對后續AP1000項目核電廠不需要設置低壓移動電源的分析論證

龍拔升

（中電投廣西核電有限公司，廣西 南寧 530028）

1 依據核安全法規要求，核電廠動力電源的設置要求

1.1 優先電源

優先電源是指在事故和事故工況下，從輸電系統優先給安全級（應急）電力系統供電的電源。它是由廠外提供的電源和汽輪發電機組不可用情況下的電源，向核電廠廠用母線和安全母線（中壓6～10 kV）供電。

1.2 應急電源

應急電源是指在優先電源不能優先提供電力時，向安全系統和其他指定安全重要物項提供可靠電力的廠內自備電源。它是專為核島安全系統和設備提供應急的電源。

應急電力系統一般分為以下三類電力系統。

（1）交流電力系統，如1E級應急柴油發電機系統，在能動核電廠中應用。

（2）1E級直流電力系統，由蓄電池貯能用于向要求不間斷供電的直流負荷供電。直流電力系統是通過蓄電池充電器接至應急電力系統的交流電力系統。

（3）1E級不間斷交流電力系統，用于向要求不間斷供電的交流負荷供電。不間斷交流電力系統是通過逆變器接至應急電力系統的直流電力系統，通常可接至應急電力系統的交流電力系統。直流電力系統和不間斷交流電力系統一般在非能動核電廠中應用。

1.3 替代電源

替代電源是一種設置在核電廠內或核電廠附近的具有下述特點的交流電源：

（1）能夠連接但正常時不連接到優先電源系統或電廠內應急交流電源系統；

（2）與廠外交流電源和廠內應急交流電源共模故障概率最小；

（3）當全廠斷電后能及時供電；

（4）具有足夠的容量和可靠性，確保全廠斷電（注1）期間使電廠進入和保持安全停堆狀態所需所有系統的正常運行。

全廠斷電定義為核電廠內重要的（安全級）和非重要的（非安全級）配電裝置母線全部失去交流電源，即失去廠外電源同時汽機脫扣和廠內應急交流電力系統不可用，但是未失去由廠內蓄電池組通過逆變器送到母線（低壓）的交流電源或替代交流電源。

在能動核電廠廠址內設置一套容量和供電電壓與應急柴油發電機一致的柴油發電機組作替代電源，在AP1000中設置兩套低壓柴油發電機作為替代電源。替代電源用于提高應急動力系統的可靠性，本身不是應急動力系統的組成部分，是非核級系統，可自動或手動接入應急動力系統。

核電廠需設置應急電源和替代電源，是根據以下法規和準則確定的：《核動力廠設計安全規定》（HAF102）2016版；《核電廠設計總的安全導則》（HAD102/01）1996年版；《核電廠應急動力系統》（HAD102/13）1996年版。在上述法規中，明確要求核電廠應設有應急的動力源，以在任何預計運行事故或設計基準事故下，一旦喪失廠外電源時，可以提供必要的動力供應（應急電源）。還應設置替代動力源（替代電源），以在設計擴展工況下（注2）提供必要的動力供應。

設計擴展工況是指不在設計基準事故考慮范圍的事故工況，在設計過程中應該按最佳估計方法加以考慮，并且該事故工況下的放射性物質釋放在可接受限值以內。設計擴展工況包括沒有造成堆芯明顯損傷的工況和堆芯熔化（嚴重事故）工況。

1.4 移動電源

增設移動電源要求是國家核安全局針對福島核事故后編制的。“福島核事故后核電廠改進行動通用技術要求”中提出，在通用技術要求有關“移動電源及設置的技術要求”中是“在喪失全部交流電源時（包括廠址附加柴油發電機），應通過配置移動式應急電源，為實施應急措施提供臨時動力，……”。因此，是否需設置移動電源的前提是，如發生像福島外部水淹而導致喪失全部交流電源的情況下需增設移動電源[1]。因此，對一個新設計的核電廠，可以通過設計以達到即使發生如福島外部水淹而不會產生喪失全部交流電源的事故。所以，是否需增設移動電源可以進行進一步論證和分析。

2 后續AP1000項目核電廠動力電源設置

2.1 優先電源

廠外電源——220 kV交流電源來自兩個不同方向的變電站，經廠用變壓器接至廠內10 kV的廠用母線。另外，在汽輪發電機可用的情況下，如發生廠外220 kV電源喪失，10 kV廠用母線可接受汽輪發電機輸出的電能。

2.2 備用柴油發電機電源（兩臺）

備用柴油發電機電源是廠外電源和汽輪發電機不可用情況下的備用電源。該電源系統為非安全級。在此工況下，備用柴油發電機自動啟動，向核島10 kV廠用母線供電[2]。

2.3 應急電源

該系統由1E級250 V直流系統和1E級220 V、50 Hz交流不間斷電源系統組成。在電廠優先電源可用，或備用柴油發電機電源可用，或在優先電源和備用柴油發電機電源不可用的72 h以內，核電廠安全有關設備的供電都由應急電源進行供電。

該系統供電電源為核電廠優先電源。在優先電源不可用時，由備用柴油發電機組自啟動，向1E級直流和UPS不間斷電源供電。當優先電源和備用柴油發電機不可用時，1E級直流和UPS不間斷電源還可以在72 h以內向安全相關設備供電，確保電廠進入安全停堆狀態。

后續AP1000項目核電廠設置兩套（A/B序列）低壓輔助柴油發電機組作為應急電源的替代電源。在廠外電源、汽輪發電機電源、備用柴油發電機電源全部喪失工況時，1E級直流和UPS電源（應急電源）還可以向安全設備供電72 h。72 h后，輔助柴油發電機手動啟動，向需要的安全系統設備供電。主要供電設備為1E級事故后監測系統、主控室照明、主控室和儀表間通風設備和PCS系統再循環泵（向PCS安全殼冷卻水箱和乏燃料水池補水）。

3 對后續AP1000項目核電廠取消低壓移動電源的分析論證

第一，國家核安全局頒布的“福島核事故后核電廠改進行動通用技術條件”中有關增設移動電源前提是“在喪失全部交流電暈時（包括廠址附加柴油發電機）應通過配置移動式應急電源為實施應急措施提供臨時動力”。在后續AP1000項目設計中，設置了兩套低壓柴油發電機組替代電源，以用于1E級直流級UPS電源應急電源72 h后的替代電源。在發生設計基準事故工況時，1E級直流級UPS應急電源在喪失優先電源和備用柴油發電機不可用的情況下，能確保72 h內使電廠進入和保持安全停堆狀態所需的所有系統正常。運行72 h后，由輔助柴油發電機替代電源向安全系統供電。因此，功能上不需要設置移動電源就能滿足[3]。

第二，輔助柴油發電機在布置上采取了防外部水淹的措施。（1）機組布置在抗震Ⅱ類附屬廠房±0.000 m以上。該廠房針對防外部水淹采取了一系列措施，如在±0.000 m上設置防外部水淹的擋板，廠房內與外部連接的管道增設閥門，阻斷外部水淹的水通過管道進入廠房內等。（2）機組通過錨栓固定，以防止正常運行和地震文件中的劇烈震動。（3）機組分A/B序列布置，按單一故障設計準則設計。（4）機組屬于非安全級，但按D級設備要求進行制造，提高了機組的可靠性。

第三，基于上述考慮，設置輔助柴油發電機組的替代電源滿足HAF102、HAD102/01、HAD102/13的要求，同時滿足即使發生如福島核電站外部水淹的事故也不會發生輔助柴油發電機電源不可用的情況，以替代應急電源向有關安全設備供電。根據上述分析論證，后續AP1000項目核電廠不需要增設低壓移動電源。