颜鹏 施晓敏 张峰

摘 要： 在核电站当中，应急柴油发电机组将负责为其提供应急交流电源，以此有效核电站各设备实现持续正常运行。而为了能够确保核应急柴油发电机组电气系统具有较高的使用性能与安全性能，同时符合当前我国核电站对于应急柴油发电机组的实际运行情况。本文将以核电站中的应急柴油发电机组作为主要研究对象，着重围绕核应急柴油发电机组电气系统国产化设计进行简要分析研究。

关键词： 核电站;应急柴油发电机组;电气系统;国产化设计

引言：

根据新时期我国发展核电提出的相关要求，可知实现核应急柴油发电机组电气系统国产化设计，开发出成套具有较高复杂技术接口且可使用多种标准的，国产专业核应急柴油发电机组电气系统，是确保核电站实现正常稳定运行以及推动我国核电事业实现长效发展的重中之重。因此研究核应急柴油发电机组电气系统国产化设计具有较高的现实意义。

一、核应急柴油发电机组的组成分析

通过结合相关规定要求可知，在核电站应急柴油发电机组电气系统中，主要包括直流电源与交流配电系统、励磁调压系统、电压与转速调节系统、远程监控系统等等。其中发电机控制以及励磁系统等则是电气系统中极为重要的组成物项[1]。在进行核应急柴油发电机组及其电气系统的国产化设计中，需要在切实遵循国家相关标准要求，在适用条款与技术准则的正确指导下，合理开展相应设计工作并注重电路的安全性与独立性。

二、核应急柴油发电机组电气系统的国产化设计

（一）发电机设计

以某核电站为例，该核电站在设计应急柴油发电机时，在严格遵循相关标准要求下选择使用无刷交流同步发电机，此种发电机本身自带风扇，可以有效帮助发电机完成风冷式冷却，同时在发电机的内部还安装了可以有效防止出现发电机冷凝现象的电加热器[2]。在发电机组内部安装了一套可以实现自润滑的轴承，铂电阻温度传感器则被设计安装在该核电站应急柴油发电机组的轴承上。为充分发挥核应急柴油发电机组的应有效用，整体使用无刷励磁方式。也就是通过将永磁式发电机安装于主发电机轴上，搭配使用旋转主励磁机，进而构成整个核应急柴油发电机的励磁系统。

（二）监控系统设计

由于核电厂对于安全性的要求极高，因此在进行核应急柴油发电机组电气系统国产化设计时，需要将提高系统设计的安全性摆放在首要位置。为此，本文在实际开展设计工作时，针对核电站柴油发电机组中的启动与停车控制回路，选择运用具有较高安全性和独立性的继电器，用以有效完成此类安全等级控制回路的逻辑搭建。而针对包括警报信号输出、预加热单元等其他非安全级控制回路，则选择同一采用PLC控制模式。通过在PLC中输入各种模拟量信号，在通讯接口的作用下使得HMI可以实时接收各模拟量信号，在合理运用可视化技术下，操作人员可以直接通过液晶显示屏了解核应急柴油发电机组电气系统的各项真实情况，包括水温、液位等等。在此基础上，操作人员可以根据实际需要进行记录机组、空压机等设备的启动与暂停操作。

（三）速度调节与励磁调压系统设计

在核应急柴油发电机组电气系统的速度调节系统设计中，考虑到传统速度调节系统在实际运行的过程中，一旦某一路转速信号出现异常情况，则比较容易导致整个系统失去有效控制的问题，本文在对其进行国产化设计时选择使用两路转速信号输入，用以完成对闭环速度调节系统冗余设计。而在勵磁调压系统设计中，除了使用旋转主励磁机以及永磁式发电机之外，本文还专门为核应急柴油发电机组励磁调压系统，设计安装两个双通道自动电压调节器，在保障其中一个AVR可以实现正常工作的同时，另一个AVR可以有效作为备用。值得注意的是，设计运用在励磁调压系统中的双通道自动电压调节器，不仅拥有强大的自动调节电压的功能，还保留了传统手动调节电压功能。操作人员可以根据实际需要随时切换所需电压调节模式。在为电压调节系统设置必要保护后，还将配有专门钥匙的机械连锁装置设计安装在励磁回路当中，进而有效提升工作人员在机组维修时的安全性。

（四）电气保护与中压系统设计

在核应急柴油发电机组电气系统当中，因安全级以及非安全级对于保护的需求存在较大差异，故而本文将采用差异化设计的方式，使用搭建继电器实现对安全级的机械保护，而通过使用PLC程序控制实现对非安全级的机械保护。具体来说，在核应急柴油发电机组电气保护当中，针对非安全级保护，设计采用综保装置用以切实完成发电机过压保护输出等工作，选用具有较高独立性和安全性的电压继电器进行安全级欠压保护回路[3]。当核电站处于应急运行状态时，除滑油低压与欠压等保护停机将自动运行之外，其他所有保护只负责发出报警信息。

在中压系统中，设计在发电机中安装电压与电流互感器，此举可以为电气保护、核应急发电机的电压与电流测量提供所需相应信号，同时安装在发电机上的电压与电流互感器也可以为同期并网提供所需相应信号。

三、鉴定试验

通过采用本文的设计方式对核电站应急柴油发电机组及其电气系统进行国产化设计，根据机组启动性能的试验结果可知，两套独立启动系统在依次对机组进行作用后，机组可以实现连续五次正常启动，且到达额定电压与额定频率的时间均不超过12s，与国家相关标准规定相符合。而在检验发电机组启动以及带载的可靠性时，根据最终的试验结果可知，当启动命令准确传输至核应急柴油发电机组之后，其达到额定电压以及额定频率的时间严格控制在15s以内。在突加50%额定负载后连续100次对机组进行试验，所有试验全部成功。

结束语：

通过本文的分析研究可知，试验验证本文所设计的核电站应急柴油发电机组及其电气系统各项功能运行正常，与国家规定技术要求相吻合。设计人员在实际进行核应急柴油发电机组电气系统国产化设计时，还需要充分结合具体核电站工况及其对应急柴油发电机组与电气系统的相关要求，在严格遵循国家设计指导规范下主动运用先进的设计理念与设计手段，以便可以更好地完成核应急柴油发电机组电气系统国产化设计工作。

参考文献

[1]黄超，胡双进，张力，丁伯才，刘宙锋.海洋核动力平台柴油发电机应用概要[J].船电技术，2018，38（10）：51-52+55.

[2]杨发慧，张玉兴，刘荣，周莉娜，杨浩.12PC2-6B应急柴油发电机组国产化研制[J].中国核电，2017，10（04）：505-512.

[3]张言滨，刘云峰，张益林，李彬，陈仕明.新型的核电站应急柴油发电机组电气保护方案[J].电工技术，2017（08）：121-122.