浅谈核三代技术风机用电机特点

李静娅+牛文庆

摘要：根据核三代技术风机用电机的性能特点，对核三代技术风机用电机的关键技术以及创新性进行介绍。

关键词：电磁设计 耐辐照技术 热老化 动态抗震

0 引言

在上世纪七十到八十年代期间，世界核电先后发生了美国三哩岛、苏联切尔诺贝利以及日本的福岛核电站三起严重事故，不断增加了人们对核电安全的关注度。针对公众对核电安全性、经济性的疑虑，欧洲制定了《欧洲用户要求文件（EUR）》，对新建核电站的安全性、经济性和先进性提出了要求。本文就核三代技术风机用电机的结构特点以及外围的鉴定试验情况进行介绍。

1 技术指标

1.1 技术指标如下：

电气安全等级：EE1 鉴定等级：K3 抗震类别：SC1 质保等级：NUC 功能要求：F1B 辐照剂量：5X105Gy 绝缘等级：H级 温升：80K 噪声：<85dB。

1.2 启动性能要求

在额定电压和额定频率下，电动机起动过程中最小转矩对额定转矩之比的保证值应不低于1.3；电动机最大转矩对额定转矩之比的保证值应大于等于1.9；电动机应能承受1.5倍额定电流，历时不少于2min的偶然过电流试验而不损坏；电动机堵转电流对额定电流之比的保证值：额定功率小于等于45kW不大于9，额定功率为55kW～200kW不大于8.4；在0.7倍额定电压和频率下，电动机最大转矩对额定转矩之比的保证值应大于等于1.0。

2 关键技术

核电厂存在核辐射的可能，因此，1E级核级电动机等核级设备的辐照性能，主要是针对有机材料、绝缘体系材料、润滑脂、填料、密封材料及表面涂覆等，无机材料一般具有很强的耐辐照性能。在有机材料中，绝缘体系材料尤其重要，是电动机的核心部件，在整个寿命周期内，是不可更换的，其可靠性影响电动机整机寿命。对K3类的电动机除完成正常的型式试验外，通过老化试验和抗震分析或抗震试验。而对K1类的电动机，不仅要完成正常的型式试验，通过老化试验、抗震试验，而且还必须通过耐辐照试验和LOCA试验。关键是在核电环境下，如何保证40年的寿命、如果攻克40年寿命的各种技术难关，将极大地提高我国核电装备水平，提高核电动机的科技水平。核三代技术风机用电机研发的关键技术有：①电磁设计；②绝缘结构设计；③核环境下的主体结构设计；④适用于1E级核环境电机的耐辐照技术；⑤核电40年寿命绝缘体系；⑥安全、可靠性设计；⑦制定核电鉴定文件；⑧超大空腔的接线盒设计；⑨轴承润滑与可靠性技术。

3 创新性

①电磁设计：1E级核级电机使用条件要求电机具有较高的启动转矩、最大转矩高，较低的启动电流和运行温升，从而适应核电厂使用条件的电网压降大、电机反应速度快、承受较大的电压冲击等为保证核电机运行高可靠性所提出的特殊要求。②机械密封设计：核电动机轴承装置用锁紧螺母和止动垫圈固定，轴贯通部分采用机械接触式密封，静止连接部位采用O形密封圈，整机密封程度达到IP55，做到防尘、防水、防冲击，即使应用到户外环境也完全没有问题。③安全、可靠性设计保证措施：消化技术规格书，核电标准几十项；5大设计措施保证安全可靠：成熟的电气设计、主体结构设计、H级绝缘结构设计、密封结构设计以及耐辐照设计；4方面试验验证保证：40年热老化试验、模拟样机抗震试验、整机耐辐照试验、绝缘寿命评定检测。④超大空腔的接线盒：为了实现核电站特殊的电缆进线要求，结合中广核的电缆标准，特设计超大空腔接线盒，满足现场接线方便、安全的要求。⑤全面监控设计，保证安全可靠：核电动机设计时设置定子绕组测温、轴承测温、加热器温控保护开关、中性点单独引出等监控措施，对电动机的运行状态进行自动监控，保证电动机安全可靠运行。⑥动态抗震试验，一般电动机进行抗震分析来代替抗震鉴定试验，这毕竟不是模拟实际状态。有些进行抗震鉴定试验，但电动机不通电运行，没有模拟实际状态。⑦整机热老化试验。一般热老化试验按绕组部件进行，仅考核绝缘体系；整机试验不但考核绝缘体系，而且还考核密封性能、轴承润滑性能。整机热老化试验在195℃恒温实验箱中，低压电动机40年寿命进行720小时、60年寿命进行1080小时；中压电动机40年寿命进行1182小时、60年寿命进行1769小时的热老化鉴定试验。

4 结束语

核三代技术风机用电机的成功研制，可以攻克一系列的关键技术，进一步改进现有的设计、制造技术，使国内核电机研究技术达到国际先进水平，实现国内核电机研究技术的跨越式发展。

从长远意义上讲，它将解决核电机国产化问题，是对中国机电行业核级设备整体技术实力、鉴定测试能力的考验，可以极大地提高我国核级电动机的设计制造水平，并带动基础工艺更加成熟、完善，更好地为核电行业服务。并能打破核电设备的国外垄断，摆脱我国核电设备受制于人的局面，为我国核电发展乃至国民经济发展做出贡献，具有重大的经济与政治意义。

参考文献：

[1]IEEE101-1987，热寿命试验数据统计分析导则[S].

[2]中科华核电技术研究院（CNPRI）.RCC-E-2005 压水堆核电厂电气设备设计和建造规则[M].2009.

[3]EJ628-1999，核电厂安全级连续工作制电动机的质量鉴定

[S].

[4]陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2008.

作者简介：李静娅（1984-），女，2008年毕业于中原工学院电气工程及其自动化专业，工程师，主要从事低压核电机的设计工作。endprint