1壓水堆核電廠孤島運行操作技術(shù)要求本文件規(guī)定了壓水堆核電廠孤島運行的識別準(zhǔn)則、操作技術(shù)要求以及相應(yīng)的涉網(wǎng)管控要求。本文件適用于運行階段壓水堆核電廠。2.規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T35683GB/T37549NB/T33013核電廠常規(guī)島(壓水堆)汽輪機規(guī)范大型核電發(fā)電機變壓器組繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范分布式電源孤島運行控制規(guī)范壓水堆核電廠廠用電系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則EJ383壓水堆核電廠反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)設(shè)計瞬態(tài)規(guī)定3.術(shù)語和定義GB/T37549和NB/T33013中關(guān)于孤島運行的定義，及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.孤島運行islandoperation當(dāng)核電廠外側(cè)廠外電網(wǎng)故障時，使得反應(yīng)堆機組與外電網(wǎng)分離，反應(yīng)堆機組繼續(xù)單獨為廠用設(shè)備供電（約5-10%滿功率）的一種運行方式。該運行方式旨在電網(wǎng)故障時避免反應(yīng)堆緊急停堆，從而保證反應(yīng)堆安全重要功能（反應(yīng)性控制、冷卻劑水裝量、余熱導(dǎo)出、乏燃料水池冷卻、電源可靠性和安全殼完整性）不喪失。3.2.自動降功率定值A(chǔ)utomaticpowerreductionsettingvalue汽機旁路系統(tǒng)運行時，汽機負(fù)荷不能再代表二回路總負(fù)荷。在這種情況下，反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計一個功率定值，孤島運行后，反應(yīng)堆功率即自動快速下降至此功率定值附近。反應(yīng)堆產(chǎn)生大于汽機負(fù)荷的功率，以便機組與電網(wǎng)再次連接時快速跟蹤汽機負(fù)荷的增加，此數(shù)值稱為自動降功率定值。3.3.汽輪機旁路排放系統(tǒng)Turbinebypassdischargesystem當(dāng)汽輪機負(fù)荷銳減（如孤島運行、汽輪機脫扣）時，反應(yīng)堆的功率控制不能像汽輪機負(fù)荷的變化那樣快，瞬時出現(xiàn)堆功率與汽輪機負(fù)荷的不一致。這時，汽輪機旁路排放系統(tǒng)投入，反應(yīng)堆提供一個“人為”的負(fù)荷，維持一回路和二回路的功率平衡，從而避免反應(yīng)堆系統(tǒng)的溫度和壓力超過保護(hù)閾值，確保核電站的安全。24.設(shè)計總要求壓水堆核電廠機組設(shè)計上能承受100%Pn滿功率運行時發(fā)生孤島運行的瞬態(tài)過程，因此孤島運行要求如下：a)一回路壓力不能達(dá)到穩(wěn)壓器的安全閥打開的閾值；b)蒸汽發(fā)生器的壓力不能達(dá)到蒸汽大氣排放閥的打開閾值；c)汽輪機不發(fā)生超速（未到超速停機定值）；5.識別準(zhǔn)則對于壓水堆核電廠，孤島運行指由于某種原因超高壓斷路器斷開，機組與電網(wǎng)解列，交流發(fā)電機繼續(xù)向機組廠用設(shè)備供電的一種工況。此時電廠的主要特征是汽機未停機但負(fù)荷只剩下廠用電負(fù)荷，反應(yīng)堆一回路功率變?yōu)樽詣咏倒β识ㄖ?，汽輪機旁路排放系統(tǒng)投入運行，控制棒、穩(wěn)壓器、蒸汽發(fā)生器等調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入響應(yīng)，確保反應(yīng)堆、汽輪發(fā)電機等重要設(shè)備趨于安全穩(wěn)定運行。在反應(yīng)堆功率和其他重要參數(shù)在自動控制狀態(tài)下，必須密切監(jiān)視控制系統(tǒng)的自動動作，主要監(jiān)視一回路堆功率、一回路壓力、穩(wěn)壓器水位、汽輪機旁路排放系統(tǒng)動作情況、蒸汽發(fā)生器水位等，必要時手動干預(yù)。孤島運行成功后，機組最后應(yīng)該達(dá)到如下穩(wěn)定狀態(tài)：a)反應(yīng)堆熱功率穩(wěn)定在自動降功率定值附近；b)汽輪發(fā)電機功率為廠用電功率；c)控制棒下插到一回路功率對應(yīng)的棒位；d)穩(wěn)壓器水位和壓力等于整定值；e)蒸汽發(fā)生器水位和壓力等于整定值。6.技術(shù)指南6.1.孤島運行系統(tǒng)響應(yīng)6.1.1電功率變化發(fā)電機與電網(wǎng)解列，帶廠用電負(fù)荷。廠用電負(fù)荷一般為5-10%Pn左右，因此電功率突然下降到5-10％Pn左右。6.1.2汽輪機的蒸汽流量由于電功率突然下降到5-10％Pn左右的廠用電負(fù)荷，汽機超速，高壓缸進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥快速關(guān)閉。在實際情況下，因為低負(fù)荷時汽水循環(huán)效率和汽機內(nèi)效率均下降，汽機的蒸汽流量最后穩(wěn)定在大于電功率穩(wěn)定值對應(yīng)的百分比以上的某個值。6.1.3汽機轉(zhuǎn)速開始時，汽機超速（動力矩大于阻力矩）。由于汽機轉(zhuǎn)速控制器和加速度計修正使調(diào)節(jié)閥暫時關(guān)閉，汽機轉(zhuǎn)速在上升到某個小于超速保護(hù)值后，又回到初始轉(zhuǎn)速定值。6.1.4控制棒位置3功率棒下插至自動降功率定值對應(yīng)的棒位值，控溫棒則根據(jù)一回路溫度與整定值的偏差調(diào)節(jié)到預(yù)定范圍位置內(nèi)。6.1.5中子通量由于汽機超速，發(fā)電機輸出的頻率上升，主冷卻泵轉(zhuǎn)速突增，短時間內(nèi)改變了一回路內(nèi)冷水和熱水的比例分布。主冷卻泵至堆芯之間管段的冷水被快速地壓入堆芯，使堆芯下部的冷水比例在很短時間內(nèi)有所增加，堆芯慢化劑溫度降低，引入少量正反應(yīng)性；另外，流速突增，燃料表面溫度有所下降，由于多普勒效應(yīng)引入少量正反應(yīng)性，使得堆芯中子通量在瞬間內(nèi)高于額定值。隨后，控制棒快速下插，中子通量也就急劇下降，最終下降到功率定值對應(yīng)的中子通量。6.1.6一回路平均溫度在甩負(fù)荷后的幾秒鐘內(nèi)，電功率瞬間下降到廠用電負(fù)荷，堆功率仍在100％Pn（或開始有所下降而蒸汽旁路排放閥還沒有來得及全部打開，使得一回路平均溫度上升。隨后，由于控制棒快速下插，堆功率迅速下降，溫度開始快速下降。而蒸汽旁路排放閥的快速打開，又使得溫度進(jìn)一步降低。最后在蒸汽旁路排放閥的調(diào)節(jié)下，一回路平均溫度和整定溫度一致。6.1.7蒸汽旁路排放系統(tǒng)流量甩負(fù)荷開始時，電功率瞬間下降到廠用電負(fù)荷，一回路平均溫度上升，使得蒸汽旁路排放閥全部快速打開，然后在溫差逐漸減小，蒸汽旁路排放閥逐漸關(guān)小。即蒸汽旁路排放系統(tǒng)流量始終接近反應(yīng)堆功率與汽機負(fù)荷流量之差。6.1.8穩(wěn)壓器壓力在甩負(fù)荷后幾秒鐘內(nèi)，水位上升較快，穩(wěn)壓器壓力也快速上升（活塞效應(yīng)），穩(wěn)壓器噴淋閥開啟；隨后穩(wěn)壓器水位開始下降，加上噴淋仍在繼續(xù)，穩(wěn)壓器壓力急劇下降；壓力下降，逐步使得噴淋停止，加熱器投入，但水位迅速下降，對壓力的影響較大，使壓力快速下降；隨后，水位變化緩慢，加熱器的作用使壓力逐漸上升，最終穩(wěn)定在整定值附近。6.1.9蒸汽發(fā)生器水位甩負(fù)荷后瞬間，蒸汽發(fā)生器壓力快速上升，使蒸汽發(fā)生器水中的汽泡被迅速壓縮。隨后，蒸汽發(fā)生器壓力又快速下降（由于蒸汽旁路排放系統(tǒng)閥門開啟），使蒸汽發(fā)生器水位又快速恢復(fù)到原來的水位，并繼續(xù)升高到整定值以上。隨后，一回路溫度下降，給水變冷（抽汽減少）所產(chǎn)生的冷水效應(yīng)也顯露出來，使蒸汽發(fā)生器水位因水嚴(yán)重收縮而下降。之后，由于一回路溫度變化緩慢，冷水效應(yīng)也隨著時間和蒸汽發(fā)生器中絕對水量的增加而消失，水位開始回升。最后，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用，水位穩(wěn)定在整定值附近。6.2.孤島運行操作及風(fēng)險控制6.2.1孤島運行操作細(xì)則在反應(yīng)堆功率和其他重要參數(shù)在自動控制狀態(tài)下，必須密切控制系統(tǒng)的自動動作。當(dāng)系統(tǒng)自動動作完成后，反應(yīng)堆操縱員需進(jìn)行如下操作（部分操作需在自動動作期間核實確認(rèn)）：一回路操縱員關(guān)注自動降功率定值生成以及功率變化，做好部分控制棒提至堆頂?shù)念A(yù)期以及干預(yù)準(zhǔn)備，具體包括：a)檢查反應(yīng)堆仍在功率運行模式，自動降功率定值已生成，控制棒正常動作；4b)如果部分控制棒存在提至堆頂?shù)内厔?，則通過調(diào)節(jié)硼濃度的方式補償反應(yīng)性，以確保控制棒在合適的位置，保證其設(shè)計控制能力；c)關(guān)注一回路毒物變化并控制核功率水平，避免進(jìn)入主給水調(diào)節(jié)閥大小閥切換區(qū)間導(dǎo)致蒸發(fā)器水位控制困難；d)關(guān)注堆芯上下部功率分布，控制軸向功率偏差在合適的位置；e)檢查穩(wěn)壓器壓力穩(wěn)定在整定值附近，必要時手動投入穩(wěn)壓器電加熱器或穩(wěn)壓器噴淋閥控制一回路壓力；f)檢查穩(wěn)壓器水位自動動作正常，必要時手動調(diào)節(jié)上充流量穩(wěn)定穩(wěn)壓器水位。二回路操縱員關(guān)注蒸發(fā)器水位、汽機狀態(tài)以及二回路系統(tǒng)動作響應(yīng)，手動干預(yù)除氧器壓力以保持除氧器壓力穩(wěn)定和蒸發(fā)器水位穩(wěn)定，具體包括：a)檢查主變高壓側(cè)斷路器跳開，發(fā)電機出口斷路器合閘，汽輪機未跳閘；b)檢查汽機旁路排放系統(tǒng)排放閥開啟；c)密切監(jiān)視汽機運行狀態(tài)、發(fā)電機出口電壓和頻率；d)待電網(wǎng)故障消除后，重新通過500kV開關(guān)并網(wǎng)，升負(fù)荷；e)重點關(guān)注蒸汽發(fā)生器水位，必要時手動干預(yù)，避免反應(yīng)堆停堆；f)關(guān)注二回路給水運行情況，除氧器液位、凝汽器水位和真空、高低加液位、軸封壓力、氫油壓差、汽水分離再熱系統(tǒng)運行情況等，并及時干預(yù)。6.2.2孤島運行風(fēng)險a)風(fēng)險：汽機調(diào)節(jié)保護(hù)失靈，引起汽輪機超速。應(yīng)對措施：專人監(jiān)視汽機參數(shù)和報警，一旦出現(xiàn)異常，及時停機。b)風(fēng)險：汽輪機長期低負(fù)荷運行，容易造成低壓轉(zhuǎn)子葉片的沖蝕，降低葉片壽命。應(yīng)對措施：監(jiān)視汽機參數(shù)，一旦參數(shù)惡化，及時停機；處理故障并盡快進(jìn)行同期并網(wǎng)操作。c)風(fēng)險：二回路除氧器壓力波動等導(dǎo)致蒸發(fā)器水位波動，可能導(dǎo)致停堆。應(yīng)對措施：專人關(guān)注蒸發(fā)器水位，手動控制除氧器壓力、蒸汽發(fā)生器水位等。d)風(fēng)險：自動降功率定值生成有誤，引起控制棒或蒸汽旁路排放閥門響應(yīng)異常，導(dǎo)致一二回路功率不匹配。應(yīng)對措施：瞬態(tài)變化過程中及時進(jìn)行自動動作確認(rèn)，如自動動作異常及時手動干預(yù)。e)風(fēng)險：溫控棒超出設(shè)計棒位，失去設(shè)計調(diào)節(jié)作用。應(yīng)對措施：及時通過干預(yù)控制棒以及調(diào)硼使控制棒返回要求范圍內(nèi)。f)風(fēng)險：孤島運行期間汽機異常，導(dǎo)致失去主廠外電源。應(yīng)對措施：廠外電系統(tǒng)切至輔變運行，機組進(jìn)入失去主外電源事故規(guī)程控制機組狀態(tài)。6.3.孤島運行的規(guī)范要求汽輪機低負(fù)荷運行時低壓缸排汽濕度大，如長時間低負(fù)荷運行，容易造成低壓轉(zhuǎn)子葉片的沖蝕，降低葉片壽命。當(dāng)機組由于異常進(jìn)入孤島運行時，低負(fù)荷葉片水蝕會加劇，因此不建議經(jīng)常在該負(fù)荷段內(nèi)運行。若不能明確找到并處理甩孤島的故障，建議后撤停機。對于運行技術(shù)規(guī)格書而言，要保證瞬態(tài)后溫控棒在規(guī)定的限值以上，功率控制棒在標(biāo)定曲線以上。6.4.孤島運行后的機組走向若能馬上找到并處理導(dǎo)致機組孤島運行的故障，則準(zhǔn)備再同期并網(wǎng)，通過超高壓斷路器進(jìn)行并網(wǎng)。若不能馬上找到并處理孤島運行的故障，則要求各專業(yè)密