2024核電廠電力系統(tǒng)的設計安全導則

2024目 背景(1.1- 目的 范圍(1.9- 結構(1.18- 核電廠電力系統(tǒng)介紹(2.1- 規(guī)范和標準的作用(2.11- 核安全要求的設計考慮(2.15- 電力設計標準的設計注意事項(2.28- 電力系統(tǒng)的分級(3.1- 電力系統(tǒng)設計基準(4.1- 概述(5.1- 可靠性設計(5.11- 額定值(5.83- 電力設備、電纜及通道(5.99- 接地(5.122- 防雷及電涌保護(5.138- 設備鑒定(5.154- 老化設計(5.204- 訪問控制(5.218- 監(jiān)視試驗及可試驗性(5.223- 可維護性(5.237- 試驗或維護期間電力設備退出運行規(guī)定(5.241- 群堆電廠的共用結構、系統(tǒng)和部件(5.249- 標記與識別(5.255- 電力貫穿件(5.262- 配電系統(tǒng)(5.271- 控制和監(jiān)控(5.278- 安全相關備用交流電源(5.292- 概述(6.1- 保護設備和高壓設備的可靠性(6.7- 場外電源(6.10- 可用性(6.23- 獨立性(6.36- 開關站(6.38- 電網(wǎng)健穩(wěn)性和可靠性(6.45- 輸電系統(tǒng)運營商和核電廠營運組織之間的接口和通信(6.48- 電網(wǎng)接入可靠性評定(6.61- 概述(7.1- 設計可靠性(7.20- 安全級備用交流電源(7.35- 直流系統(tǒng)(7.83- 可備用交流電源(8.1- 管理系統(tǒng) 核實(9.2- 設計文件 附錄Ⅱ用于設計核實的電力系統(tǒng)分 SSR-2/1（Rev.1）號《核電廠安全：設計》[1]支持性文件，對核SSR-2/1（Rev.1）[1]規(guī)定的安全要求。該導則體SSR-2/1168（譯者注：能夠經(jīng)受喪失場外電源的設全重要系統(tǒng)供電的電力系統(tǒng)的設計要求（12）1SSR-2/1號，國際原子能機構，維也納（2012年。2NS-G-注SSR-2/1（Rev.1）[1]要求的系統(tǒng)接線有多種型式，本圖僅為其中一種示例。1.2）。場外電源和場內(nèi)電源之間的邊界位置將由電廠特定決定。注R-2/（Rev.[1]或直流電力系統(tǒng)未在本圖中體現(xiàn)。對不屬于安全重要電力系統(tǒng)范圍的優(yōu)選電源設C表示交流。2.R2/1Rv.114168－5本“安全導則”供從事核電廠設計、運行、維護、改造、評定和許可證申請工作的設計人員、評審人員、安全評定人員、監(jiān)管機構、營運組織和運行人員參考使用。本“安全導則”沒有對執(zhí)行過程和使用的技術細節(jié)提出指導，但給出了相關解釋。2所示的分級有顯著的13展示的幾個核電廠電力系統(tǒng)設計示例說明了本“安全導則”的負 可替負 可替充電 充電（一列交流不間斷電力系統(tǒng)直流系統(tǒng)3.13號（INFCIRC/225/Rev.5）《核材料和核2部分主要介紹核電廠典型的電力系統(tǒng)所包含的主要系統(tǒng)，并提345部分對所有交流和直流系統(tǒng)提出總體性要求，是需要滿足的最第6部分對優(yōu)選電源提出了建議。優(yōu)選電源向電廠所有安全重要系7部分介紹安全級電力系統(tǒng)設計的特定要求，包括安全級備用電85部分9部分對電力系統(tǒng)的設計確認和所提交的系統(tǒng)文件提出要求，這ⅠSSR-2/1（Rev.1）[1]所述縱深防御概念Ⅱ13范圍內(nèi)13不能作為任意特定電廠的推薦設計方案。（電網(wǎng)場外電力系統(tǒng)通常在所有運行模式和所有電廠狀態(tài)下向電廠提供交流電。（1于輸電系統(tǒng)運營商所屬設備與核電廠營運組織所屬設備連接的位置。邊界通常位于變壓器電網(wǎng)側的套管處，該套管與輸電電壓相連，或位于高壓斷路器最靠近電廠的電網(wǎng)側。自多種電源的可靠電源：(i)(ii)經(jīng)由備用變壓器的電網(wǎng)電力供應。場外電力系統(tǒng)是優(yōu)選電源的一部分（2）（1并將其保持在受控狀態(tài)或安全狀態(tài)，直到可以恢復場外電源。不包括獨立電源，例如用于安保系統(tǒng)的獨立電源。場內(nèi)電力系統(tǒng)根據(jù)其安全重要性劃分為安全重要系統(tǒng)（安全系統(tǒng)和安全相關系統(tǒng)）和非安全重要系統(tǒng)。1）力系統(tǒng)部分（2）SSR-2/1[1]9在特定事件和預計運行事件期間，作為電網(wǎng)的高優(yōu)先級負載供電。為適應場內(nèi)和場外電力系統(tǒng)運行的預期變化而選擇的設備保護整定值；SSR-2/1（Rev.1）[1]44.1“應確保所有核電廠狀態(tài)都能實現(xiàn)核電廠的以下基本安全功能：(i)反應性控制；(ii)從所述反應堆和所述燃料庫中排出熱量；(iii)密封放“4.1.應采取系統(tǒng)化方法來識別那些安全重要物項，這些物項是實現(xiàn)SSR-2/1（Rev.1）[1]41SSR-2/1（Rev.1）[1]18SSR-2/1（Rev.1）[1]22SSR-2/1（Rev.1）[1]5.34SSR-2/1（Rev.1）[1]5.36SSR-2/1（Rev.1）[1]4所定義的基本安全功能的所有電力系統(tǒng)功能和SSR-2/1（Rev.1）[1]145.3“5.3.必須系統(tǒng)地證明每個安全重要物項設計基準的正當性并將設段描述的電網(wǎng)故障場內(nèi)（外）主發(fā)電機勵磁系統(tǒng)（過勵磁或欠勵磁）的連接，而不會導致發(fā)電機喪失和電網(wǎng)的同步（5）。注：UPS—4.電壓（線性標尺電壓（線性標尺雷電沖擊雷電沖擊/持續(xù)時間（對數(shù)標尺5.電壓暫升與暫降（注：始發(fā)條件可為規(guī)定電壓范圍內(nèi)的任意數(shù)值）SSR-2/1（Rev.1）[1]23為達到可靠性目標或符合單一故障標準3，安全重要電力系統(tǒng)通常SSR-2/1（Rev.1）[1]24SSR-2/1（Rev.1）[1]21SSR-2/1（Rev.1）[1]5.35“設計必須做到確保防止安全重要物項之間的任何互相干擾，特別是確保較低安全級系統(tǒng)中的安全重要物項的任何故障都不會蔓延到較3單一故障是指導致系統(tǒng)或部件喪失執(zhí)行其預計安全功能的能力以及由此產(chǎn)生的任何后果其任務（7.25段原子能機構《安全標準叢書》第NS-G-1.7號《核電廠設計中的內(nèi)部火災和爆炸防護》[5]，以及原子能機構《安全標準叢書》第NS-G-1.11號電力隔離用于防止一個系統(tǒng)中的電力故障影響與其連接的其他系SSR-2/1（Rev.1）[1]24在安全級電力系統(tǒng)及其支持系統(tǒng)的設計、維護、試驗和運行中，應考慮導致安全級電力系統(tǒng)無法在其需要時執(zhí)行安全功能共因故障的可能性。采用獨立性和多樣性設計有助于在最大程度上避免—但不能完全保證—共因故障成為系統(tǒng)不可用的主要原因。統(tǒng)暫態(tài)影響的設計措施來實現(xiàn)預期“不間斷運行”的要求（5）核實電網(wǎng)的電壓/SSR-2/1（Rev.1）[1]26SSG-39[2]。電力設備的額定電壓應大于系統(tǒng)標稱電壓（可承受系統(tǒng)短路電流（例如在規(guī)定切除時間內(nèi)的故障電流一般情況下，為使因火災、旋轉機械設備故障或支撐系統(tǒng)故障等外部事件損壞的電纜不超過安全分析報告中論證過的可接受的最小范圍（通常是任一安全組的一列機械設備故障包括管道甩動、噴射沖擊、旋轉設備或其他高能系統(tǒng)故障產(chǎn)生的飛射物及其可能造成的后果。防止機械設備故障的建議和指導見G1.75。低壓電力電纜（1千伏及以下中壓電力電纜（135千伏高壓電力電纜（35千伏電力安全（即假定接地放電或故障電流允許的跨步電壓和接觸電壓當廠用總線給輔助廠房供電時，應采取適當?shù)拇胧┮源_保輔助廠房內(nèi)電力設備所產(chǎn)生的電力干擾和電壓擾動不會對廠用電系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。SSR-2/1（Rev.1）[1]30“必須實施安全重要物項鑒定計劃，以核實核電廠的安全重要物項在其設計壽命期間始終能夠在必要時以及在當時發(fā)生的主要環(huán)境條件設備鑒定計劃應證明電力結構、系統(tǒng)、部件以及軟件的設計滿足所容量和可靠性。NS-G-1.7[5]建議，應保護電力系統(tǒng)和部件免受火災和爆炸的影NS-G-1.11[6]NS-G-1.6號《核電廠的抗震設SSR-2/1（Rev.1）[1]31SSR-2/1（Rev.1）[1]5.51SSR-2/1（Rev.1）[1]5.52“必須對監(jiān)控、試驗、取樣和視察做出規(guī)定，以便評定在設計階段所預測的老化機理和幫助確定電廠的意外行為或使用過程中可能發(fā)生SSR-2/1（Rev.1）[1]315.515.52段的目的是為了2.129]提供了更多關于老化管理的建議和指導，包括設備鑒定和老化管理計劃之間的接口。SSR-2/1（Rev.1）[1]39關于訪問控制和電力系統(tǒng)中關于計算機應用安全的更多要求見通常，為保證安全級系統(tǒng)的可靠性，有必要在電廠運行期間進行定NS-G-2.14在重做試驗的結果可以用來證明所涉及的系統(tǒng)或部件的可用性之SSG-39[2]相應要求。在執(zhí)行所需的維護活動時，需考慮到人因的影響（能力和局限性5.244段設計要求的安全級系統(tǒng)應允許對其一部分進行定期SSR-2/1（Rev.1）[1]335.253a)(b)SSR-2/1（Rev.1）[1]5.33安裝在已有明確標識的設備和裝置內(nèi)的部件或模塊不需要標識。設斷路器位置（安全級電力系統(tǒng)、電源和大型負載安全級電力系統(tǒng)應按照規(guī)定順序自動啟動和接入備用交流電源和負載；SSR-2/1（Rev.1）[1]41電廠與電網(wǎng)間的輸電回路數(shù)量取決于整個電網(wǎng)的容量和電廠的設SSR-2/1（Rev.1）[1]提出的技術安只有單回輸電線路的電廠因線路跳閘而被迫大修的概率可能會更SSR-2/1（Rev.1）[1]規(guī)定的技術安全目標。6.19段的建議，兩個或多個核電場址或機組可共用場外電輸電系統(tǒng)運營商計劃進行以下活動時應告知核電廠營運組織，如電該類活動的示例如通往核電廠輸電線路的服務變電站維護工作。513）過電壓監(jiān)測設備的復位值應低于備用電源的最低預期運行電壓值。7.16將安全級負載從備用電力系統(tǒng)中誤卸載，或由于電動機正常起動暫態(tài)導致安全級電力系統(tǒng)從場外電源中誤切除。SSR-2/1（Rev.1）[1]25SSR-2/1（Rev.1）[1]5.39SSR-2/1（Rev.1）[1]5.40SSR-2/1（Rev.1）[1]定義的單一故障標準僅適用于安全級系在證明不符合單一故障標準的情況是否可接受時，可特別關注發(fā)生低頻外部危害的可能性以及電力系統(tǒng)運行所必需的支持系統(tǒng)的長期可用性。運行人員應慎重采取將安全級電力系統(tǒng)恢復到正常備用工況的操SSR-2/1（Rev.1）[1]68備用電源的原動機宜具備在額定出力下連續(xù)運行3000－4000小時且2小時的能力。這種設計可保證應急電源在以下事故初始階段滿足短1－2周。備用交流電源的預期持續(xù)運行電壓和頻率波動須維持在一定范圍在可接受的時間內(nèi)將蓄電池從完全放電狀態(tài)恢復到最基本的充電狀態(tài)，同時在喪失正常電源后可滿足各種穩(wěn)態(tài)和事故負載組合的供電需求。250130－150%（7）注：(a)故障期間電壓；(b)電壓快速上升；(c)由于發(fā)電機勵磁造成的電壓上升，隨后6.7.發(fā)電機甩負荷后（孤島運行）應為隔離（未接地）可備用交流電源應具備為設計擴展工況下所必須的負載供電的能GS-R-3號《設施和活動的管理系統(tǒng)》[15]規(guī)定進行，并遵循原子GS-G-3.5號《核裝置管理系統(tǒng)》[17]性及可用性論證（6部分GSRPart4（Rev.1）號《設施和GS-G-3.5[17]第5.114－5.134段提供了關于核實設計充分性方法的總SSR-2/1（Rev.1）號，國際原子能機構，維也納（2016年SSG-39號，國際原子能機構，維也納（201613號，國際原子能機構，維也納（2011年NS-G-1.11號，國際原子能機構，維也納（2004年NS-G-1.6號，國際原子能機構，維也納（2003年NS-G-1.5（2003年NS-G-2.12號，國際原子能機構，維也納（2009年NS-G-2.4號，國際原子能機構，維也納（2001年NS-G-2.6號，國際原子能機構，維也納（2002年NS-G-2.14號，國際原子能機構，維也納（2008年NG-T-3.8號，國際原子能機構，維也納（2012年（GSRPart2發(fā)布GS-G-3.1號，國際原子能機構，維也納（2006年GS-G-3.5號，國際原子能機構，維也納（2009年附錄I-1.核電廠依賴電力系統(tǒng)實現(xiàn)各種安全功能，供電可靠性對于核電廠的I-2.核電廠電力系統(tǒng)對所有縱深防御層級都是必不可少的支持系統(tǒng)。在I-3.應及時處理電力系統(tǒng)中發(fā)生的任何故電力事件或干擾，以保證核電I-4.運行經(jīng)驗表明，喪失外部電源或者場內(nèi)電力系統(tǒng)故障都會威脅到核I-5.為形成不同層次的縱深防御系統(tǒng)，電力系統(tǒng)需具備保持可靠和健穩(wěn)I-6.控制和監(jiān)控是電力系統(tǒng)的支持功能，這也是主控室和輔助控制室整I-7.I-1 異常運行控制及故障檢強大可靠的故障排除保護系統(tǒng)和其他監(jiān)視設計基準范圍內(nèi)的事故專設安全設施和事故健穩(wěn)可靠的安全電力電力安全系統(tǒng)設計包括防止事故發(fā)展和減耐用可靠的交流備用電力安全系統(tǒng)設計 緩解重大放射性排放的

I-8.場內(nèi)電力系統(tǒng)的設計基準是實現(xiàn)可靠性和健穩(wěn)性的基礎。設計基準 I-10.對于核電廠和安全級電力系統(tǒng)而言，電網(wǎng)是優(yōu)選電源的組成部分。I-11.電網(wǎng)必須能提供穩(wěn)定的場外電源，也就是說，它應該能夠承受負載I-12.場內(nèi)電力系統(tǒng)是互相連接的，因此在非安全級總線上發(fā)生的電力事400千伏電網(wǎng)發(fā)生持續(xù)180頻率I-1.基于某個電網(wǎng)切除故障的示例（縱坐標為場內(nèi)發(fā)電機電壓，橫坐標為頻率）I-13.用于設計和核實場內(nèi)系統(tǒng)可靠性與健穩(wěn)性的確定性分析，是核電廠I-14.為實現(xiàn)場內(nèi)電力系統(tǒng)的健穩(wěn)性和可靠性，需要對電廠的整體配置計I-15.不能排除共因故障的可能性，由于正常工況時安全級電力系統(tǒng)的冗I-16.維護計劃和程序應按最高標準要求，這不僅指安全級系統(tǒng)還包括所I-17.電廠的改造通常也會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，因此應該評定負載及其I-18.在處理運行的干擾和事件中，為照明和通信供電的電力系統(tǒng)十分重I-19.為了使電力系統(tǒng)發(fā)生故障時所帶來的影響最小化，所提供的保護配I-20.由于蓄電池充電器、逆變器和電動發(fā)電機通常都會在短路時貢獻短 I-22.場外電源通常采用至少兩個在供電回路和位置上互相獨立的電源，I-23.在發(fā)生冷卻劑喪失事故的幾個周期內(nèi)，其中一個場外電源應能正常I-24.通常場外電源的切換都是自動進行的，但應具備手動切換和自動切 I-26.某些核電廠具備在甩負荷后，反應堆不用停堆或者汽輪發(fā)電機不需I-27.孤島運行的切換之所以復雜，原因在于反應性的反饋和降功率時的I-28.為成功實現(xiàn)孤島運行，在電網(wǎng)和核電廠之間設置斷路器是非常必要I-29.核電廠的安全級系統(tǒng)通常從優(yōu)選電源（也即是電網(wǎng)或主發(fā)電機）或I-30.備用交流電源的可操作性應定期進行核實。對備用交流電源啟動能I-31.對備用交流電源的啟動能力和負載能力的核實通常被作為一個整體I-32.安全級系統(tǒng)負載以外的其他負載的電力供應也可能來自于安全級電I-33.當發(fā)生威脅電力系統(tǒng)（如：與電網(wǎng)的連接和孤島運行）的第一級和I-34.由安全級電力系統(tǒng)供電的各類負載對于核電廠抵御各種威脅放射性I-35.源于優(yōu)選電源的事件會導致在所有配電系統(tǒng)中發(fā)生共因故障。因此 37.直流電力系統(tǒng)對于安全級電力系統(tǒng)和其他場內(nèi)外電力系統(tǒng)的健穩(wěn)性都至關重要。優(yōu)選電源的一個設計原則是源于場外或發(fā)電機所導致的場外干擾不應傳導到直流電力系統(tǒng)，因此也不能傳導至不間斷交流電力系統(tǒng)。 39. 有些電力負載的設備技術規(guī)范書中會規(guī)定電力系統(tǒng)的電壓和頻率運同樣對認識和了解機械負載也是需要的，以此決定負載的范圍和不同運行模式下功率的消耗情況。這將有助于確定備用電源的容量和選擇適當?shù)谋Ｗo配置。I-40.為實現(xiàn)核電廠中執(zhí)行安全功能的電源的獨立性，應將全廠斷電的情I-41.有必要采取預防措施來保證可備用交流電源在發(fā)生外部危害時是可I-42.可備用交流電源應該盡可能獨立于其他為安全級電力系統(tǒng)供電的電附錄I[I-1]經(jīng)濟合作與發(fā)展組織核能機構《DIDELSYS任務組最終報告：電力系經(jīng)濟合作與發(fā)展組織，巴黎（2009年[I-2]SSR-2/1（Rev.1）號，國際原子能機構，維也納（2016年[I-3]NG-T-3.8號，國際原子能機構，維也納（2012年NS-G-1.5（2003年[I-5]NS-G-1.6號，國際原子能機構，維也納（2003年[I-6]SSG-39號，國際原子能機構，維也納（2016II-1.應開展分析性研究，以證明核電廠電力系統(tǒng)的設計裕度及健穩(wěn)性。這些分析和設計能力必須通過試驗或運行經(jīng)驗進行核實和驗證。在附件IIII-2.潮流分析是電力系統(tǒng)分析的重要組成部分，因為它評價電網(wǎng)在正常 II-5.短路電流計算提供了電力系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的電流和電壓。這些信II-6.故障狀態(tài)可以為平衡或非平衡的并聯(lián)故障或串聯(lián)