[发明专利]用于核电站动力应急电源之蓄能系统模块

说明书

技术领域

本发明属于核电领域，涉及百万千瓦级先进压水堆核电站的新型节能系统，尤其涉及用于核电站应急系统中用于向核电站用电设备供电的蓄能系统中的电池模组和换流装置。

背景技术

核电站(nuclear power plant)是利用核裂变(Nuclear Fission)或核聚变(Nuclear Fusion)反应所释放的能量产生电能的发电厂。为了保护核电站工作人员和核电站周围居民的健康，核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则，从设备、措施上提供多重保护，以确保核电站对反应堆的输出功率进行有效的控制，且能够在出现各种自然灾害，如地震、海啸、洪水等，或人为产生的火灾、爆炸等，也能确保对反应堆燃料组件进行充分的冷却；进而保证放射性物质不发生向环境的排放。纵深防御原则一般包括五层防线，第一层防线：精心设计、制造、施工，确保核电站有精良的硬件环境，建立完善的程序和严格的制度，对核电站工作人员有系统的教育和培训，建立完备的核安全文化；第二层防线：加强运行管理和监督，及时正确处理异常情况，排除故障；第三层防线：在严重异常情况下，反应堆的控制和保护系统能及时并有效的动作，以防止设备故障和人为差错进而发展为事故；第四层防线：在事故情况下，及时启用核电站安全保护系统，包括各种专设安全设施，用以加强事故中的电站管理，防止事故扩大，以保护核电站3道屏障的完整性；第五层防线：万一发生极不可能发生的事故，并伴有放射性外泄，应及时启用厂内外一切应急系统，努力减轻事故对周围居民和环境的影响。

安全保护系统均采用独立设备和冗余布置，使得安全系统可以抗地震和在其他恶劣环境中运行。

电源作为核电站运行的动力源，无论是设置上还是运行上，都应体现纵深防御的理念。为实现核电站电源系统的高可靠性，对某些特别重要的用电设备或特殊要求的设备均应备有应急电源，同时进行多重性、独立性地设置，以避免发生共模故障导致应急电源的不可用。

核电站的应急电源系统和正常电源系统一起，共同构成厂用电系统，为厂内所有的用电设备提供安全可靠的供电。应急电源必须保证在正常运行工况、事故工况期间或事故工况后为核电站的应急安全设备提供电源，以执行安全功能。由于核电站核安全的特殊性，故而其电源系统的设计要求应大大高于其他行业。

核电站设置有多道冗余电源，包括厂外主电源、厂外辅助电源和应急固定式柴油机等专用应急电源，各电源各司其职，同时又互有配合，不仅形式多样，而且层层设置，多重冗余，最大限度地为电核电站提供可靠的供电。

目前，核电站的厂用电系统运行方式如下：

1)在正常运行条件下，整个厂用设备的配电系统由机组的26KV母线经过高压厂用变压器供电；

2)当机组运行时，26KV母线由主发电机供电；

3)发电机停机时，则由400/500KV电网经过主变压器向26KV母线倒送电；

4)如果26KV母线失去电源或失去高压厂用变压器，即失去厂外主电源，则220KV电网经过辅助变压器向必须运行的安全辅助设施供电，使反应堆维持在热停堆状态；

5)如果厂外主电源和厂外辅助电源均失去供电，则由应急柴油发电机组(一个机组配两台应急柴油发电机)向应急厂用设备供电，使反应堆进入冷停堆状态；

6)当核电机组的任何一台应急柴油发电机组不可用时，则由第五台柴油机取代，执行应急柴油发电机组的功能，向应急厂用设备供电。

然而，固定式的应急柴油机组，具有一定的局限性。这是因为，在固定式柴油机驱动发电机运转、将柴油的能量转化为电能时，必须通过在固定式柴油机汽缸内、将过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合后，推动活塞下行，各汽缸按一定顺序依次作功，从而带动曲轴旋转。再通过固定式柴油机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流，从而实现发电功能。上述发电过程中，必须通过空气与高压雾化柴油的充分混合才能实现。当在洪水、海啸、泥石流等情形下时，固定式柴油机的电气系统将有可能因为水淹而失效，供油管道、压缩空气管道将有可能因为外部冲击力而断裂，柴油机本体有可能因为冲击力而结构发生变形，这些都会导致固定式柴油发电机组无法启动，进而无法提供应急电源。

因此，在其他电源失去的情况下，作为核电站最终应急电源的固定式应急柴油机组，由于其自身特点决定了其不能抵抗水淹灾害——如洪水、海啸、台风潮等，当出现超设计基准的极端自然灾害时，固定式应急柴油机组很容易失去供电，无法为核电站提供反应堆芯余热排出和乏燃料水池冷却的动力需求，这将导致核电站产生灾难性的后果。