一种用于核电机组的安全变频电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于核电机组的安全变频电源系统，包括给水泵汽轮机、第一齿轮箱、第二齿轮箱、给水泵、发电机、转换开关、变频母线和工频母线；其中，所述给水泵汽轮机的主轴通过所述第一齿轮箱与所述给水泵的驱动轴的一端相连，所述给水泵的驱动轴的另一端通过所述第二齿轮箱与所述发电机的驱动轴连接，所述发电机的输出端通过所述转换开关分别连接至所述变频母线和所述工频母线；所述给水泵汽轮机的进气口通过核电机组的主蒸汽管道连接至核电机组的蒸汽发生器。本发明专利技术利用堆芯的余热来加热给水，可以充分导出堆芯的余热，保证了反应堆的安全，还可以应急为核电机组的厂用供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全电源系统，尤其涉及一种用于核电机组的安全变频电源系统。
技术介绍
在核电生产运行的过程中，机组通常需要大量的辅机来维持核电一、二回路基本的汽水动力循环，包括主泵、凝结水泵、主给水泵等等。这些辅机的供电一般来自厂用电，核电机组的厂用电大多是由机组的发电机供应；当机组的发电机停运时，厂用电则由超高压电网经过主变压器降压进行供电。压水堆核电站的厂用电率一般为6.5％左右，比同容量的火电机组要低，但是核电机组对厂用电的要求很高，在外电源失电、一回路失水等事故工况下，厂用电要能确保压水堆安全停闭，机组辅机正常工作一段时间并带走堆芯的余热。为此，目前的核电机组在厂用电设计中必须遵循核电厂的安全准则，保持系统、设备的多重性和独立性。核电机组通常应设有两个独立的外部电源，包括主电网和辅助电网，在主电网出现故障的情况下，辅助电网能够在3秒内通过辅助变压器恢复供电。当主电网和辅助电网皆因故障崩溃停运后，系统全部停电，核电机组失去全部外部电源。此时，电网将实施“黑启动”方案，核电机组配有的两台应急柴油发电机将通过两段专设的安全设施防护母线连接到厂用电网，确保压水堆安全停运时对电源的最低限度的需要。由于柴油发电机自启动到带全负荷运行需一定的时间，在一、二回路的辅机恢复供电之前，堆芯的余热会不断的积聚，若不能及时的导出这些余热，则有堆芯融化的风险，会产生重大的安全隐患。若应急柴油发电机出现故障，短时间内无法恢复核电机组的厂用供电，则会发生严重的安全事故。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种用于核电机组的安全变频电源系统，该系统利用堆芯的余热来加热给水，可以充分导出堆芯的余热，保证了反应堆的安全，还可以应急为核电机组的厂用供电。技术方案：本专利技术所述的安全变频电源系统，包括给水泵汽轮机、第一齿轮箱、第二齿轮箱、给水泵、发电机、转换开关、变频母线和工频母线；其中：所述给水泵汽轮机的主轴通过所述第一齿轮箱与所述给水泵的驱动轴的一端相连，所述给水泵的驱动轴的另一端通过所述第二齿轮箱与所述发电机的驱动轴连接，所述发电机的输出端通过所述转换开关分别连接至所述变频母线和所述工频母线；所述给水泵汽轮机的进气口通过核电机组的主蒸汽管道连接至核电机组的蒸汽发生器。进一步的，所述变频母线与核电机组的辅机的电源接口相连接。所述工频母线与核电机组的辅机的电源接口相连接。进一步的，所述给水泵汽轮机的进气口还通过核电机组高压缸抽汽管道连接至核电机组的主汽轮机。进一步的，所述给水泵汽轮机的进汽口与所述高压缸抽汽管道之间设有第一进汽阀门。所述给水泵汽轮机的进汽口与所述主蒸汽管道之间设有第二进汽阀门。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：1、本专利技术主要用于核电机组失去全部外部电源的事故工况下，利用堆芯的余热来加热给水，可以充分导出堆芯的余热，保证了反应堆的安全。2、本专利技术通过转换开关可以随时切换发电机的供电线路，当外部电网出现故障，可以立即切换至安全变频电源系统保障厂用电的供给，避免了在失去全部外部电源的事故工况下，核电机组所存在的安全隐患，具有极强的实用性。3、本专利技术通过调节给水泵汽轮机进口阀门的开度可以改变给水泵汽轮机的转速，实现发电机的变频操作，提高对机组各负载供电的稳定性和安全性。附图说明图1是本实施例的结构示意图；图2是本实施例中发电机的电力连接示意图；图3是本实施例的工作流程示意图。具体实施方式如图1和图2所示，本实施例包括给水泵汽轮机101、第一齿轮箱102、第二齿轮箱103、给水泵104、发电机105、转换开关106、变频母线107和工频母线108。如图1所示，给水泵汽轮机101的主轴通过第一齿轮箱102与给水泵104的驱动轴的一端相连，给水泵104的驱动轴的另一端通过第二齿轮箱103与发电机105的驱动轴连接。如图2所示，发电机105的输出端通过转换开关106分别连接至变频母线107和工频母线108，变频母线107和工频母线108都与核电机组的辅机109的电源接口相连接，通过转换开关106可以随时切换发电机105的供电线路，当外部电网出现故障，可以立即切换至安全变频电源系统保障厂用电的供给，避免了在失去全部外部电源的事故工况下，核电机组所存在的安全隐患，具有极强的实用性。如图3所示，给水泵汽轮机101的进气口通过核电机组的高压缸抽汽管道110连接至核电机组的主汽轮机，主汽轮机连接核电机组的主发电机，给水泵汽轮机101的进气口还通过核电机组的主蒸汽管道111连接至核电机组的蒸汽发生器，给水泵汽轮机101的排气口连接至凝汽器。给水泵汽轮机101的进汽口与高压缸抽汽管道110之间设有第一进汽阀门112。给水泵汽轮机101的进汽口与主蒸汽管道111之间设有第二进汽阀门113。第一进汽阀门112和第二进汽阀门113可通过调节给水泵汽轮机进口阀门的开度可以改变给水泵汽轮机的转速，实现发电机的变频操作，提高对机组各负载供电的稳定性和安全性。在核电机组正常运行的过程中，给水泵汽轮机101的进汽阀门112开启，进口蒸汽为来自高压缸的抽汽，给水泵汽轮机101的排汽直接通往凝汽器，核电机组的给水泵除了汽动的给水泵104工作外，还有一台电动给水泵运行以保证机组的给水。此时，安全变频电源系统中的发电机105通过转换开关106与工频母线108相连，发电机105发出的电通过变压器输送至厂用电网，安全变频电源系统处于待机状态。当核电机组处于失去全部外部电源的事故工况下，电网实施“黑启动”方案。由于电网的恢复尚需一定的时间，核电机组为保证安全性将启动安全变频电源系统。基于安全变频电源系统的安全变频方法为：步骤一：主汽轮机安全保护系统动作，核电机组开启旁路阀门，将多余的部分主蒸汽排放至凝汽器或直接开启安全阀和释放阀向空排放。此时，关闭给水泵汽轮机101的进口阀门112，开启进口阀门113。步骤二：快速切换转换开关106，将厂用电的供电侧转换至安全变频电源系统的变频母线侧107，利用发电机发电先保证厂用电的基本供给。步骤二与步骤一可以同时进行。步骤三：反应堆安全保护系统迅速动作，反应堆紧急停堆，冷却剂保持循环流动以带走堆芯余热。步骤四：启动常规岛安全保护系统，保持给水泵汽轮机101进汽阀门113的开启，将蒸汽发生器内的部分蒸汽直接通往给水泵汽轮机101，保证给水泵汽轮机101的运转，维持厂用电供电的稳定性，在需要变频电源进行变频时，可以调节进汽阀门113的开度，以此调节发电机105的输出频率，蒸汽发生器的另外一部分蒸汽根据需要可直接通过旁路系统排放至凝汽器进行凝结。步骤五：将安全变频电源系统中的给水泵汽轮机101的排汽直接通往凝汽器，同时开启凝汽器、除氧器水位补给控制系统，保持凝汽器、除氧器的水位和压力。步骤六：除氧器内的给水经给水泵汽轮机101的排汽加热后由汽动给水泵103经高压旁路系统送回至蒸汽发生器，重新与蒸汽发生器内一回路冷却剂进行热量交换产生蒸汽，然后将蒸汽通往给水泵汽轮机101维持发电机105的运转，由此建立安全变频电源系统所需的汽水循环。步骤七：安全变频电源系统持续工作，直至外部电网恢复供电。步骤八：在外部电网恢复供电以后，安全变频电源系统的转换开关106可以切换至工频母线，安全变频电源系统重新处于待机状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于核电机组的安全变频电源系统，其特征在于：包括给水泵汽轮机(101)、第一齿轮箱(102)、第二齿轮箱(103)、给水泵(104)、发电机(105)、转换开关(106)、变频母线(107)和工频母线(108)；其中：所述给水泵汽轮机(101)的主轴通过所述第一齿轮箱(102)与所述给水泵(104)的驱动轴的一端相连，所述给水泵(104)的驱动轴的另一端通过所述第二齿轮箱(103)与所述发电机(105)的驱动轴连接，所述发电机(105)的输出端通过所述转换开关(106)分别连接至所述变频母线(107)和所述工频母线(108)；所述给水泵汽轮机(101)的进气口通过核电机组的主蒸汽管道(111)连接至核电机组的蒸汽发生器。

【技术特征摘要】
1.一种用于核电机组的安全变频电源系统，其特征在于：包括给水泵汽轮机(101)、第一齿轮箱(102)、第二齿轮箱(103)、给水泵(104)、发电机(105)、转换开关(106)、变频母线(107)和工频母线(108)；其中：所述给水泵汽轮机(101)的主轴通过所述第一齿轮箱(102)与所述给水泵(104)的驱动轴的一端相连，所述给水泵(104)的驱动轴的另一端通过所述第二齿轮箱(103)与所述发电机(105)的驱动轴连接，所述发电机(105)的输出端通过所述转换开关(106)分别连接至所述变频母线(107)和所述工频母线(108)；所述给水泵汽轮机(101)的进气口通过核电机组的主蒸汽管道(111)连接至核电机组的蒸汽发生器。2.根据权利要求1所述的用于核电机组的安全变频电源系统，其特征在于：所述变频母线(107)与核电机组的辅机(109)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建明，严思伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32