前言
??????? 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、延長發(fā)電機組壽命、緩解交通運輸緊張等原因，在我國發(fā)揮越來越大的作用。目前，我國的核電方針也由原來的“適度發(fā)展核電”調(diào)整為“積極推進和發(fā)展核電”，體現(xiàn)了國家對核電發(fā)展的重視和認可。
??????? 百萬千瓦級的壓水堆核電站是國家早在1983年就已經(jīng)明確的核電技術(shù)路線，其原型是從法國引進的M310壓水堆堆型，曾應(yīng)用于我國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)運行經(jīng)驗反饋進行了多項技術(shù)改進而實施的設(shè)計和施工；目前國內(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)，積極引進消化和應(yīng)用第三代核電技術(shù)。湖北咸寧核電項目采用的就是第三代核電技術(shù)：AP1000（先進型壓水堆核電機組）。AP1000是美國西屋公司開發(fā)的一種雙環(huán)路1000 MW的壓水堆核電機組，采用的是一種“非能動型安全技術(shù)”，利用物質(zhì)的重力、慣性，流體的自然對流、擴散、蒸發(fā)、冷凝等物理原理，無須外界動力驅(qū)動系統(tǒng)，只要相應(yīng)的通風、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)被公認為是目前最安全、最先進的核電技術(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影響和政治影響，因此核電從設(shè)計、建造、調(diào)試、運行等方面有一系列嚴格的安全規(guī)范必須遵守；這些規(guī)范既使核電在沒有外部電源時，仍能保證核安全，同時也確保電網(wǎng)外部的條件不能削弱核安全的管理并有利于增強核電的安全性；(2)核電站本身的運行狀態(tài)，包括啟動、負荷調(diào)整、各種運行狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換、外部電源和廠內(nèi)電源的狀態(tài)，也必須遵守相應(yīng)的強制性技術(shù)規(guī)范； 這些標準使電網(wǎng)在考慮核電的運行方式，調(diào)度核電機組時有所限制；(3)任何擁有和運行核電站的電網(wǎng)， 必須對核電站的要求給予充分的關(guān)注。包括在“黑啟動”（指電力系統(tǒng)在經(jīng)受大的擾動或故障而發(fā)生大面積停電事故后，依靠本身的自啟動機組或依靠臨近電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線支援，逐步恢復(fù)系統(tǒng)各運行元件和供電服務(wù)到正常運行狀態(tài)的過程。）及電網(wǎng)恢復(fù)計劃中，始終將恢復(fù)核電站廠外電源作為最優(yōu)先的目標。因此，根據(jù)各個電網(wǎng)的特點，研究核電站的特殊要求，是設(shè)計并實施電網(wǎng)安全策略和恢復(fù)方案的一個重要問題。
??????? 1.? 核電站的特點
??????? 1.1? 核安全防護
??????? 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(2000℃ 以上)環(huán)境下，仍能保持化學(xué)穩(wěn)定，并對水不產(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，不會產(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、耐高溫、耐腐蝕、傳熱性能優(yōu)良的鋯合金制造，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)器外殼和一回路管道構(gòu)成。放射物質(zhì)一旦泄漏進入一回路中，即由厚度達數(shù)厘米的金屬外殼防護，防止放射物質(zhì)進入反應(yīng)堆中；(3)反應(yīng)堆安全殼。厚達1m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)擴散至周圍環(huán)境中。最大限度地防止核事故對環(huán)境的影響。
??????? 為使核防御策略在核安全受到威脅時有效地發(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、汽輪機安全的重要保證。廠用電源在以下幾個方面有重要影響：
??????? (1)停機停堆。核電站一旦發(fā)生事故，如與電網(wǎng)解列，為避免事故擴大，防止核事故發(fā)生，將發(fā)電機組安全停機及將反應(yīng)堆安全停堆是首要的工作。將發(fā)電機組安全停機的關(guān)鍵是機組的操作電源。機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所需的開關(guān)操作電源、潤滑油泵電源、交流操作電源及使機組安全停機的盤車電源。在盤車電源不可用時，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)生堆芯熔化等嚴重事故。在核反應(yīng)堆設(shè)計中，為確保在核電站失去廠用電后，仍能實現(xiàn)停堆，采用通過失電釋放控制棒實現(xiàn)緊急停堆。而在廠用電可用的情況下，可實現(xiàn)正常的停堆，也能實現(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， 必須進行有效地控制，包括對反應(yīng)堆噴淋降壓及消污。在這個過程中，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體系中，廠用電源的可靠性十分重要。
??????? 1.2?? 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)立彼此獨立的廠外電源和廠內(nèi)電源， 以確保對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個物理上獨立的電路將電網(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，每一核電機組的廠用電系統(tǒng)由如下電源供電：(1)接于發(fā)電機機端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6．6 kV 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，向核電站提供應(yīng)急電源。
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??????? 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)計完全滿足規(guī)范的要求：核電站廠用電在500kV電網(wǎng)可用時，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物理上獨立的電路將廠用電安全母線聯(lián)接到外電源中。核電站廠用電系統(tǒng)除上述電源外，還包括主要用于操作機構(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。