核电厂黑起动柴油发电机组研究

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摘要：本文介绍了台山核电厂黑起动（SBO）柴油发电机组的系统组成，其性能要求，以及为满足事故运行而进行的鉴定相关要求。

关键字：核电厂 黑起动 柴油发电机组 系统 鉴定

Study of SBO(Station Black Out) Diesel Generator Set for Nuclear Power Plant

Hua Jun, Feng Ping

(Wuxi Division of No.703 Research Institute of CSIC, Wuxi of Jiangsu Province, 214151, China)

Abstract: This study defines the system composing, performance requirements of the SBO（Station Black Out） diesel generator set for the Taishan nuclear power plant, and qualification requirements to meet the accident operation are also introduced.

Key words: Nuclear Power Plant，SBO, Diesel Generator Set, System, Qualification

1. 概述

SBO柴油发电机组是保证核电站安全可靠运行的重要设备。在设计条件下，机组处于热备用状态，其主要目的是为了确保在厂外电源和主发电机供电电源均丧失（SBO）的情况下，为安全级系统和设备供电，以保证反应堆的亚临界度和冷却，减少反应堆外壳的放射性。

2. 机组简介

一套完整的柴油发电机组包括柴油发电机组本体及其辅助系统。柴油机和发电机通过弹性联轴器对中连接，通过减震器成撬安装在一个公共的钢质底架上。公共底架安装在水平的混凝土块上。

机组常年处于热备用状态，接到起动信号，在规定的时间内，机组能够由空气马达自动起动，并加速到额定转速，达到额定电压，从而向设计载荷供电。此外机组还具有与外电网并网的能力。

同时在机组控制系统电源丧失(SBO)的情况下，可通过就地手动阀起动机组，然后通过机组反供电给控制系统。该功能的设计能保证在控制系统突然供电时，不会引起机组运行的异常或停机。

机组配置有水预热、强制循环，滑油加热、预供装置和压缩空气自动控制系统。在备用状态下，机组冷却水温度自动维持在其规定值；滑油预供泵连续预供；起动空气系统处于备用状态，贮气罐空气压力自动维持在规定的压力范围，确保机组快速起动和加载的可靠性。

3. 分级定义

3.1 安全等级

系统和部件的设计、制造以及质量管理都是基于安全等级。安全等级取决于部件和系统在核电厂运行中的功能任务以及对核安全的作用，本机组的安全等级为F2级。

3.2 抗震等级

本机组设备对应有两个抗震等级：SC1和SC2

抗震等级SC1是指在设计基准地震中和地震后，设备能保持其结构完整性、功能完整性和固有位置。

抗震等级SC2是指在地震后设备能保持其结构完整性，但功能完整性不做要求。SC2必须对抗震等级SC1的设备不能形成威胁。

对保证应急柴油发电机组正常运行所需的所有设备抗震等级为SC1。对于机组不是非常重要的其它设备(如起动系统的压缩机)抗震等级为SC2.

3.3 质保等级

根据设备功能及安装位置的不同，核电厂所有设备质保等级可分为Q1,Q2,Q3,ISO以及NC级，本机组质保等级为ISO，除了特殊要求外，所有质量活动的开展遵循ISO9001-2008要求执行。

4. 设计要求

4.1 性能保证

1） 机组额定功率：3100kW； 额定电压：725V；额定转速：1000转/分；额定频率：50Hz

2） 机组连续运行24小时具有2小时的短时功率（短时功率为额定功率的110%）能力；

3） 机组的空载电压调整范围为90%~110%额定电压；

4） 机组的电压和转速特性指标如下（相对于额定电压和额定转速）：

电压稳态调整率±5%、电压瞬态调整率+20%~-15%、瞬态电压恢复时间1s、电压波动率±0.5%、稳态调速率±1%、瞬态调速率±5%、瞬态转速恢复时间3s、转速波动率±0.4%。

5） 机组在空载时，线电压波形正弦性畸变率小于5%。机组轻载或空载运行时间不小于2小时,且不发生异常现象。

6） 机组各相电流的不平衡度不超过额定电流的25%，各相电压的不平衡度不超过额定电压5%。

7） 机组具有以下快速起动及带载能力：

a) 备用状态下：机组有滑油和冷却水的预热装置，平时处于热备用状态。机组接到起动信号后在规定的时间内，电压和转速达到额定值。

b) 连续快速起动并带载100次不失败，其中90次为机组处于备用状态，在a)要求下起动，其余10次为热机起动。机组接到起动信号后在规定时间内其输出达到额定电压和频率。

c) 机组紧接着b)之后立即带上一个阶跃负载，其值等于或大于额定负载的50%。

8） 机组设有自动和手动同期装置，以满足与电网的并网运行要求。

9） 机组起动成功后，在规定时间内按设定的程序带上持续负载，其中最大单个阶跃负载等于额定功

率的20%。

10） 机组在失去外循环冷却条件下，能保证快速起动并带持续负载功率运行3分钟，而不发生异常。

11） 发电机主轴承采用自和自冷却方式。

12） 柴油机调速装置为电子调速带机械备份。

13） 起动用压缩空气贮气罐具有连续6次起动供气能力而无需充气。