三门核电1号机组非1E级直流电和不间断电源系统设计改进探讨

摘要：文章主要介绍了三门核电1号机组非1E级直流电和不间断电源系统设计存在的弊端，及其在调试期间对调试工作的影响和在电厂正常运行期间可能存在的安全隐患，并提出该系统的设计改进建议，以提高直流电和不间断电源运行的可靠性。

关键词：三门核电；1号机组；非1E级直流电；不间断电源系统；EDS系统 文献标识码：A

中图分类号：TM623 文章编号：1009-2374（2015）14-0035-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.017

1 三门核电1号机组非1E级直流电和不间断电源系统简介

图1 EDS系统简图

三门核电1号机组非1E级直流电和不间断电源系统（EDS）为非安全相关的电厂仪表系统、控制系统和启动、正常或紧急停堆所需的设备提供不间断的可靠

电源。

EDS系统共包含EDS1/2/3/4/5等五个序列，其中，EDS1/2/3/4通过末端的直流配电盘和交流配电盘给仪控机柜、操纵员控制台、火警控制器、电源母线控制回路等用户提供220V电源；EDS5给直流电动机和其他直流配电盘供电，但不给逆变器供电以防止电机启动时的扰动干扰由逆变器供电的敏感设备。

正常情况下，EDS系统通过充电器为直流配电盘（DS）提供220V直流电源（见图1），再通过逆变器给不间断交流配电盘提供交流电源（UPS）。EDS系统还配置有直接为交流配电盘提供电源的调压变压器，如果逆变器出现故障或需检修，则UPS交流配电盘从调压变压器获得电源（单向开关，逆变器无法为调压变压器下游的负荷供电）。另外，EDS系统配置有蓄电池组，正常情况下由充电器为下游直流配电盘及UPS负载提供电源，并为蓄电池组进行浮充电，当充电器出现故障或失去电源时，由蓄电池组为直流和UPS负载提供电源。

2 EDS系统设计存在的弊端

EDS系统中EDS1和EDS3的充电器和调压变压器均由核岛400V低压负荷中心EK-13供电，EDS1和EDS3的直流配电盘通过母线联络断路器连接。当EDS1的直流配电盘不可用时，可以通过EDS3的直流配电盘母联带载，反之亦然，而且UPS交流配电盘旁路母线由调压变压器供电，以此提高直流电源和UPS电源的可靠性。EDS下游负荷绝大部分都设置有两路电源，只要一路电源可用，就能满足负荷的正常运行需求。

但是，若EK-13母线失电或需检修，将导致EDS1和EDS3两个序列的充电器和调压变压器均不可用，而蓄电池在负载满负荷运行时只有2小时的供电容量，无法满足EDS系统下游负荷较长时间的正常运行。EDS2和EDS4两个序列的充电器和调压变压器均由EK-23供电，面临同样的问题。在系统调试或正常运行期间，核岛低压母线不可避免会出现断电进行调试或检修的情况，低压母线停运导致EDS系统失电，将对电厂的安全和正常运行造成很大的影响。

3 EDS系统设计弊端存在的安全隐患

EDS系统的充电器和调压变压器均从同一段母线取电，一旦该段母线停运，将导致EDS下游负荷因失电而无法正常运行，这一问题在调试期间已充分凸现。由于三门核电1号机组为全球首台第三代核电机组，设计还不成熟，低压负荷中心EK-13和EK-23已投运并支持负荷运行，但仍存在较多设计变更，例如电机馈线间隔到进线柜内的接线改造、盘柜封堵、低压母线铜排改尺寸等工作。另外，EK-13和EK-23两段母线投运后，该房间内陆续执行其他系统的建安工作，而该房间内通风系统投运较晚，导致电气盘柜内积累了大量灰尘需要进行清扫。根据《电力安全工作规程（GB 26860-2011）》的要求，离带电导体距离小于0.35米的作业需在停电情况下进行操作，所以这些在电气柜内进行的工作均需要停运母线，而停运这两段低压负荷中心将主要产生以下影响：

3.1 对仪控机柜的影响

三门核电1号机组所有仪控机柜均有两路电源，优先电源来自于不间断电源EDSX-EA-1，备用电源来自于调压变供电的EDSX-EA-2。仪控机柜的两路电源取电于EDS系统的不同序列，总体来说有4种方式（见表1）。对于第1、2种取电方式的仪控盘柜，只要EK-13和EK-23不同时停运，下游仪控机柜将至少有一路电源。但是，若EK-13停运，则EDS1和EDS3失电，将导致第3种取电方式的仪控机柜失去所有电源；同样，若EK-23停运，则EDS2和EDS4失电，将导致第4种取电方式的仪控机柜失去所有电源。投运的仪控机柜在支持部分阀门、电机的试验或需远方控制电源母线的操作，并且部分仪控机柜在执行软件下装或更新，不具备停运条件。

3.2 对电源母线的影响

电厂10.5kV的中压母线以及400V的低压负荷中心进线断路器的控制回路由EDS系统的一路UPS供电，无备用电源。若EDS系统因上游低压母线停运而导致UPS不可用，且其旁路母线调压变压器也不可用，将导致中、低压母线中的断路器无法远方进行分、合闸操作，特别是中压电机类设备调试，需要远方操作断路器。

3.3 对EDS直流负荷的影响

EDS系统的直流负荷中，常规岛和核岛的中压、低压以及主变压器散热器控制器控制箱、辅助变压器就地控制柜、机组故障录波器、厂变就地控制柜、GCB控制盘等用户均只有一路直流控制电源，若相应的EDS直流配电盘失电，将导致以上负荷不能正常运行。虽然EDS1和EDS3的直流配电盘之间以及EDS2和EDS4的直流配电盘之间有母联带载，但它们分别由同一段低压母线供电，若有一段母线停电，则无法通过母联带载给失电的直流配电盘供电，这种设计方式不能充分发挥母联的功能。

在调试期间EDS系统的部分负荷未移交或未投运的情况下，EK-13和EK-23较长时间的停运会影响调试进度和负荷设备的运行安全。待电厂正常运行以后，EK-13和EK-23因检修或意外失电致使EDS系统不可用，将导致电厂的部分仪表系统、无线通信系统、火警控制系统、电厂控制系统等不可用，不利于电厂的安全可靠运行。

4 EDS系统设计改进建议

为提高EDS系统供电的可靠性，可通过改变EDS两个序列的电源分布情况，将有母联带载的EDS系统的两个序列分别由EK-13和EK-23供电，如EDS1和EDS2由EK-13供电，EDS3和EDS4由EK-23供电（见图2）。目前EDS1和EDS3在同一个房间，EDS2和EDS4在同一个房间，其动力电缆均通过电缆导管敷至EK-13和EK-23电气盘柜内，而EK-13和EK-13布置在同一个房间的相邻位置。若将EDS2和EDS3序列的电源进行互换，只需将EDS2的充电器及调压变压器的动力电缆与EDS3的充电器及调压变压器的动力电缆的端接位置进行替换，并将二次保护部分做相应的改造。

如此改造以后，若EK-13或EK-23停运，其下游的EDS直流配电盘可分别由另一条电源母线下的EDS序列的直流配电盘通过母联带载，这样保证了直流配电盘和UPS均不会失去电源，而调压变压器供电的交流配电盘EDSX-EA-2均为仪控机柜或汽轮机安全监视装置的次路电源，其失电不会对负荷运行造成影响。

这种改造方式不需改变EDS系统的内部设计，仅通过调换EDS系统两个序列的充电器和调压变压器的电源即可实现，并且EK-13和EK-23电气盘柜位置相邻，使得改造工作既经济又方便，可操作性强，在不增加电厂建造成本的基础上，提高不间断电源的可靠性，进而提高EDS系统负荷的安全、稳定运行。

图2 EDS系统电源分布改进示意图

5 结语

三门核电1号机组的非1E级直流电和不间断电源系统（EDS）通过充电器、蓄电池、调压变压器这三种供电方式为负荷供电，较大程度地实现为下游负荷提供不间断电源的功能。但是，EDS系统各个序列的充电器和调压变压器的电源在其上游电源检修或意外失电后，EDS下游的直流和不间断交流电源的负荷将完全失电，不利于电厂的安全可靠运行。因此本文建议，通过改变EDS系统两个序列的充电器和调压变压器的电源，无论是调试期间涉及EDS系统电源停运工作，还是电厂正常运行期间的电源检修或意外失电情况，均可有效降低EDS系统下游负荷失电风险。

参考文献

[1] 顾军.AP1000核电厂系统与设备[M].北京：原子能出版社，2010.

[2] 电力安全工作规程（GB 26860-2011）[S].北京：中国标准出版社，2011.

作者简介：乔雪锋（1986-），女，安徽阜阳人，三门核电有限公司助理工程师，硕士，研究方向：调试计划。

（责任编辑：陈 倩）