海阳核电厂500kV接入系统设计探讨

杜宝瑞，卢长明

（山东核电有限公司，山东 烟台 264000）

0 引言

接入系统方案设计及审批是一个具有战略性、前瞻性的工作，事关核电厂发电送出，具有接口单位多、审批时间长等特点。同时，厂外500 kV系统是核电的优先电源，220 kV系统是核电的备用电源，与核电厂运行安全和经济效益密切相关。

电厂接入系统前期工作主要包括电厂输电系统规划设计及评审、电厂接入系统设计及审查，对火电和核电项目，还包括电厂接入电网申请。

接入系统批复意见是核电厂项目核准的支持性文件之一，为不影响项目整体进程，必须尽快取得接入系统批复意见，时间上比较紧迫，为加快接入系统审批流程，还要做好策划，海阳项目为此做了一些有益尝试。

1 海阳核电厂项目简介

山东海阳核电厂位于山东省海阳市留格庄镇，规划总装机规模为6×1 250 MW，分期建设。 一期工程将建设2×1250MW核电机组，计划分别于2014年、2015年投入运营。海阳核电厂采用AP1000技术路线，AP1000是美国西屋公司开发的一种双环路1 000 MW的压水堆核电机组，采用的是一种“非能动型安全技术”，利用物质的重力、惯性，流体的自然对流、扩散、蒸发、冷凝等物理原理，无须外界动力驱动系统，只要相应的通风、冷却水等支持系统，在紧急情况下，就能冷却反应堆并且带走反应堆产生的余热。这一技术被公认为是目前最安全、最先进的核电技术。

AP1000主要安全系统，如余热排出系统、安注系统、安全壳冷却系统等，均采用非能动设计，系统简单，不依赖交流电源，无需能动设备即可长期保持核电站安全。 非能动式冷却显著提高安全壳的可靠性，安全裕度大。 因此对厂外电力系统的要求是非安全级的。

厂外电源系统分优先电源和备用电源。当核电机组运行时，厂用电由主发电机经高压厂用变供电；优先电源由发电机—主变压器所连接的500 kV电网提供，在核电机组启动或停运时，从厂外500 kV优先电源经主变压器及高压厂用变压器给厂用设备供电；当失去500 kV电源和正常电源（厂外优先电源及主发电机电源）时，由厂外220 kV备用电源经高压辅助备用变压器向机组的厂用设备供电；当失去主发电机电源、优先电源以及厂外备用电源时，两台非1E级的备用柴油发电机向厂内重要负荷供电。在所有交流电源失去情况下，由直流和不停电电源为核电厂重要负荷供电。

2 输电系统规划设计及评审

核电厂输电规划主要是配合电源前期工作，进行核电厂送出方向研究，论证电能合理消纳范围；根据电源的最终规模和分期建设方案，研究出线电压等级、输电系统总体方案和分期建设方案；开展核电站设计所需系统基本参数的配合工作；开展必要的出线走廊规划和规划选站工作；根据电网规划受端市场情况，对电源项目分期建设提出建议等。

输电规划评审流程：编制海阳核电厂输电规划报告；公司报请山东电力集团公司对海阳核电厂输电规划报告进行评审，出具评审意见并上报国家电网公司发展策划部审查；国家电网公司委托中国电力工程顾问集团公司对海阳核电厂输电规划报告进行审查，并出具书面审查意见。

按照国家电网公司电厂接入系统前期工作管理办法规定，大型电厂输电系统规划设计工作原则上由电网公司、发电公司协商一致后共同委托有关单位开展。 但一般是在电厂与电网公司沟通基础上由电厂委托设计院编制输电规划方案。

为加快输电规划的编制和审批进度，委托国核电力规划设计研究院编制海阳核电输电规划报告，协助业主开展报批工作。前期通过与设计院及电网公司交流，采纳设计院及电网公司意见，在开始输电规划工作前期及时启动了送出工程可行性研究，并出版了海阳核电送出工程可行性研究报告，初步确定了出线走廊路径，为输电规划的编制和审批提供了支持和保障。

3 电厂接入系统设计及审查

接入系统方案是根据山东电网发展规划和海阳核电输电系统规划设计，按照大型电厂接入系统设计内容深度要求，通过论述海阳核电厂一期2×1 250 MW机组送电范围和在系统中的作用，提出海阳核电厂一期2×1 250 MW机组接入系统方案，并进行相应的系统继电保护、调度自动化及系统通信的设计方案。

电厂接入系统评审流程：根据山东电网发展规划和海阳核电输电系统规划设计方案，编制海阳核电接入系统方案；公司报请山东电力集团公司对海阳核电接入系统方案进行评审，出具评审意见并上报国家电网公司发展策划部审查；国家电网公司委托中国电力工程顾问集团公司对海阳核电接入系统方案进行审查，并出具书面审查意见。

在实际执行中，为保证接入系统尽快获得批复意见，在输电规划审批过程中，已协调设计院着手编制山东海阳核电厂一期工程接入系统设计报告，在得到输电系统规划设计报告评审意见后，只需进行局部修改即可，节省了编制时间，从而保证了整体进度。

同时为加快接入系统审批流程，核电公司还多次与省网及国家电网专家、领导沟通，开展交流会，并专门编制了技术报告，给相关专家和领导汇报，介绍核电的特殊性，取得他们对海阳项目接入系统方案的理解和支持。大大节省了审查时间，为尽快取得核准支持性文件奠定了基础。

由于此前的方案策划及有效实施，在取得海阳核电输电规划方案评审意见后，设计院很快编制完成了海阳核电厂一期2×1 250 MW工程可行性研究接入系统设计报告送审稿，山东电力集团公司审查后，将该报告上报国家电网公司审核，国家电网公司于2008年2月委托中国电力工程顾问集团公司具体负责评审工作。 中国电力工程顾问集团公司经过审核，出具了评审意见，同意以500 kV一级电压接入系统，厂内设500 kV GIS配电装置，电厂6回500 kV送出线路，其中2回至莱阳500 kV变电站，2回至即墨500kV变电站，2回至昆嵛500kV变电站。

4 接入系统稳定性分析

核电厂和其它常规发电厂相比有一系列的特殊性，对电网稳定性要求较高，在提供国家核安全局的初步安全分析报告（PSAR）中，设计院对电网稳定性进行了计算和分析，计算结果见表1。

计算结果表明：

1）核电厂500 kV出线任一送电线路发生永久接地故障，在0.1 s切除故障线路，烟台、威海电网及山东主网均能保持暂态稳定。

2）电厂送出线路发生N-2故障、并及时切除故障线路，系统能够保持稳定。

3）电厂 1台机组停运时，系统保持稳定。

4）当邹县电厂 1台百万机组故障时，整个系统保持稳定，宁东直流双极闭锁电网失去4 000 MW电力时，核电厂母线电压波动较小，机组运行稳定，整个系统稳定水平较好。

可见电厂送出线路故障，此时电厂其他500 kV线路仍能保证电厂机组电力的送出，保证电网网络正常供电，电网在失去一个最大单个电源时，电网保持稳定，可以满足电厂安全稳定运行。

5 总结

5.1 重视核电厂厂外电源供电可靠性

按照《电力系统设计技术规程》，核电厂输电方案设计原则：核电厂的送出线路中一回检修停运，另一回又突然故障，应维持机组安全运行的出力输出；核电厂送出线仅向一个受端系统送电时，受端不得仅接于一座变电站。

根据前面接入系统稳定性分析可知，海阳核电项目满足“N-2”运行方式，满足《电力系统设计技术规程》对核电厂输电方案技术要求。在核电厂失去正常交流电源时，能够保证厂外电源的有效供给。

5.2 具备AGC、AVC控制技术条件

根据接入系统审查意见，核电站本期工程远动信息直送华北网调和山东省调，电站具备参加山东电网的自动发电控制（AGC）和无功电压自动控制(AVC)的技术条件。

核电站功率调节速度较慢，同时核电站功率调节负荷急剧变化时，调节费用高，启停及急剧调节时，易于损坏设备，影响核电安全运行，因此核电站一般不参与电网调频调峰。鉴于核电机组性能特点，核电公司与山东电力集团公司协商，达成协议，海阳项目发电机设备保留AGC、AVC功能，但暂不执行。

5.3 输电系统规划、接入系统方案调整

核电站的特点是机组容量大，附属设施多，厂址选择、项目审批、设计、施工等要求严格，程序较多，建设周期较长。在核电输电规划甚或接入系统审查批准后，电网结构往往发生了变化，需要重新调整。海阳核电项目也存在同样问题，海阳核电厂二期2×1 250 MW工程可行性研究接入系统设计报告编制、审批过程中，根据电网建设实际情况，接入系统方案也做了相应调整。 原来输电规划海阳送出方向为6回，分别为莱阳2回、即墨2回、昆嵛2回。随着电网建设发生变化，核电送出还是6回，但调整为莱阳2回，即墨2回，大泽2回。

表1 稳定计算结果