文档介绍：华北电力大学(保定) 硕士学位论文核电厂应急柴油发电机电气运行关键问题研究姓名:梁传富申请学位级别:硕士专业:电气工程指导教师:赵成勇 2011-06 华北电力大学硕士学位论文摘要随着我国核电行业的蓬勃发展,核电厂最为关键的问题之一——应急柴油发电机的电能质量也显得越来越重要和紧迫。论文主要从应急柴油发电机电气运行关键问题方面分析、论证改善应急柴油发电机电能质量的主要措施。首先介绍了应急柴油发电机电能质量的基本要求;接着对核电厂应急柴油发电机的一般继电保护设置给出实例,作出归纳,并对应急工况下的继电保护跳闸设置进行分析,优先推荐低电压保护;然后对柴油发电机的励磁系统作出较为深入的介绍,建议以后选用微机型励磁调节器、采用较为成熟的带永磁机的三机无刷励磁系统;最后,对负载组合要求其兼顾可接受的电压降,提出可采取的措施有 6kV 电动机启动时间错开、适当调整起动顺序、合理选择柴油机和发电机的容量等。通过这些措施的改善,可给核电厂应急柴油发电机在应急工况下的程序带载提供更好的电能质量,也能对我国后续应急柴油发电机的引进提供技术指标参考。关键词:应急柴油发电机;关键问题;核电厂 I 选题背景及其意义 2008 年联合国波兰气候大会,对替代碳机的各种清洁能源进行排名,按照合理利用、成熟性、经济性和竞争力划分了四个档次,排在第一档次第一位的是核能,可见,发展核电已成为清洁能源必走之路。根据全球气候变暖的形势以及节能减排和环境保护的要求,我国政府就提出“积极发展核电”的方针,规划到 2020 年大陆核电装机容量达到 4000 万 kW 以上,占总发电量将有 %提高到 4%左右[1] 。毫无疑问, 中国核电正迎来行业的大发展。但美国的三哩岛核事故、前苏联的切尔诺贝利核事故、特别是今年的东日本大地震引起的福岛核电站事故,再一次牵动着全世界的神经。这表明核电厂核安全事故后果的难以消除性、国内国际社会公众的极度敏感性以及核安全的极其重要性。核电厂应急柴油发电机作为全厂应急安全电源与核安全直接相关, 目的是为了在核电站的厂用工作电源和辅助电源都发生故障时,确保机组安全停堆和防止关键设备损坏。从而在保护燃料元件不受损坏和保证核安全方面发挥非常重要的作用[2] 。应急柴油发电机在全厂失电时从接到启动指令后: 1) 一般应在 10 ~ 15s 内启动并达到额定电压和频率,并按事先规定的带载程序分批次带载; 2) 频率恢复到其额定值的 98% 以及电压恢复到其额定值的 90% 的时间应小于这一程序步骤开始和下一程序步骤开始之间的时间间隔的 40% ; 3)负荷加载期间,频率不应下降到额定值的 95% ( )以下; 4)电压不应下降到额定值的 75% ( )以下; 5) 加载的每一步骤之后,运行条件的瞬变均不应导致柴油发电机组转速的增加超出超速跳闸最小整定值与额定转速之差的 75%[3] 。我国的核电厂运行经验表明, 确有全厂断电事故而紧急启动应急柴油发电机的情况发生[4] 。倘若在此时应急柴油发电机的应急运行电能质量不符合上述标准而跳闸,后果将不堪设想. 目前我国现有核电柴油发电机组几乎全部从德国 MTU/AREVA 和法国 ALSTOM 进口, 国内目前尚不具备自主设计和制造能力。因此深入分析核电厂应急柴油发电机的电气运行关键问题有着很强的国内核电建设运营背景和防止发生类似日本福岛核电站核事故的现实意义。国内外研究动态核电厂应急柴油发电机的特点是:大容量、高可靠性(启动成功率不小于 99% )、快速启动(十几秒钟内建立合格的电压和功率),良好的带载性能[1] 。目前, 国际上柴油机生产制造行业已发生了剧烈的并购和重组, 同时, 由于欧美的核电发展不前, 使得研究、生产核电应急柴油发电机的厂家、机构日益减少,甚至有些应急柴油发电机组产品系列已经停产,只剩下了德国的 MTU 公司和法国的 ALSTOM 公司能生产 1E 级柴油发电机组。我国现有的核电机组除秦山一期以外全部从法国 ALSTOM 和德国 MTU/AREVA 进口,新建核电项目正在进行国产化引进: 陕柴与 MTU 成立陕西北方安特优发动机有限公司合资企业承接福清、方家山项目;陕柴与 MTU/AREVA 组成联合体承接阳江项目;陕柴-ALSTOM/MAN 组成联合体承接宁德、红沿河项目,通过合作生产逐步掌握技术。可以说,目前国内、外的核电应急柴油发电机组面对新形势下的核电发展需要,还要不断的创新。尤其是国内在这方面的研究,还有很长的路要走。核电厂应急柴油发电机电气运行关键问题的最终体现是应急供电的质量。应急运行时,应急柴油发电机的电压建立、暂降以及供电连续性等方面由于有其十分特殊的意义——直接涉及到核安全, 故核电厂应急柴油发电机的电气运行关键问题研究是核电