核電站電力系統(tǒng)安全策略（新

版）

Safetymanagementisaninportantpartofenterpriseproductionmanagement.Theobjectisthe

statemanagementandcontrolofallpeople,objectsandenvironmentsinproduction.

（安全管理）

單.位：______________________

姓名：______________________

日期：______________________

編號：AQ-SN-0734

電力安全|PowerSafety

電力安全

核電站電力系統(tǒng)安全策略（新版）

說明：安全管理是企業(yè)生產管理的重要組成部分，是一門綜合性的系統(tǒng)科學。

安全管理的對象是生產中一切人、物、環(huán)境的狀態(tài)管理與控制，安全管理是一

種動態(tài)管理?？梢韵螺d修改后或直接打印使用（使用前請詳細閱讀內容是否合

適）。

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發(fā)電廠根據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

于能夠改善能源結構、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年就已經明確的核

電技術路線，其原型是從法國引進的M310壓水堆堆型，曾應用于我

國大亞灣核電站的建設；其后的廣東嶺澳核電站是以大亞灣核電站

為參考，根據運行經驗反饋進行了多項技術改進而實施的設計和施

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工；目前國內核電發(fā)展方向則是以第二代或二代半核電站為參考基

礎，積極引進消化和應用第三代核電技術。湖北咸寧核電項目采用

的就是第三代核電技術：AP1OOO（先進型壓水雄核電機組）。AP1OOO

是美國西屋公司開發(fā)的一種雙環(huán)路1000MW的壓水堆核電機組，采用

的是一種“非能動型安全技術”，利用物質的重力、慣性，流體的自

然對流、擴散、蒸發(fā)、冷凝等物理原理，無須外界動力驅動系統(tǒng)，

只要相應的通風、冷卻水等支持系統(tǒng)，在緊急情況下，就能冷卻反

應堆廠房并且?guī)ё叻磻旬a生的余熱。這一技術被公認為是目前最

安全、最先進的核電技術。

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，因此核電從設計、建造、調試、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、負荷調整、各種運行狀態(tài)及其轉換、外部電源和廠內電源的狀

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態(tài)，也必須遵守相應的強制性技術規(guī)范；這些標準使電網在考慮核

電的運行方式，調度核電機組時有所限制；（3）任何擁有和運行核電

站的電網，必須對核電站的要求給予充分的關注。包括在“黑啟動”

（指電力系統(tǒng)在經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的聯(lián)絡線支援，逐步恢復系統(tǒng)

各運行元件和供電服務到正常運行狀態(tài)的過程。）及電網恢復計劃

中，始終將恢復核電站廠外電源作為最優(yōu)先的目標。因此，根據各

個電網的特點，研究核電站的特殊要求，是設計并實施電網安全策

略和恢復方案的一個重要問題。

L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和包殼。燃料物質采用化學性質

非常穩(wěn)定，在高溫（2000C以上）環(huán)境下，仍能保持化學穩(wěn)定，并對

水不產生正反應的復合物質構成，這種物質確保一旦核燃料外泄時，

不會產生更多的熱量；核燃料包殼采用化學性質非常穩(wěn)定，耐輻射、

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耐高溫、耐腐蝕、傳熱性能優(yōu)良的倍合金制造，防止核燃料組件破

壞，放射物質流入反應堆一回路中；（2）一回路壓力邊界。該壓力邊

界主要由反應器外殼和一同路管道構成。放射物質一旦泄漏進入一

回路中，即由厚度達數(shù)厘米的金屬外殼防護，防止放射物質進入反

應堆中；（3）反應堆安全殼。厚達1nl左右的鋼筋混凝土外殼將核島

設備密封，作為核島的最后一道屏障，防止放射物質擴散至周圍環(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鍵

設備有效工作外，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堆安全停

堆是首要的工作。將發(fā)電機組安全停機的關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

供停機所需的開關操作電源、潤滑油泵電源、交流操作電源及使機

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組安全停機的盤車電源。在盤車電源不可用時\應人工盤車。核電

站的停堆是確保核安全的關鍵。只有可靠停堆，才能確保核反應產

生的熱量最少，避免發(fā)生堆芯熔化等嚴重事故。在核反應堆設計中,

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)余熱導出。僅將反應堆停堆并不能保證核安全，必須將核反

應產生的熱量順利導出反應器，即從一回路導至二回路，才能確保

反應堆的安全。在余熱導出過程中，廠用電源非常關鍵，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)生反應堆外殼破裂或一回路設備損壞的嚴

重事故，確保安全殼的安全，防止放射物質向環(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備可靠工作的基礎，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。

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L2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的最基本的

要求是：

必須設立彼此獨立的廠外電源和廠內電源，以確保對電廠安全

有重要影響的設備的供電；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6.6kV廠用供電母線提供備用；（3）2組100%互為備用的廠內柴

油發(fā)電機，向核電站提供應急電源。

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)的設計完全滿足規(guī)范的要求：核電站廠用電

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在500kV電網可用時，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。核電站廠月電系統(tǒng)除上述電源外，還包括主要用于操作機

構供電和控制系統(tǒng)供電的直流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)通常由蓄電池組和整

流設備組成。

L2.2廠用負荷

上述核電站的廠用電負荷，即電站的附屬設備按照供電需求不

同分為4類：（1）發(fā)電機組附屬設備：即機組正常運行所必須的附屬

設備，如給水泵和反應堆冷卻劑泵等；（2）永久性附屬設備：機組停

機后仍需繼續(xù)供電的部分；（3）應急附屬設備：核安全和保護設施或

電站主要設備所需要的附屬設備；（4）公用附屬設備：電站照明及公

共服務設施。

廠用負荷的類別決定了廠用電系統(tǒng)的運行方式：一切正常時，

全部廠用負荷的配電系統(tǒng)由機組的26kV母線經廠用高壓變壓器供

電，該母線在機組運行時由發(fā)電機供電而當發(fā)電機停機時則由外電

網經主變壓器供電；26kV母線失電或廠用高壓變壓器A不可用時，

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則由220kV電網經輔助變壓器向永久性、應急和公用設備供電；主

網和輔助電源都不可用時，則由柴油發(fā)電機向應急附屬設備供電。

廠用電系統(tǒng)的運行方式變化的根本目的，是盡可能提高核安全

的可靠性。

1.2.3廠外電源

在核電站廠用電源中，廠外電源非常重要，它提供了主廠用電

源和輔助備用電源。核電站國際組織WANO（世界核電運營者協(xié)會）

在其重要運行經驗報告中認為：“電網失去或異常降壓是核電廠所能

發(fā)生的最嚴重的安全重大事件。很多電廠的安全概率評估結果清楚

地表明，廠外電源失去（電網失去）是堆芯估算損壞概率的最大原因

之一工廠外電源是否可靠，主要決定于電網的運行情況。為確保安

全，核電安全規(guī)范對廠外電源的運行方式做了一系列規(guī)定，表1列

出了一座2X1000MW核電站的部分安全準則要求。

表1：

主供廠用電源輔助電源廠內柴油發(fā)電機準則

可用可用至少1臺可用可以運行

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可用預計停電36h以上2臺可用停機停堆

可用預計停電72h以上1臺不可用停機停堆

可用不可用2臺不可用停機停堆

不可用可用2臺可用熱停堆

不可用不可用2臺可用冷停堆

從表1可看出，任一廠外電源不可用，在大多數(shù)情況下，核電

機組必須轉入備用狀態(tài)，甚至停堆。

2.電網的安全策略

基于核安全的極端重要性，對具有商業(yè)性運行的核電站的電網,

應采取必要的安全黃略來減少核電站失去廠外電源的風險。

2.1定期審核核電站失去廠外電源的風險

核電站失去廠外電源的主要事件是：（1）電網崩潰導致核電站外

部電源全部不可用。電網的崩潰原因很難預先確定，通常是對電網

局部事故的防范措施不當導致事故擴大，或電網遭受了超過設計和

防護標準的事故，如颶風和地震災害影響的結果。（2）與核電站相聯(lián)

的局部電網事故導致核電站外部電源全部不可用。雖然核電站主廠

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用電源和輔助電源接人了物理上彼此獨立的電路。但由于技術經濟

性，在外部電網中，這2個接人點通常處于同一局部電網中，因此,

在考慮核電站失去廠用電源事件時，必須考慮該局部電網的安全性。

⑶核電站主供廠用電源有關的輸變電設備和輔助電源同時失去。該

事件同樣導致核電站外部電源全部不可用。這種情況與輸變電設備

的運行管理密切相關。

核電站失去廠外電源的風險通常采用可靠性指標來表示。通過

對相關事故的計算分析，可清楚揭示核電站失去廠外電源的風險。

對核電站失去廠外電源風險進行定期審核是一項基礎工作，通過評

估，將有利于揭示電網的薄弱環(huán)節(jié)，及時采取措施，保證電網滿足

安全規(guī)范的要求。

2.2嚴格執(zhí)行核安全關于廠外電源的運行規(guī)范

核安全規(guī)范是核電站的強制性標準。在電網運行中，嚴格執(zhí)行

規(guī)范將有利于提高核安全水平，并最大限度降低核電站因遵守規(guī)范

對電網可能產生的不利影響。這包括：（1）避免不合理的運行方式，

如廠外主供電源和輔助電源同時檢修或廠內柴油機和廠外電源同時

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檢修，當廠外電源可能出現(xiàn)違反規(guī)范的可能性時，就盡快做好準備,

減少一旦機組停機對電網的影響；（2）在主供廠用電源不可用時，應

允許核機組按規(guī)程轉入備用或停機狀態(tài)；（3）不要強令核電機組在可

能與核安全規(guī)范沖突的狀態(tài)運行。如不要為了核電機組盡快并網，

在廠用電源不允許的情況下，將反應堆置于熱備用狀態(tài)。在核電機

組出現(xiàn)超越規(guī)范的情況時，應創(chuàng)造條件使機組狀態(tài)符合核安全的要

求。

2.3采取必要的安全措施提高對核電站廠外電源供電的可靠性

包括采取適當?shù)倪\行方式，防止核電站所在的局部電網出現(xiàn)穩(wěn)

定問題，防止頻率崩潰，防止電壓異常升高；采取合適的解列措施

防止主供電源和輔助電源同時失電。

2.4將核電站廠外電源列為最優(yōu)先的恢復目標

電網大停電后，由于核電站安全支持系統(tǒng)不能有效發(fā)揮作用，

因此這種狀態(tài)不但是電網最嚴重的情況，也是核電站最嚴重的緊急

狀態(tài)。特別是在廠內交流應急電源不正常時，這種狀態(tài)將直接威脅

核安全，產生嚴重的影響。因此，在全世界所有具有核電機組的電

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網中，其黑啟動計劃和電網恢復方案都將最優(yōu)先恢復核電站的廠用

電作為其目標。

核電機組由于容量大，一般直接接于超高壓電網，因此，在超

高壓電網未恢復前，機組一般不能并網，在很多情況下，也不能獲

得廠外電源供應。但超高壓電網的恢復必須考慮很多因素，這些因

素在恢復初期很難滿足，包括：超高壓線路充電功率造成持續(xù)工頻

過電壓和機組自勵磁；在小系統(tǒng)中超高壓線路操作造成的暫態(tài)過電

壓；向大型變壓器充電時的磁涌造成的動態(tài)過電壓；小系統(tǒng)短路電

流不足使保護動作可靠性減少等。由于這些原因，超高壓電網的恢

復往往需要在一部分大機組恢復后才能恢復，但大機組的穩(wěn)定運行

受負荷恢復情況影響很大，后者往往需要相當長的時間。因此，對

核電站廠外電源的恢復并不容易，需要周密的安排。恢復計劃也應

包括線路搶修安排，一旦核電站所有出線受到破壞，應最優(yōu)先搶修

至少一回線路。

2.5建立可靠的溝通機制確保電網和核電站協(xié)調工作

根據WANO的經驗和各國電網的運行經驗，在電網和核電站間建

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