基于无刷发电机的反应堆控制棒驱动机构电源制造技术

本实用新型专利技术属于核电站控制棒驱动机构用电源技术领域，具体涉及一种基于无刷发电机的反应堆控制棒驱动机构电源，目的是提供一种结构简单、性能可靠，能满足核电厂运行要求的反应堆控制棒驱动机构电源。其特征在于：它包括两套电动机－飞轮－发电机组（１）、控制柜、配电柜和电动机断路器；电动机－飞轮－发电机组通过电动机断路器与外部３８０ＶＡＣ连接，通过发电机断路器向负载供电；控制柜实现电动机－飞轮－发电机组的保护和工作状态控制；配电柜实现负载的配电。本实用新型专利技术的有益效果是：１．采用无刷发电机可以避免有刷电机在系统运行过程中的电刷磨损，避免因为电刷磨损引起的非故障停机；２．提高了机组运行的稳定性和电站运行的经济性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于核电站控制棒驱动机构用电源
，具体涉及一种基于无刷 发电机的反应堆控制棒驱动机构电源。
技术介绍
核电站控制棒驱动机构电源(编码为RAM系统)是经过隔离并独立于厂用电源的 系统，专门为反应堆控制棒驱动机构供电。为了确保核电站安全可靠运行，要求该系统按规 定参数长期连续运转，并在厂用电源短时失电时能够维持供电，在异常状况下能够自我保 护。迄今为止，我国所有核电厂中基于发电机的控制棒驱动机构电源系统，全部采用 进口国外早年设计的老式产品。而国外制造的控制棒驱动机构电源系统采用有刷发电机， 但是由于电刷的磨损，不仅需要定期维护，而且带来故障隐患，有可能造成机组的意外停 机。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构简单、性能可靠，能满足核电厂运行要求的基 于无刷发电机的反应堆控制棒驱动机构电源。本技术是这样实现的一种基于无刷发电机的反应堆控制棒驱动机构电源，两套电动机_飞轮_发电机 组、配电柜和电动机断路器，电动机_飞轮-发电机组通过电动机断路器与外部380VAC连 接，通过发电机断路器向负载供电；配电柜实现负载的配电；它还包括控制柜；控制柜实现 电动机_飞轮-发电机组的保护和工作状态控制。如上所述的电动机_飞轮-发电机组包括异步电动机、惯性飞轮和无刷发电机， 惯性飞轮与异步电动机和无刷发电机的转子同轴固定连接；异步电动机的定子绕阻与电动 机断路器的另一端连接，异步电动机的轴与飞轮的一端连接，它在线电压为380VAC、频率为 50Hz的交流电压的驱动下转动，带动惯性飞轮和无刷发电机转动；惯性飞轮的另一端与无 刷发电机相连接，它保证整个驱动轴的转动部件具有足够的转动惯量，当异步电动机失电 不超过1. 2秒时，确保发电机输出电压的跌落不超过10%和输出频率跌落不超过12% ；无 刷发电机的输出端与发电机断路器的一端连接，它在异步电动机和惯性飞轮的带动下转动 发电。如上所述的异步电动机额定功率的为132kW、额定电压为三相380VAC、额定频率 为50Hz、同步转速为1500rpm ；惯性飞轮的转动惯量> 302Kg -m2 ；无刷发电机的输出电压为 额定线电压260VAC、额定频率50Hz的三相交流电，无刷发电机的额定视在功率为400KVA， 额定有功功率为100KW，负载功率因数为0. 25 ；所述的整个驱动轴的转动部件包括电动机 转子、飞轮和发电机转子。如上所述的控制柜包括2个单发电机组控制柜和1个公共控制柜；所述的单机组控制柜控制单发电机组的启动、停止，采集无刷发电机励磁回路励磁电压、励磁电流，无刷 发电机输出端母线的输出电压、输出电流，并进行显示；它还实现电动机_飞轮-发电机组 故障信号的采集以及保护；所述的公共控制柜实现双机组的并机、解列，电动机-飞轮-发 电机组母线故障信号采集以及无刷发电机保护。如上所述的保护动作包括差分保护、失磁保护、逆功率保护、过流保护、断路器故 障和系统欠频保护。如上所述的单机组控制柜包括保护继电器、中间继电器、PLC控制器、显示装置、断 路器开关、变压器和辅助电源；保护继电器包括失磁保护继电器、欠压保护继电器、逆功率保护继电器、过流保护 继电器和差分保护继电器；失磁保护继电器与无刷发电机励磁回路和PLC控制器相连接，通过安装在励磁回 路中的分流器采集无刷发电机励磁回路励磁电流，向PLC控制器发送励磁回路励磁电流是 否正常信号；当无刷发电机励磁回路电流低于设定值时，失磁保护继电器动作，PLC控制器 采集到失磁保护继电器动作信号后，经逻辑符合后实现失磁保护，失磁保护动作为断开故 障发电机组的发电机断路器；欠压保护继电器的输入触点与变压器的输出端连接，输出触点和PLC控制器相连 接，欠压保护继电器采集无刷发电机输出端母线的输出电压，当发电机输出端母线的输出 电压信号低于设定值时，欠压保护继电器动作，PLC控制器采集到欠压保护继电器动作信号 后，经逻辑符合后实现欠压保护，欠压保护为断开故障发电机组的发电机断路器；逆功率保护继电器的输入触点与电流互感器的输出端和变压器的输出端连接，继 电器的输出触点和PLC控制器连接，它采集电流互感器输出的电流信号和无刷发电机输出 端母线的输出电压，进行逆功率检测；当逆功率继电器检测到电动机-飞轮-发电机组的逆 功率信号后，逆功率保护继电器动作，PLC控制器采集到逆功率保护继电器动作信号后，经 逻辑符合后实现逆功率保护，保护动作为断开故障机组的发电机断路器，将出现逆功率的 机组从母线解列；过流保护继电器的输入触点与电流互感器的输出端连接，继电器的输出触点和 PLC控制器连接，它采集电流传感器输出的电流信号，进行过流检测；当电流传感器输出的 电流信号超过设定值时，过流保护继电器动作，PLC控制器采集到过流保护继电器动作信号 后，经逻辑符合后实现过流保护，保护动作为断开故障机组的发电机断路器；差分保护继电器的两个输入触点分别与安装在无刷发电机定子公共端及输出端 母线的电流互感器的输出端连接，差分保护继电器的输出触点和PLC控制器连接；它采集 无刷发电机定子绕组两端的电流信号，进行差分检测；当无刷发电机定子绕组两端电流不 平衡量超过设定值时，差分保护继电器动作，PLC控制器采集到差分保护继电器动作信号 后，经逻辑符合后实现无刷发电机差分保护，保护动作为断开故障机组的发电机断路器；变压器的输入端与隔离开关的另一端相连接，用于将无刷发电机输出端母线的电 压转换成保护继电器输入信号允许的电压；显示装置与无刷发电机励磁回路励磁绕组输出端、安装在无刷发电机励磁回路上 的分流器的输出端、安装在无刷发电机输出端母线上的电流互感器的输出端和隔离开关连 接，用于显示采集到的无刷发电机励磁回路励磁电流、励磁电压、无刷发电机输出端母线上的电流和电压； 电动机断路器开关与PLC控制器相连，它向PLC控制器送入允许断开或闭合电动 机断路器的信号；它在操作人员的操作下闭合或断开；当电动机断路器开关闭合时，启动 电动机；当开关断开时，停止异步电动机；发电机断路器开关与PLC控制器相连，它向PLC 控制器送入允许断开或闭合发电机断路器的信号；它在操作人员的操作下闭合或断开； 中间继电器实现断路器开关状态、断路器状态以及PLC控制器I/O端口口的扩展， 包括容量扩展和数量扩展，同时实现从24V控制信号到48V控制信号的转换；实现机组保 护、本机状态显示和本控制柜状态信号输出；辅助电源为单机组控制柜内各器件供电；PLC控制器接收来自保护继电器的触点信号、断路器开关状态信号、断路器状态信 号以及其它控制柜状态信号，根据设定程序运行，进行逻辑符合判断，向外发出控制信号， 控制1套电动机-飞轮-发电机组的启动、停止，当保护继电器动作时向外输出相应的保护 控制信号和报警信号，实现电动机_飞轮-发电机组故障信号的采集以及保护，保护动作包 括组差分保护、失磁保护、逆功率保护、过流保护、断路器故障和系统欠频保护；所述的其它 控制柜状态信号包括公共控制柜总线欠频控制信号、公共控制柜发电机并机允许信号和另 一单机控制柜发电机开关状态及发电机断路器状态信号。如上所述的包括保护继电器、同步继电器、中间继电器、PLC控制器、显示装置、断 路器开关和辅助电源；保护继电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无刷发电机的反应堆控制棒驱动机构电源，两套电动机－飞轮－发电机组（１）、配电柜和电动机断路器，电动机－飞轮－发电机组（１）通过电动机断路器与外部３８０ＶＡＣ连接，通过发电机断路器向负载（６）供电；配电柜实现负载（６）的配电；其特征在于：它还包括控制柜；控制柜实现电动机－飞轮－发电机组（１）的保护和工作状态控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何力，尹小龙，赵海江，张前平，崔晨光，张波，万海生，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]