电站的仪控电源系统,以取代所述仪控电源系统原有的应急铅酸蓄电池组。

[0023] 具体地,所述蓄电池蓄能系统包括多个并联的蓄能系统模块,蓄能系统模块通过汇流母线连接至应急母线上。

[0024] 具体地,所述蓄能系统模块具有抗震结构。 [0025] 具体地,所述蓄能系统模块包括换流设备和电池阵列,将电池阵列通过换流设备连接于汇流母线上,所述电池阵列包括多个电池模组,所述多个电池模组并联于所述换流设备上以增加电池阵列的容量,所述电池模组由多个单体电池串或/和并联而成以增加电池模组的电压/电流。

[0026] 具体地,所述在线监控系统对所述蓄电池蓄能系统进行监控包括:

[0027] 采集蓄电池蓄能系统中电池的性能参数;

[0028] 根据电池的性能参数计算蓄电池蓄能系统的总容量;

[0029] 监测核电站的运行工况,根据核电站的运行工况计算核电站当前运行工况下的

负荷容量;

[0030] 根据蓄电池蓄能系统的总容量和核电站的负荷容量确定核电站当前系统工况下蓄电池蓄能系统的剩余放电时间并输出。

[0031] 具体地,核电站的运行工况包括正常运行并失电模式、停堆并失电模式、安注并失电模式、反应堆冷却剂丧失事故LOCA并失电模式以及极端事故模式。

[0032] 本发明还提供了一种提高核电站应急电源可靠性的方法,采用内部电网供电线路、夕卜部电网供电线路、固定式柴油发电机组和移动式应急柴油发电机组向核电站的应急供电线路供电。

[0033] 本发明还提供了一种提高核电站应急电源可靠性的系统,包括可通过应急供电线路向核电站供电的内部电网供电线路、外部电网供电线路、固定式柴油发电机组和蓄电池蓄能系统;所述蓄电池蓄能系统设置有在线监控系统,用于监控内部电网供电线路、夕卜部电网供电线路、固定式柴油发电机组、蓄电池蓄能系统和用电设备的状态,于固定式柴油发电机组不能提供应急供电时启动蓄电池蓄能系统通过应急供电线路向核电站的用电设备提供应急供电。

[0034] 具体地,所述蓄电池蓄能系统包括固定式蓄电池蓄能系统和/或移动式蓄电池蓄能系统;

[0035] 所述移动式蓄电池蓄能系统包括车载式蓄电池蓄能系统或船载式蓄电池蓄能系统或机载式蓄电池蓄能系统。

[0036] 具体地,所述提高核电站应急电源可靠性的系统还包括移动式充电装置,所述移动式充电装置上设置有充电输出接口,蓄电池蓄能系统上设置有充电输入接口,所述充电输入接口与所述充电输出接口相匹配。[0037] 具体地,所述蓄电池蓄能系统连接于核电站的仪控电源系统,并取代所述仪控电源系统原有的应急铅酸蓄电池组。

[0038] 具体地,所述蓄电池蓄能系统连接于水压试验泵专用汽轮发电机供电系统,可补充或取代水压试验泵专用汽轮发电机,为水压试验泵提供安全可靠的380V电源。

[0039] 本发明提供的一种提高核电站应急电源可靠性的方法和系统,其可抵抗核电站现有应急电源系统不能抵抗的超设计基准工况,如地震叠加海嘯的严重自然灾害等;本发明所提供的向核电站提供提高应急电源可靠性的方法和系统,其以核电站的设计基准和超设计基准考虑设计,可在超设计工况的严重自然灾害中正常运行,可降低核电站堆芯熔化概率21. 6%以上,提高核电站的整体安全性。

附图说明

[0040] 图I是本发明实施例提供的提高核电站应急电源可靠性的系统之蓄能系统的总体示意图; [0041] 图2是本发明实施例提供的提高核电站应急电源可靠性的系统的接线示意图;

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