核电机构电气主接线可靠化评价研究

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1、核电机构电气主接线可靠化评价研究第一章绪论1.1研究背景和研究意义受一次能源紧张的影响，我国在近20年内将大规模兴建核电站。目前我国在建核电规模居世界第一。根据国务院正式批准的《国家核电发展专题规划（2005-2020年）》，至2020年，我国的核电总装机容量将达到4000万千瓦，约占我国总装机容量的5%。实际上目前世界上很多发达国家的核电比例均远高于此，我国在2020后这一比例很大可能还会断续增长。核电将成为我国能源发展的重要战略，核电站的安全运行和高可靠性也是重要的研究课题，具有重要的意义。尤其是最近日本核电站的核辐射泄露，使得核电站的安全性和可靠性

2、问题尤其突出，引起了各国的高度重视。核电站是电力系统的重要而特殊的子系统，是电力系统的一个特殊的重要的环节，而核电站电气主接线作为核电站电力系统的重要组成部分，担任着汇集和分配核电站电能的重任，它能否正常运行关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，其可靠性对整个电力系统有着很大的影响[1-3]。核电站的单机容量很大，往往超过百万千瓦，目前世界上最大的运行核机组已经达到了175万千瓦；核机组的可用度或被迫降力运行对电站的经济效益有重大影响；核电站出线和核机组的故障频率对电网的电压和频率稳定影响也很大。核电站主接线电气设备故障可能导致一台或多台发电机组与

3、系统解列，一条或多条输电线路失去供电，从而引起系统供电容量短缺，迫使某些用户停电，在某些情况下还会造成连锁过负荷效应或系统振荡，对整个系统的安全运行构成严重威胁，甚至迫使核电站失去主网电源，对核电站安全稳定运行构成威胁。核电站对外网稳定的重要影响和对自身安全可靠的特殊要求使得核电站主接线必须尽可能地提高可靠性。可见精确地定量分析核电站主接线可靠性对核电站安全运行对于整个电力系统的安全稳定运行具有重要意义。目前我国实际工程中对电厂、变电站主接线可靠性评估绝大部分都仅限于凭借运行经验来做定性的分析，而很难对其做出可信的、准确的定量分析。而且大部分的主接线的可

4、靠性研究主要针对水电站和常规火电站，尚未见有针对核电站主接线的相关文献。实际中核电站电气主接线的可靠性评估也主要按常规的发电厂的评估算法进行评估。因此，有必要针对核电站电气主接线的可靠性进行专门的研究，开发针对核电站电气主接线可靠性评估的专门软件，以促进核电站电气主接线设计的规范化。对核电站主接线系统可靠性分析计算有以下几点目的和意义[4-6]：（2）通过对主接线设备方案进行可靠性指标的综合比较，提供可靠性分析的概率性定量指标，以此作为选择主接线最优方案的依据。（3）对已经运行的主接线，寻找可能的供电方式来选择最佳的运行方案。（4）寻找主接线系统的薄弱环

5、节，以便合理安排计划检修和采取相应对策等。1.2核电站主接线系统概况目前国内外核电站主接线系统在元件的组成上和常规的主接线系统并无差别，也是主要由断路器、母线、变压器、隔离开关、电压互感器、电流互感器以及继电保护装置等元件组成。已建和新建的核电站主接线普遍采用GIS(GasInsulatedsdash;气体绝缘组合电器)形式。GIS主要以SF6气体作为绝缘介质的电器设备，它与传统的敞开式开关站相比，具有占地面积小、运行可靠性高、维护工作量小以及与周围环境隔绝等诸多优点[7]。主接线上的元件都被封闭气体绝缘系统的密封金属壳内，大大地降低了元件的故障率和检修

6、率。由于核电站单机容量超大和对安全性能的苛刻的要求，在主接线的设计上往往不太关注其经济性而对其可靠性有更严格的要求。主接线上的元件往往采用较为昂贵、高质量的元件，保证其较低的故障率。对重要元件如主变配一般配有备用主变，保证其在检修和故障维修时不影响核机组的运行。由于核机组单机容量超大，而目前的断路器制造工艺有时候不能满足其开断电流，部分超大容量机组往往会选择核机组直接和主变串联而将发电机出口断路器放置在主变的高压侧。而核电站主接线形式，往往会采用操作相对简单而高可靠性的接线形式主要是二分之三、三分之四接线（包括分段的二分之三和三分之四接线）和双母线接线（

7、不带旁路母线）。1.3研究内容和现状目前国内外普遍认为可靠性研究科学的诞生是因为1952年美国国防部的专门调查小组AGREE(美国国防部电子设备可靠性咨询小组)为解决朝鲜战争中武器装备从太平洋东岸运输到西岸，交付部队作战使用时故障率高、维修耗费巨大的问题而取得了重要的成果。1957年AGREE发表了可靠性测量方法和标准规范，宣告了可靠性科学的诞生[8]。根据我国在1982年发布了GB3I87《可靠性基本名词术语和定义》，可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。主接线系统可靠性的研究是电力系统可靠性研究的一个重要领域。其研究的基本的方法

8、和手段和电力系统的可靠性研究的基本方法和手段大体相同。第二章核电站主接线可靠性算