第十四章 电力及供电系统.docx
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第十四章电力及供电系统
第十四章电力及供电系统
14.1输电系统(GEV)
14.1.1系统功能
输电系统的主要功能是将发电机产生的电力通过主变压器输送给电网,并通过降压变压器输送给厂用电设备。
14.1.2系统组成及描述
输电系统主要由主变压器、降压变压器及它们所属的冷却系统和分接开关组成,如图14.1所示。
从发电机出线端子输出的26kV电力由主变压器经开关站送到电网,1号机组连接400kV电网,2号机组连接500kV电网。
主变压器由三台375MVA的单相变压器组成,低压侧三角形连接,高压侧星形连接且可带载调压。
主变采用强迫油循环的风冷方式。
每台机组通过两台降压变压器为厂用电设备提供6.6kV电源。
降压变压器均采用初级星形、次级三角形连接。
降压变压器A有两个次级绕组,每个功率34MVA,变比为26kV/6.9kV,具有手动不带负荷操作的分接选择开关。
它不仅向连接在LGA和LGD
上的机组辅助设备供电,还向LGB和LGC上的永久性辅助设备和向LHA和LHB上的应急辅助设备供电。
降压变压器B只有一个次级绕组,功率25MVA,变比26kV/6.9kV,向LGE配电盘供电,可供启动一台电动给水泵,也可带一台电动给水泵、一台凝结水泵和一台循环水泵。
降压变压器也采用强迫油循环风冷方式。
14.2同步并网系统(GSY)
14.2.1系统功能
GSY系统的主要功能是将发电机的电力安全可靠地输送到主变和降压变压器,尤其是通过负荷开关和自动同步器实现发电机与电力系统的同步并网。
14.2.1系统描述
同步并网系统由发电机输出端子封套、分相隔离连接母线、负荷开关和自动同步器组成。
1.发电机端子封套
发电机端子封套是分相隔离铝结构,用来保证相与相之间的隔离,同时保证人员不与带电导体相接触,它为端子提供风冷的通道,同时又起到使外部电磁场降低的屏蔽作用。
2.
分相隔离连接母线
发电机和主变压器低压侧之间的主母线、主变压器低压侧的三角形接线、降压变压器和电压互感器及避雷器的T接母线,都采用分相隔离封闭母线。
封闭母线除了把发电机产生的电力输送给主变压器和降压变压器外,还向保护系统、自动励磁调节系统和同步装置的电压互感器供电。
封闭母线的优点是,体积小,可靠性高,可采用强迫风冷降低母线温度以及可防止湿空气和外物进入封闭母线壳内等。
封闭母线的结构如图14.2所示,封闭母线的外壳由铝合金板卷焊而成,主母线和支接母线导体由高导电率的管状铝材挤压而成,环绕着导体等间隔安装若干个36kV环氧树脂绝缘子,绝缘子内装有弹簧起阻尼作用,保证导体始终处于外壳内中心位置。
封闭母线强迫风冷时,主母线允许通过最大电流为27.7kA;自然空气冷却时,主母线长期运行电流为16kA。
3.负荷开关
负荷开关用来把发电机与系统同步并网。
在负荷开关断开时,允许机组由厂外电源经主变压器和降压变压器向厂用辅助设备供电。
当超高压断路器断开时,负荷开关使发电机可以直接带厂用电运行。
当发电机的某些保护动作时,负荷开关切除发电机负荷。
负荷开关由三个单相独立单元组成,沿封闭母线中心线纵向排列布置,每个单元内装有气吹灭弧室(单断口)、并联阻尼电阻器和串联隔离开关。
并联阻尼电阻器用于限制断口分闸时重燃产生的操作过电压。
负荷开关和隔离开关是气动操作的。
为满足27.2kA额定电流的要求,负荷开关载流部件除水冷却外,还由封闭母线的冷却空气强迫通过其外壳来冷却。
负荷开关允许合上适中电流,而只能切断发电机满负荷电流。
负荷开关只有水冷却时能载流24kA,只有空气冷却时能载流15kA,既无水冷又无空气冷却时仅能载流10kA。
负荷开关的电动控制,有在现场控制柜进行和远方控制两种方式。
当电气系统出现故障时,也可采用直接气动控制。
无论是电动控制或是气动控制,驱动压缩空气压力必须高于闭锁值(P2.76MPa)方可操作负荷开关。
4.自动同步器
大亚湾核电站的900MW发电机接入电网时采用准同期并列法,即发电机和电力系统并列时必须满足下面三个条件:
(1)电压相等;
(2)电压相位一致;
(3)频率相等。
上述信号来自负荷开关两侧的电压互感器。
自动同步器为BruchPAS530型,装在汽机调节系统GRE的微机调节器柜内,它比较发电机电压与系统的电压、频率和相位,不符合时自动改变汽机进汽量和发电机端电压,符合时合上超高压断路器或负荷开关,以将发电机并入电网。
发电机在正常情况下由自动同步器在26kV负荷开关上同步。
但考虑到负荷开关闭合情况下,能在超高压回路(EHV)断路器上自动同步,因此,在单元机组控制台上装有一个转换开关。
GSY系统的信号采集及输出示意如图14.3。
图14.3GSY系统的信号采集及输出示意图
5.发电机中性点接地设备
电机中性点采用接地变压器接地方式,它为26kV系统中性点提供一个对地的阻抗通路。
共设两套中性点接地装置:
一套接在发电机星形母线的中性点;另一套接在降压变压器A的中性点,使负荷开关未合上时26kV母线有接地保护。
在接地变压器的二次侧接有一个大电流低值电阻器。
将接地故障电流在正常相电压下限制在5A以内。
接地变压器变比为22000V/500V,二次侧接入小电阻,阻值为1.452Ω。
当负荷开关合上后,两套中性点接地装置同时工作,可将故障点接地短路电流限制到10A(该电流由两个接地装置分别承担)。
6、GSY的强迫空气冷却系统
发电机输出端子封套、分相隔离连接母线、负荷开关等设备均由辅助风机进行强迫通风换气及冷却,其工作示意图如图14.4所示。
图14.4GSY的强迫空气冷却系统
常规岛0.65~1Mpa的公用压缩空气被输入强迫风冷装置,经过过滤调节器和降压阀,二级降压后成为750Pa冷却干燥空气。
当强迫风冷装置的风机投入运行时,冷却空气被鼓入发电机端部的A相和C相封闭母线外壳内,经负荷开关至主变压器侧旁通管、去离子装置后,合并汇入B相封闭母线,返回到B相负荷开关和发电机端部,再进入强迫风冷装置内过滤净化,热量由除盐水经热交换器带走,重新变成冷却干燥空气,如此循环使用。
14.3主开关站和超高压配电装置(GEW)
14.3.1系统功能
主开关站——超高压配电装置主要功用是把两台机组发出的电力输送给电网;在机组停机或启动时,将外电网电力供给厂用电设备。
同时可按两电网需求分配每台机组发出的电力。
14.3.2系统描述
GEW系统分别连接核电站两台机组至香港400kV电网和广东500kV电网。
它由设在主开关站建筑物(TB楼)内一个400kV变电站和500kV变电站组成。
另设两台联络变压器按电网需要分配每台机组发出的电力至香港电网和广东电网。
附设的保护装置保证设备的隔离与系统的安全运行。
400kV和500kV两个开关站按“一个半断路器”的接线原则设计,即每两个回路(进线或出线)使用三个断路器连成一“串”,分别由两条母线供电,平均每条进/出线对应一个半断路器,故称为“一个半断路器接线”。
由于这种接线具有运行方便灵活、操作简单,便于维修,可靠性高等优点,故广泛应用于大容量超高压配电装置。
400kV/500kV开头站电气主接线如图14.5所示。
1.400kV开关站电气主接线
400kV共有6回进出线,采用“一个半断路器”接线,共三串,15个间隔(Bay),9个断路器,其主要组成部分如下:
——1号机进线:
由1号主变压器400kV侧套管引出,采用SF6气体绝缘母线(GIC),经过地下廊道引到400kV开关站(TB);
——三回400kV架空出线:
其中两回至香港大浦变电所,一回到深圳变电所;
——两回400/500kV联络变压器进线;
——两条400kV主母线。
2.500kV开关站电气主接线
500kV目前共有4回进出线,亦采用“一个半断路器”接线,共两串、6个断路器、10个间隔(Bay),其主要组成部分如下:
——2号机进线:
由2号主变压器500kV侧套管引出,采用SF6气体绝缘母线(GIC),通过地下廊道引至500kV开关站(TB);
——一回500kV出线:
由核电站引至广东惠州变电所。
——两回400/500kV联络变压器进线;
——两条500kV主母线。
3.超高压配电装置
核电站采用SF6全封闭组合式配电装置(GIS):
GIS是一种以六氟化硫(SF6)气体作为绝缘介质,将开关设备和其他高压电气元件按功能单元组合在金属封闭外壳内的组合式电气装置,国际上统称为GIS(GASINSULATEDSWITCHGEAR),与常规的敞开式配电装置相比,它具有体积小、占地少、可靠性高、维护简单和极少检修等一系列优点。
SF6是一种化学性能稳定的惰性气体,具有非常好的电气绝缘和灭弧性能。
GIS利用SF6气体绝缘介质或灭弧介质,大大缩小带电导体与外壳的绝缘距离,使得GIS外型尺寸小型化,并减少开关设备触头的烧损,延长检修周期。
GIS主要设备主要包括气室和密封、母线、断路器、隔离开关和接地开关等。
(1)气室和密封
GIS按需要被划分成不同气室,各气室之间相互隔开,一个气室的SF6压力降低,不影响其他气室的正常运行。
断路器、电压互感器、避雷器等主要设备均为单独气室;隔离开关和接地开关处于同一外壳内,因而在一个气室内;与主设备相连接的母线和连接线,一般与其主设备共处一个气室;GIC母线因长度较长而被划分成6~8个气室。
气室的额定工作压力分为两种:
对断路器气室为0.68MPa(指20℃时相对压力,以下同);对除断路器外的其他所有气室为0.35MPa。
图14.5400kV/500kV电气开关站主接线图
(2)母线
母线芯线和板条由铝制成,可以吸收由温度引起的伸缩。
母线分成若干密封段,单段母线不能使用时,不影响变电站的运行。
(3)断路器
断路器有FB2T和FB2TD(仅500kV变电站的惠州出线断路器)两种型号,均由AL-STHOM制造。
断路器是吹气式的,其特点是当触头动作跳闸瞬间,SF6受压缩喷出将电弧吹灭。
其动力部份由驱动杆和蓄能器组成。
每个断路器有两个跳闸线圈,每个线圈由一个独立的保护装置使其动作。
机组进线断路器装有合闸线圈,可由机组控制,允许在厂用电运行后重新连接。
(4)隔离开关和接地开关
母线隔离开关、电路隔离开关及它们相关的接地开关都由电动机构操作,但也可手动操作。
相关的开关设有机械连锁和电气连锁,联锁装置用于:
避免在母线分段通电状况下操作任何隔离开关;避免在接地开关闭合状况下,合上隔离开关;避免在相关的隔离开关闭合状况下,合上接地开关。
使用挂锁可以把接地开关锁在打开或闭合位置,但对母线或线路隔离开关只能锁在打开位置。
4.联络变压器
为了连接香港和广东两个电网,在400kV和500kV开关站主母线之间装设两台母线联络变压器。
母线联络变压器的功用是:
(1)将香港电网和广东电网这两个电压制式不同的电网连络起来;
(2)交换两个电网的有功功率和无功功率;
(3)使核电站两台发电机的功率可以按任何比例分别向香港电网和广东电网供电。
母线联络变压器是自耦变压器型的,额定电压为525/420kV,额定功率为900MVA,配有冷却器、油枕、分接头开关、接线盒和辅助设备。
在420kV侧设有带负荷调压开关。
5.开关站控制盘
开关站控制盘设置在TC楼开关站控制室(SCR),它由三个单元组成:
220/6.8kV模拟盘,400kV模拟盘和500kV模拟盘。
220/6.8kV模拟盘只能给出变电站信号,而不能操作。
400kV和500kV模拟盘可对整个400kV/500kV开关站进行控制,并能给出信号。
14.4厂内外供电网络
14.4.1功能
简言之,核电厂内外的供电网络的主要功能就是在各种工况下(正常或事故工况下),为电站的附属设备提供安全可靠的电源,并为与核安全有关的系统和设备提供应急电源,以保证核电站的安全运行。
14.4.2厂外电源
核电站必须有两路独立的外电源。
所以大亚湾核电站连接有三条厂外网路,对每一机组均有两路厂外电源。
如图14.6所示。
图14.6大亚湾核电站与电网连接图
(1)400kV电力输电线,来自九龙电网接1号机组。
(2)500kV电力输电线,来自广东电网接2号机组。
400kV和500kV电网保证1号机组和2号机组的发电机输出电能,并保证1号机组和2号机组正常启动和停止时其附属设备的用电。
(3)220kV后备电源,由广东电网的水贝引至。
在400kV或500kV电力输电线故障时,为停堆向厂内永久性和应急性附属设备供电。
它能在1.5~3秒内投入。
14.4.3厂内配电系统
1.厂用附属设备的分类
为了便于配电,把机组的附属设备分为以下几类:
(1)非永久性供电的附属设备。
该类设备在发电机组正常运行时必须供电,但当发生与停堆有关的事故时可以切除电源的设备。
如给水泵及循环水泵等。
(2)永久性供电的附属设备。
机组停运时为保证停堆和停堆检修,要求继续供电的附属设备,如厂房通风机等。
(3)应急性附属设备。
即使全厂其他设备都断电也要求供电的附属设备,如安注泵以及停堆冷却泵等。
(4)共用附属设备。
两个机组共同的附属设备在机组停运期间也需要保持供电,如照明、公共服务设施等。
2.电气识别系统
每个配电盘均用四个符号加以标志。
其中第一个为数字码,后三个为英文字母。
例如1LGA。
第一个数字码表示:
1为1号机组,2为2号机组,0为全厂,9为两机组共用。
第二个符号L表示厂用电气系统。
第三个符号G表示电压及电流类别。
第四个符号A表示配电盘序号。
A=230V直流电力
B=125V直流控制
C=48V直流监测
D=30V直流控制回路中调节
G=6.6kV交流正常电力
H=6.6kV交流应急电力
K=380V交流正常电力
L=380V交流应急电力
N=220V交流,逆变器供电
因此,上述的1LGA,即为1号机组厂用电气系统6.6kV正常动力电源配电盘A。
3.厂内电源
机组正常运行时,其附属设备的配电系统由机组的26kV母线经过降压变压器供电。
26kV母线在机组运行时由主发电机供电,当发电机停机时则由超高压电网经过开关站及主变压器向厂内配电系统供电。
如果26kV母线失电或者降压变压器故障,则由220kV电网经过辅助变压器向永久性、应急和公用附属设备供电。
如果主电网和辅助电网均失电时,则由柴油发电机向应急附属设备供电。
4.中压6.6kV交流电网
6.6kV中压对于绝缘电压为7.2kV的用电设备来说是最佳值。
中压电网向功率大于160kW的电动机及中压/低压变压器供电。
网路包括下述配电盘(见图14.7)。
(1)非永久性供电附属设备的配电盘
共有三个配电盘:
1LGA(或2LGA)接到降压变压器A的第一个次级绕组,1LGD(或2LGD)接到降压变压器A的第二个次级绕组,1LGE(或2LGE)接到降压变压器B。
这三个配电盘只能由26kV母线(即发电机和主变压器)供电。
当三个母线中有一个失电时,该机组关闭,接在母线上的所有附属设备跳闸。
(2)永久性附属设备配电盘
有两个配电盘:
1LGB(或2LGB)和1LGC(或2LGC)。
1LGB和2LGC接到一台辅助变压器上,1LGC和2LGB接到另一台辅助变压器上。
正常运行时,1LGB(或2LGB)和1LGC(或2LGC)均由降压变压器A供电。
如果该电源失电,则由220kV的辅助变压器继续供电。
此外,这两个配电盘还向应急性附属设备配电盘1LHA(2LHA)和1LHB(2LHB)以及共用附属设备配电盘9LGIA(或9LGIB)供电。
(3)应急性附属设备配电盘
有两个配电盘:
1LHA(或2LHA)和1LHB(或2LHB)。
正常运行时,系列A配电盘由LGB供电,而系列B由LGC供电。
当正常电源失电时,每个系列配电盘由各自的柴油发电机供电。
柴油发电机是厂内独立的自动启动应急交流电源。
它对安全有关的负荷提供可靠的和足够的电力。
当正常电源和后备电源失效时,这个系统能保证电站安全停运。
每个系列由一台柴油发电机供电。
(4)两机组共用附属设备配电盘
9LGI向运行所必需的所有共用附属设备(如除盐水生产系统、排出物处理系统设备)供电。
这个配电盘由两机组的永久性附属设备配电盘1LGC和2LGC供电。
因此,它有四个电源,两个来自降压变压器,两个来自辅助变压器。
母线由断路器分成两段(9LGIA和9LGIB),断路器正常时断开的。
当任一电源失电时,断路器闭合保证继续供电。
5.低压380V交流网路
低压配电盘向功率小于160kW的用电设备供电。
每个配电盘由中压母线通过装在低压配电盘内的干式6.6kV/380V变压器供电。
核岛系统的变压器容量为630kVA,常规岛和其它辅助系统的变压器容量为800kVA或630kVA。
低压配电盘供电的设备按附属设备的分类原则接到不同的配电盘上。
例如向低压专设安全设备供电的低压配电盘接到由柴油发电机应急供电的中压配电盘上。
核岛380V低压应急配电盘也给汽机的某些主要附属设备和应急照明系统供电。
低压配电盘LKQ、LKR和LKT供电给机组辅助设备,LKF和LKG向永久性辅助设备供电,LKP、LKS和LKU向通风辅助设备供电,9LKK和9LKN向公用辅助设备供电。
配电盘LLA、LLB、LLC、LLD、LLE、LLJ、LLI、LLN、LLO向应急性辅助设备供电。
直流系统向所有的控制和信号系统及通过直流/交流逆变器向重要的和永久的220V交流系统供电。
1.直流电源
一个蓄电池组与一个或两个充电器构成各种电压等级的直流电源。
直流系统所用的蓄电池均为铅酸蓄电池,以浮充电方式运行。
正常运行时由充电器带负荷并保证蓄电池处于充满状态。
当充电器电源断电后,由蓄电池向负荷供电。
每个充电器由三相380V交流供电,都能承担正常的稳定负荷,再加上浮充电流以保持蓄电池电压为2.2V。
2.230V直流电源和配电系统(LA*)
该系统包括LAA和LAB两个配电盘。
LAA系统有两个充电器,分别接自低压应急配电盘LLC和永久性配电盘LKD,向机组控制安全和数据处理电路的直流/交流逆变器供电。
LAB接自LKF或LLP向汽机润滑油泵和发电机密封油泵供给230V直流电源。
图14.76.6kV和380V单线图
3.125V直流电源和配电系统(LB*)
125V直流网路向电站机组的驱动器的控制电路(断路器、接触器)、小功率直流/交流逆变器(重要220V交流)及若干分散的控制柜供电。
每个机组的125V直流系统由A和B两个网路组成。
冗余的控制驱动器由A通道和B通道供电,非冗余的驱动器由A通道供电。
14.4.4厂内直流供电系统
4.48V直流电源和配电系统(LC*)
48V直流系统向集中布置的控制、自动控制和信号电路,以及向计算机逻辑信息采集电路、电磁阀和电动阀供电。
每个机组的48V直流系统由三个网路组成,即A通道网路、B通道网路和与A通道和B通道分隔的网路。
两个机组的一个公用网路主要给核辅助厂房的继电器设备供电。
冗余驱动器的继电器由A通道和B通道供电,非冗余的驱动器的继电器由A通道供电。
5.30V直流电源和配电系统(LDA)
LDA配电盘用于向机组的调节系统供电。
它包括两个由380V交流供电的整流器,一个来自应急开关屏,另一个来自永久性电源开关屏。
6.220V交流电网(LN*)
(1)重要的220V交流电源和配电系统(LNA、LNB、LNC、LND)
重要的220V交流网路在低压配电网路处于任何情况下,都能向核和工艺过程检测仪表提供稳定的和永久的电源。
每组母线由逆变器和调压变压器两个独立的电源供电,来自蓄电池供电的逆变器和380V应急网络供电的调压变压器,每个电源都能供应系统所要求总功率的100%。
(2)永久的220V交流电源和配电系统(LNE)
永久的220V交流系统向计算机、记录仪、辐射监测系统以及化学分析设备供电。
该系统由230V直流电源供电,它包括三个直流/交流逆变器和一套配电开关。
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