一种变频器四用一热备系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种变频器四用一热备系统及其控制方法，包括四条支路，每一条支路包括母线

【技术实现步骤摘要】
一种变频器四用一热备系统及其控制方法


[0001]本专利技术主要涉及核能领域电气控制技术，尤其涉及一种变频器四用一热备系统及其控制方法
。

技术介绍

[0002]国内核电站某型号堆型，单堆配置有4台反应堆冷却剂泵
(Reactor Coolant Pump
，下文简称
RCP
或主泵
)
，主泵所属一回路工艺系统图参见图
1。
[0003]该系统包括：第一
、
第四主泵4～7分别沿第一～第四主回路冷段管道
10
～
13
，将一回路冷却水
(
剂
)
提升进反应堆压力容器1，并分别从第一主回路热段管道
8、
第二主回路热段管道9流出，分别进入第一蒸汽发生器
2、
第二蒸汽发生器
3。
[0004]从反应堆压力容器1中核燃料裂变产生的热能，经过第一
、
二蒸汽发生器2～3时，被第一
、
二蒸汽发生器2～3二回路的水通过热交换带走热量，所带走的热量被送入常规岛汽轮机发电
。
[0005]第一
、
二主泵4～5悬挂在第一蒸汽发生器2下方，第三
、
四主泵6～7悬挂在第二蒸汽发生器3下方，第一蒸汽发生器
2、
第二蒸汽发生器3在反应堆压力容器1两边对称布置
。
在反应堆冷却剂系统
(
一回路
)
中，四台主泵的作用即是提供一回路水循环的动力
。
由于主泵采用屏蔽电机驱动，主泵需要一定的转速来确保反应堆压力容器1中的反应热能充分
、
及时带走，并维持核反应持续稳定进行
。
当某台主泵转速明显下降或停止运行，一回路系统将会产生不稳定，严重时会导致停机
、
停堆
。
[0006]具体的，在第一至第四主泵4～7分别完成各自独立启动后，需要按照一回路工艺控制的要求，同步运行
(
即转速同步升降
)。
当一台主泵电源
(
特别是变频器
)
无论什么原因故障，都将影响反应堆冷却剂系统的安全运行
。
因此，提高主泵变频器的运行可靠性是必要的，这涉及电气一次系统供电可靠性，也涉及主泵控制系统的操控可靠性
。
[0007]图2给出了4台主泵电气一次原始接线图
。
[0008]其中，四台主泵电源供电方式相同，具体为：厂用电系统
50Hz,10.5kV
四条母线
20
～
23
，分别经过主泵馈线断路器
24
～
27、
变频器
28
～
31、
主泵断路器
A
组
32
～
35、
主泵断路器
B
组
36
～
39
，向第一至第四主泵4～7供电，每一主泵电机的额定电源为
60Hz,6.9kV。
[0009]主泵正常供电方式下，以单台第一主泵4为例，通过
50Hz,10kV
母线
20、
第一主泵馈线断路器
24、
第一主泵变频器
28、
第一主泵断路器
132、
第一主泵断路器
236
，向第一主泵4供电
。
[0010]机组运行阶段，主泵变频器成组供电方式，四台主泵4～7电源配置部分同时供应
。
[0011]每台变频器
28
～
31
均包括移相整流变压器
、IGBT
功率单元
、
控制系统和内水冷系统等
。
[0012]为确保故障状态下主泵能与电源系统可靠分断，变频器
28
～
31
与四个主泵4～7之间的主泵断路器
B
组
36
～
39、
主泵断路器
A
组
32
～
35
为串联式，这些断路器均为
1E
级设备，满足核安全级
。
[0013]在该一回路工艺系统中，变频器的作用包括：一是变频，将厂用电系统
50Hz
电源变为主泵电机运行需要的
60Hz
工作电源
(
主泵电机额定输入频率
)
；二是变压，将厂用电系统
10.5kV
电源变为主泵电机需要的
6.9kV
工作电源
(
主泵电机额定输入电压
)
；三是实现主泵的平滑启动，转速调节性能更加灵活
。
[0014]从图2可以看出，针对四台在运主泵及与其对应的主泵变频器，无论什么原因导致的变频器故障并退出运行，都将导致故障变频器所供电的主泵失去驱动，直接影响反应堆冷却剂系统的安全运行
。
因此，变频器的可靠性很大程度上影响了主泵和反应堆冷却剂系统的运行可靠性
。
[0015]在机组启动和运行期间，变频器
28
～
31
是主泵电机的唯一电源
。
主泵选用
6.9KV,60Hz
屏蔽电机驱动
。
四台主泵电机分别接入
10.5KV,50Hz
厂用电系统，由对应的变频器一对一驱动
。
为了实现协调控制，变频器
28
～
31
与核电厂仪控系统
(PLS
，
Plant Control System
，本专利技术中又称冗余主机
40)、
相关断路器之间有控制接口
(
原始接口图见图
3)。
其中，主泵变频器
28
～
31
与仪控系统的冗余主机
40
之间通过
Profibus DP
协议光纤
41
连接；主泵馈线断路器
24
～
27
向主泵变频器
28
～
31
反馈断路器分合闸位置状态信号；主泵变频器
28
～
31
向主泵馈线断路器
24
～
27
发出分合闸指令
。
[0016]机组启动运行时，四台变频器
28
～
31
在分别完成各自启动后成组运行
。
四台变频器
28
～
31
驱动各自第一至第四主泵4～7成组同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变频器四用一热备系统，包括四条支路，所述每一条支路包括母线
、
主泵馈线断路器
、
主泵变频器
、
主泵和两组主泵断路器，其特征在于，所述系统进一步包括：热备支路，包括热备变频器和热备变频器馈线断路器，所述热备变频器通过所述热备变频器馈线断路器连接任一条母线；四个主泵变频器出口断路器，分别连接于所述四条支路中任一支路的所述主泵变频器和所述主泵断路器之间；连锁切换装置，连接于所述热备变频器和所述出口断路器的输出端之间，根据冗余主机的指令将所述热备支路接入所述四条支路任一支路中
。2.
根据权利要求1所述的一种变频器四用一热备系统，其特征在于，所述热备变频器的控制策略特征包括，所述四条支路中的在运变频器与所述热备变频器之间进行相互切换，而不影响所述主泵及所述反应堆冷却剂工艺系统安全稳定运行
。3.
根据权利要求1所述的一种变频器四用一热备系统，其特征在于，所述热备变频器的电气结构
、
电气参数
、I/O
信号和控制策略，与所述四条支路中的变频器基本相同，所述热备变频器与所述冗余主机之间通过
Profibus DP
协议光纤通讯
。4.
一种变频器四用一热备控制方法，应用权利要求1所述的热备系统，其特征在于，所述热备变频器的控制方法包括：步骤1，所述热备变频器进行“预充电”，并进入“热备就绪”状态；步骤2，所述冗余主机监控判断哪一条主泵支路的在运变频器发生故障
。
如果无故障继续监控其状态，如果发生故障转入步骤3；步骤3，所述故障支路上的出口断路器分闸，所述冗余主机指令所述连锁切换装置动作，将所述热备变频器与所述故障支路接通；步骤4，所述热备变频器启动并锁相跟踪，锁相跟踪成功后驱动所述故障支路的主泵；步骤5，热备变频器恢复热备用
。
所述冗余主机在所述故障支路消除故障后，指令原故障变频器恢复投入运行，并控制所述热备变频器退出并恢复所述“热备就绪”状态
。5.
根据权利要求4所述的一种变频器四用一热备控制方法，其特征在于，所述步骤4中进一步包括，自所述故障支路上的出口断路器分闸信号发出，所述冗余主机指令所述热备变频器自动启动并锁相跟踪，直至成功后接管所述故障支路的主泵所需要的时间小于反应堆冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴放，孙志强，李建伟，陆佩芳，张雪华，陈腾飞，张瑞泉，齐伦，王婷，朱玉璧，刘旺，王睿虹，张健，连海涛，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：