核電站電力系統(tǒng)安全策略

核電站電力系統(tǒng)安全策略（新

版）

Safetymanagementisaninportantpartofenterpriseproductionmanagement.Theobjectisthe

statemanagementandcontrolofallpeople,objectsandenvironmentsinproduction.

（安全管理）

單.位：______________________

姓名：______________________

日期：______________________

編號(hào)：AQ-SN-0734

電力安全|PowerSafety

電力安全

核電站電力系統(tǒng)安全策略（新版）

說明：安全管理是企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分，是一門綜合性的系統(tǒng)科學(xué)。

安全管理的對(duì)象是生產(chǎn)中一切人、物、環(huán)境的狀態(tài)管理與控制，安全管理是一

種動(dòng)態(tài)管理。可以下載修改后或直接打印使用（使用前請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀內(nèi)容是否合

適）。

刖B

發(fā)電廠根據(jù)所利用一次能源形式的不同，可分為火力發(fā)電廠、

水力發(fā)電廠、核電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等，其中核電由

于能夠改善能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染、延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)組壽命、緩解交

通運(yùn)輸緊張等原因，在我國(guó)發(fā)揮越來越大的作用。目前，我國(guó)的核

電方針也由原來的“適度發(fā)展核電”調(diào)整為“積極推進(jìn)和發(fā)展核電”,

體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)核電發(fā)展的重視和認(rèn)可。

百萬千瓦級(jí)的壓水堆核電站是國(guó)家早在1983年就已經(jīng)明確的核

電技術(shù)路線，其原型是從法國(guó)引進(jìn)的M310壓水堆堆型，曾應(yīng)用于我

國(guó)大亞灣核電站的建設(shè)；其后的廣東嶺澳核電站是以大亞灣核電站

為參考，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)而實(shí)施的設(shè)計(jì)和施

第1頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

工；目前國(guó)內(nèi)核電發(fā)展方向則是以第二代或二代半核電站為參考基

礎(chǔ)，積極引進(jìn)消化和應(yīng)用第三代核電技術(shù)。湖北咸寧核電項(xiàng)目采用

的就是第三代核電技術(shù)：AP1OOO（先進(jìn)型壓水雄核電機(jī)組）。AP1OOO

是美國(guó)西屋公司開發(fā)的一種雙環(huán)路1000MW的壓水堆核電機(jī)組，采用

的是一種“非能動(dòng)型安全技術(shù)”，利用物質(zhì)的重力、慣性，流體的自

然對(duì)流、擴(kuò)散、蒸發(fā)、冷凝等物理原理，無須外界動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，

只要相應(yīng)的通風(fēng)、冷卻水等支持系統(tǒng)，在緊急情況下，就能冷卻反

應(yīng)堆廠房并且?guī)ё叻磻?yīng)堆產(chǎn)生的余熱。這一技術(shù)被公認(rèn)為是目前最

安全、最先進(jìn)的核電技術(shù)。

核電站和其它常規(guī)發(fā)電廠相比有一系列的特殊性，這些特性要

求電網(wǎng)必須給予重視和解決：（1）核電的安全問題具有廣泛的社會(huì)影

響和政治影響，因此核電從設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試、運(yùn)行等方面有一系

列嚴(yán)格的安全規(guī)范必須遵守；這些規(guī)范既使核電在沒有外部電源時(shí),

仍能保證核安全，同時(shí)也確保電網(wǎng)外部的條件不能削弱核安全的管

理并有利于增強(qiáng)核電的安全性；（2）核電站本身的運(yùn)行狀態(tài)，包括啟

動(dòng)、負(fù)荷調(diào)整、各種運(yùn)行狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換、外部電源和廠內(nèi)電源的狀

第2頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

態(tài)，也必須遵守相應(yīng)的強(qiáng)制性技術(shù)規(guī)范；這些標(biāo)準(zhǔn)使電網(wǎng)在考慮核

電的運(yùn)行方式，調(diào)度核電機(jī)組時(shí)有所限制；（3）任何擁有和運(yùn)行核電

站的電網(wǎng)，必須對(duì)核電站的要求給予充分的關(guān)注。包括在“黑啟動(dòng)”

（指電力系統(tǒng)在經(jīng)受大的擾動(dòng)或故障而發(fā)生大面積停電事故后，依

靠本身的自啟動(dòng)機(jī)組或依靠臨近電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線支援，逐步恢復(fù)系統(tǒng)

各運(yùn)行元件和供電服務(wù)到正常運(yùn)行狀態(tài)的過程。）及電網(wǎng)恢復(fù)計(jì)劃

中，始終將恢復(fù)核電站廠外電源作為最優(yōu)先的目標(biāo)。因此，根據(jù)各

個(gè)電網(wǎng)的特點(diǎn)，研究核電站的特殊要求，是設(shè)計(jì)并實(shí)施電網(wǎng)安全策

略和恢復(fù)方案的一個(gè)重要問題。

L核電站的特點(diǎn)

1.1核安全防護(hù)

核電站的核安全保障是基于3層次的縱深防御策略：（1）核燃料

組件。核燃料組件包括核燃料物質(zhì)和包殼。燃料物質(zhì)采用化學(xué)性質(zhì)

非常穩(wěn)定，在高溫（2000C以上）環(huán)境下，仍能保持化學(xué)穩(wěn)定，并對(duì)

水不產(chǎn)生正反應(yīng)的復(fù)合物質(zhì)構(gòu)成，這種物質(zhì)確保一旦核燃料外泄時(shí)，

不會(huì)產(chǎn)生更多的熱量；核燃料包殼采用化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐輻射、

第3頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

耐高溫、耐腐蝕、傳熱性能優(yōu)良的倍合金制造，防止核燃料組件破

壞，放射物質(zhì)流入反應(yīng)堆一回路中；（2）一回路壓力邊界。該壓力邊

界主要由反應(yīng)器外殼和一同路管道構(gòu)成。放射物質(zhì)一旦泄漏進(jìn)入一

回路中，即由厚度達(dá)數(shù)厘米的金屬外殼防護(hù)，防止放射物質(zhì)進(jìn)入反

應(yīng)堆中；（3）反應(yīng)堆安全殼。厚達(dá)1nl左右的鋼筋混凝土外殼將核島

設(shè)備密封，作為核島的最后一道屏障，防止放射物質(zhì)擴(kuò)散至周圍環(huán)

境中。最大限度地防止核事故對(duì)環(huán)境的影響。

為使核防御策略在核安全受到威脅時(shí)有效地發(fā)揮作用，核電站

廠內(nèi)外電源的有效性十分重要，廠用電源除確保核安全所需的關(guān)鍵

設(shè)備有效工作外，還是核電站常規(guī)島，如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)安全的重

要保證。廠用電源在以下幾個(gè)方面有重要影響：

（1）停機(jī)停堆。核電站一旦發(fā)生事故，如與電網(wǎng)解列，為避免事

故擴(kuò)大，防止核事故發(fā)生，將發(fā)電機(jī)組安全停機(jī)及將反應(yīng)堆安全停

堆是首要的工作。將發(fā)電機(jī)組安全停機(jī)的關(guān)鍵是機(jī)組的操作電源。

機(jī)組的操作電源包括交流操作電源和直流操作電源。這些電源將提

供停機(jī)所需的開關(guān)操作電源、潤(rùn)滑油泵電源、交流操作電源及使機(jī)

第4頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

組安全停機(jī)的盤車電源。在盤車電源不可用時(shí)\應(yīng)人工盤車。核電

站的停堆是確保核安全的關(guān)鍵。只有可靠停堆，才能確保核反應(yīng)產(chǎn)

生的熱量最少，避免發(fā)生堆芯熔化等嚴(yán)重事故。在核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中,

為確保在核電站失去廠用電后，仍能實(shí)現(xiàn)停堆，采用通過失電釋放

控制棒實(shí)現(xiàn)緊急停堆。而在廠用電可用的情況下，可實(shí)現(xiàn)正常的停

堆，也能實(shí)現(xiàn)快速停堆。

(2)余熱導(dǎo)出。僅將反應(yīng)堆停堆并不能保證核安全，必須將核反

應(yīng)產(chǎn)生的熱量順利導(dǎo)出反應(yīng)器，即從一回路導(dǎo)至二回路，才能確保

反應(yīng)堆的安全。在余熱導(dǎo)出過程中，廠用電源非常關(guān)鍵，廠用電源

確保了一回路和二回路安全功能有效工作。

(3)控制排放。一旦發(fā)生反應(yīng)堆外殼破裂或一回路設(shè)備損壞的嚴(yán)

重事故，確保安全殼的安全，防止放射物質(zhì)向環(huán)境不受控制地排放,

必須進(jìn)行有效地控制，包括對(duì)反應(yīng)堆噴淋降壓及消污。在這個(gè)過程

中，廠用電源必不可少。

此外，廠用電源還是大量控制設(shè)備可靠工作的基礎(chǔ)，因此，在

核電站的安全防護(hù)體系中，廠用電源的可靠性十分重要。

第5頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

L2廠用電系統(tǒng)

1.2.1電源

基于上述的考慮，核電站的廠用電源設(shè)計(jì)采用高可靠性的原則，

并作為核安全規(guī)范的一部分。該規(guī)范中與外部電源相關(guān)的最基本的

要求是：

必須設(shè)立彼此獨(dú)立的廠外電源和廠內(nèi)電源，以確保對(duì)電廠安全

有重要影響的設(shè)備的供電；廠外電源必須由至少2個(gè)物理上獨(dú)立的

電路將電網(wǎng)聯(lián)接到廠用安全母線上。

圖1是大亞灣核電站廠用電系統(tǒng)（6.6kV及以上部分）的示意。

在該核電站中，每一核電機(jī)組的廠用電系統(tǒng)由如下電源供電：（1）接

于發(fā)電機(jī)機(jī)端26kV母線的廠用高壓變壓器，向2段6.6kV廠用供

電母線供電；（2）接于220kV線路的2組輔助變壓器，分別向另外2

段6.6kV廠用供電母線提供備用；（3）2組100%互為備用的廠內(nèi)柴

油發(fā)電機(jī)，向核電站提供應(yīng)急電源。

圖1大亞灣核電站廠用電系統(tǒng)（6.6kV以上部分）示意圖

該廠用電供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全滿足規(guī)范的要求：核電站廠用電

第6頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

在500kV電網(wǎng)可用時(shí)，完全由廠用高壓變壓器供電。而220kV輔助

電源即提供了另一個(gè)物理上獨(dú)立的電路將廠用電安全母線聯(lián)接到外

電源中。核電站廠月電系統(tǒng)除上述電源外，還包括主要用于操作機(jī)

構(gòu)供電和控制系統(tǒng)供電的直流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)通常由蓄電池組和整

流設(shè)備組成。

L2.2廠用負(fù)荷

上述核電站的廠用電負(fù)荷，即電站的附屬設(shè)備按照供電需求不

同分為4類：（1）發(fā)電機(jī)組附屬設(shè)備：即機(jī)組正常運(yùn)行所必須的附屬

設(shè)備，如給水泵和反應(yīng)堆冷卻劑泵等；（2）永久性附屬設(shè)備：機(jī)組停

機(jī)后仍需繼續(xù)供電的部分；（3）應(yīng)急附屬設(shè)備：核安全和保護(hù)設(shè)施或

電站主要設(shè)備所需要的附屬設(shè)備；（4）公用附屬設(shè)備：電站照明及公

共服務(wù)設(shè)施。

廠用負(fù)荷的類別決定了廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式：一切正常時(shí)，

全部廠用負(fù)荷的配電系統(tǒng)由機(jī)組的26kV母線經(jīng)廠用高壓變壓器供

電，該母線在機(jī)組運(yùn)行時(shí)由發(fā)電機(jī)供電而當(dāng)發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)則由外電

網(wǎng)經(jīng)主變壓器供電；26kV母線失電或廠用高壓變壓器A不可用時(shí)，

第7頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

則由220kV電網(wǎng)經(jīng)輔助變壓器向永久性、應(yīng)急和公用設(shè)備供電；主

網(wǎng)和輔助電源都不可用時(shí)，則由柴油發(fā)電機(jī)向應(yīng)急附屬設(shè)備供電。

廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式變化的根本目的，是盡可能提高核安全

的可靠性。

1.2.3廠外電源

在核電站廠用電源中，廠外電源非常重要，它提供了主廠用電

源和輔助備用電源。核電站國(guó)際組織WANO（世界核電運(yùn)營(yíng)者協(xié)會(huì)）

在其重要運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)報(bào)告中認(rèn)為：“電網(wǎng)失去或異常降壓是核電廠所能

發(fā)生的最嚴(yán)重的安全重大事件。很多電廠的安全概率評(píng)估結(jié)果清楚

地表明，廠外電源失去（電網(wǎng)失去）是堆芯估算損壞概率的最大原因

之一工廠外電源是否可靠，主要決定于電網(wǎng)的運(yùn)行情況。為確保安

全，核電安全規(guī)范對(duì)廠外電源的運(yùn)行方式做了一系列規(guī)定，表1列

出了一座2X1000MW核電站的部分安全準(zhǔn)則要求。

表1：

主供廠用電源輔助電源廠內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)準(zhǔn)則

可用可用至少1臺(tái)可用可以運(yùn)行

第8頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

可用預(yù)計(jì)停電36h以上2臺(tái)可用停機(jī)停堆

可用預(yù)計(jì)停電72h以上1臺(tái)不可用停機(jī)停堆

可用不可用2臺(tái)不可用停機(jī)停堆

不可用可用2臺(tái)可用熱停堆

不可用不可用2臺(tái)可用冷停堆

從表1可看出，任一廠外電源不可用，在大多數(shù)情況下，核電

機(jī)組必須轉(zhuǎn)入備用狀態(tài)，甚至停堆。

2.電網(wǎng)的安全策略

基于核安全的極端重要性，對(duì)具有商業(yè)性運(yùn)行的核電站的電網(wǎng),

應(yīng)采取必要的安全黃略來減少核電站失去廠外電源的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1定期審核核電站失去廠外電源的風(fēng)險(xiǎn)

核電站失去廠外電源的主要事件是：（1）電網(wǎng)崩潰導(dǎo)致核電站外

部電源全部不可用。電網(wǎng)的崩潰原因很難預(yù)先確定，通常是對(duì)電網(wǎng)

局部事故的防范措施不當(dāng)導(dǎo)致事故擴(kuò)大，或電網(wǎng)遭受了超過設(shè)計(jì)和

防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的事故，如颶風(fēng)和地震災(zāi)害影響的結(jié)果。（2）與核電站相聯(lián)

的局部電網(wǎng)事故導(dǎo)致核電站外部電源全部不可用。雖然核電站主廠

第9頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

用電源和輔助電源接人了物理上彼此獨(dú)立的電路。但由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)

性，在外部電網(wǎng)中，這2個(gè)接人點(diǎn)通常處于同一局部電網(wǎng)中，因此,

在考慮核電站失去廠用電源事件時(shí)，必須考慮該局部電網(wǎng)的安全性。

⑶核電站主供廠用電源有關(guān)的輸變電設(shè)備和輔助電源同時(shí)失去。該

事件同樣導(dǎo)致核電站外部電源全部不可用。這種情況與輸變電設(shè)備

的運(yùn)行管理密切相關(guān)。

核電站失去廠外電源的風(fēng)險(xiǎn)通常采用可靠性指標(biāo)來表示。通過

對(duì)相關(guān)事故的計(jì)算分析，可清楚揭示核電站失去廠外電源的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)核電站失去廠外電源風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定期審核是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，通過評(píng)

估，將有利于揭示電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)采取措施，保證電網(wǎng)滿足

安全規(guī)范的要求。

2.2嚴(yán)格執(zhí)行核安全關(guān)于廠外電源的運(yùn)行規(guī)范

核安全規(guī)范是核電站的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。在電網(wǎng)運(yùn)行中，嚴(yán)格執(zhí)行

規(guī)范將有利于提高核安全水平，并最大限度降低核電站因遵守規(guī)范

對(duì)電網(wǎng)可能產(chǎn)生的不利影響。這包括：（1）避免不合理的運(yùn)行方式，

如廠外主供電源和輔助電源同時(shí)檢修或廠內(nèi)柴油機(jī)和廠外電源同時(shí)

第10頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

檢修，當(dāng)廠外電源可能出現(xiàn)違反規(guī)范的可能性時(shí)，就盡快做好準(zhǔn)備,

減少一旦機(jī)組停機(jī)對(duì)電網(wǎng)的影響；（2）在主供廠用電源不可用時(shí)，應(yīng)

允許核機(jī)組按規(guī)程轉(zhuǎn)入備用或停機(jī)狀態(tài)；（3）不要強(qiáng)令核電機(jī)組在可

能與核安全規(guī)范沖突的狀態(tài)運(yùn)行。如不要為了核電機(jī)組盡快并網(wǎng)，

在廠用電源不允許的情況下，將反應(yīng)堆置于熱備用狀態(tài)。在核電機(jī)

組出現(xiàn)超越規(guī)范的情況時(shí)，應(yīng)創(chuàng)造條件使機(jī)組狀態(tài)符合核安全的要

求。

2.3采取必要的安全措施提高對(duì)核電站廠外電源供電的可靠性

包括采取適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式，防止核電站所在的局部電網(wǎng)出現(xiàn)穩(wěn)

定問題，防止頻率崩潰，防止電壓異常升高；采取合適的解列措施

防止主供電源和輔助電源同時(shí)失電。

2.4將核電站廠外電源列為最優(yōu)先的恢復(fù)目標(biāo)

電網(wǎng)大停電后，由于核電站安全支持系統(tǒng)不能有效發(fā)揮作用，

因此這種狀態(tài)不但是電網(wǎng)最嚴(yán)重的情況，也是核電站最嚴(yán)重的緊急

狀態(tài)。特別是在廠內(nèi)交流應(yīng)急電源不正常時(shí)，這種狀態(tài)將直接威脅

核安全，產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，在全世界所有具有核電機(jī)組的電

第11頁

電力安全|PowerSafety

電力安全

網(wǎng)中，其黑啟動(dòng)計(jì)劃和電網(wǎng)恢復(fù)方案都將最優(yōu)先恢復(fù)核電站的廠用

電作為其目標(biāo)。

核電機(jī)組由于容量大，一般直接接于超高壓電網(wǎng)，因此，在超

高壓電網(wǎng)未恢復(fù)前，機(jī)組一般不能并網(wǎng)，在很多情況下，也不能獲

得廠外電源供應(yīng)。但超高壓電網(wǎng)的恢復(fù)必須考慮很多因素，這些因

素在恢復(fù)初期很難滿足，包括：超高壓線路充電功率造成持續(xù)工頻

過電壓和機(jī)組自勵(lì)磁；在小系統(tǒng)中超高壓線路操作造成的暫態(tài)過電

壓；向大型變壓器充電時(shí)的磁涌造成的動(dòng)態(tài)過電壓；小系統(tǒng)短路電

流不足使保護(hù)動(dòng)作可靠性減少等。由于這些原因，超高壓電網(wǎng)的恢

復(fù)往往需要在一部分大機(jī)組恢復(fù)后才能恢復(fù)，但大機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行

受負(fù)荷恢復(fù)情況影響很大，后者往往需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。因此，對(duì)

核電站廠外電源的恢復(fù)并不容易，需要周密的安排?；謴?fù)計(jì)劃也應(yīng)

包括線路搶修安排，一旦核電站所有出線受到破壞，應(yīng)最優(yōu)先搶修

至少一回線路。

2.5建立可靠的溝通機(jī)制確保電網(wǎng)和核電站協(xié)調(diào)工作

根據(jù)WANO的經(jīng)驗(yàn)和各國(guó)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在電網(wǎng)和核電站間建

第12頁