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摘要： 福岛核事故后，为应对全厂失电叠加固定式应急电源共模失效的极端工况，核电厂普遍增设移动式应急柴油发电机组作为终极备用电源。本文系统阐述380V低压与6.6kV中压移动电源的功能定位、容量选型与接入方案，并详解中压移动电源车的主要设备构成、接口箱设计与性能参数要求，为核电厂应急供电系统的多样性设计提供参考。

 

一、 增设移动式应急电源的背景与功能定位

 

目前，国内核电厂的供电电源具有一定的纵深防御能力，但在严重事故下，如发生多电源共模失效，仍缺少缓解事故的终极手段。福岛核事故的经验表明，固定式应急柴油发电机组在遭受海啸、洪水等重大水淹外部事件时存在“共模故障”风险，从外部调动移动电源的可达性也存在不确定性。

1. 应急电源的标高分布与薄弱环节
以国内某核电厂为例，应急柴油发电机组布置于+0.8m标高，附加柴油发电机组及SBO柴油发电机组布置于+0.3m标高，主要中低压电气柜布置于电气厂房（标高+7.00m）。在建电站厂址标高均在8.5m以上，中低压电气柜绝对标高超过15.0m，对海啸、洪水有一定抵御能力；但柴油发电机组绝对标高约9.0m，存在水淹导致应急电源系统失效的风险。

2. 增设移动电源的双重目标
（1）380V移动应急柴油发电机组：在全厂失电工况下，SBO柴油发电机组启动后，需尽快恢复供电。增设1台长期备用电源，为水压试验泵、厂内部分测量、监视及控制负载供电，容量约400kW。在全厂失电及固定式SBO柴油发电机组不可用时，通过手动方式接入原有SBO应急母线段。
（2）6.6kV移动应急柴油发电机组：水浸后固定式附加发电机组的可用性无法保障，需增配1台6kV移动式应急柴油发电机组，加强SBO电源的可靠性和多样性。

表1  6.6kV移动式应急电源系统供电负载表

 

二、 中压移动电源系统设计与接入方案

 

以某现役核电厂为例，该厂共有两台压水堆机组，每台机组的应急供电系统由4个独立冗余通道组成（4×100%冗余度），4段6kV应急母线分别为BEA、BEB、BEC、BED。两台反应堆距离小于5km，共用一台6kV中压移动电源。

1. 系统组成
中压柴油发电机组的移动电源系统包括：6kV中压移动电源车、6kV中压移动电源接口箱（以下简称接口箱）、中压移动电源试验装置、中压开关柜、6kV中压电力电缆、电缆穿墙及防火封堵材料等。其中，中压开关柜利用6kV应急母线备用开关柜改造，其余为新增设备。

2. 电气接入方式
如图1所示，应急母线1BEA/1BEB/1BEC/1BED位于应急柴油发电机厂房内，厂房外墙上设置4套接口箱，移动电源可通过任一接口箱分别接入4段应急母线。接口箱至应急母线的电缆采用固定敷设方式沿桥架敷设，移动电源至接口箱的电缆平时存放在电源车上，使用时由操作人员快速接入。

3. 接口箱设计要求
（1）安装方式：如图2所示。挂墙式安装，下侧进线、上侧出线。进线电缆通过线耳与母排快速连接，出线电缆为固定敷设。
（2）内部结构：三相母排从左到右依次为A、B、C相，采用支撑绝缘子固定，母排间距满足安全净距要求，非连接处采用绝缘热缩套管包封。面板设高压带电显示装置。
（3）防护措施：箱体上下侧设电缆进出长孔，出厂时加密封环，拆接电缆后可重新套环防雨水。
（4）抗震类别：抗震I类，能承受5次OBE运行基准地震和1次SSE安全停堆地震。

4. 操作流程
接入前，需闭锁对应原应急柴油发电机组以防误启动，并将对应LHA/B母线正常电源进线开关锁定在隔离位。移动电源通过就地手动启动，启动投入前，除机械自保持接触器回路外，LHA/B母线下游其他所有中压接触器均位于断开位置。恢复供电后，根据工况需求和机组容量分步投入负载。厂用电恢复后，逐步退出负载、停运移动电源并恢复原有接线。

 

图1  6.6kV中压移动柴油发电机组电气接入示意图

图2  6.6kV中压移动柴油发电机组接口箱安装示意图

 

 

三、 移动电源车结构与性能要求

 

6.6kV中压移动电源车由牵引车、箱式半挂车、6kV柴油发电机组（含启动系统、燃油系统、润滑油系统、冷却系统、进气系统和降噪系统）、控制保护监测系统、中压配电系统、低压配电系统、控制电源系统、电缆及收放装置以及配套辅助设施组成，所有辅助系统完整自持、独立运行，满足GB/T 2819-1995《移动电站通用条件》要求。

1. 箱式半挂车要求
（1）满足GJB 79A-1994《厢式车通用规范》和GB/T 23336-2009《半挂车通用技术条件》。车厢具备防锈、防雨、防尘功能，配有照明、临时用电插座、油水排放出口及排污地漏。
（2）设有检修门、操作门、观察窗和工作梯。设备布置留有必要的维修和检查空间，保证大修时可操作。
（3）车体配置液压及手动机械支撑固定装置，支腿带锁定保护，可调平。
（4）箱体四角设接地螺栓，通过核电厂接地检查井与接地网连接。
（5）配置火灾探测和报警装置及干粉灭火器。

2. 柴油发电机组要求
（1）预热与启动：配置独立预热系统（燃油式，不依赖外部电源），保证环境温度-5℃时约5min内顺利启动，电厂极端低温下20min内启动。启动成功后3min内具备带额定持续功率负载工作的能力。
（2）运行性能：润滑油底壳容量满足250h满功率连续运行，允许在线补油。
（3）减振与绝缘：支脚与底架安装处设减振器，额定转速下振动符合标准要求。
（4）保护功能：具备差动保护、定子接地故障、过负载、失磁、逆功率、低电压、过电压、频率高低、超速、励磁故障、绕组温度高、轴承温度高、冷却水温度高、燃油箱液位高低、润滑油压力低、排气温度高等多种保护。应急运行时仅投入超速和失电压两种保护（其他仅发报警不执行停机）。

3. 电缆及收放装置
箱体设电动电缆绞盘（带手动操作功能），出线电缆采用阻燃软电缆，长度100m，两端配置线耳便于快速连接。

 

四、 移动电源容量计算与负载分析

 

1. 负载工况
按应对事件不同，6kV中压移动电源分为三种运行工况：
（1）工况I：应急注硼泵+应急给水泵，计算负载1866kW。
（2）工况II：高压安注泵，计算负载1528kW。
（3）工况III：1台低压安注泵+1台安全壳喷淋泵，计算负载2060kW。

2. 容量计算与校核
（1）按稳定负载计算：取最大负载2060kW，综合效率0.82，功率因数0.8，SG1 = 2060/(0.82×0.8) = 3140.2kVA。
（2）按柴油机加载能力校核：根据GB/T 2820，前三步突加负载指导值为40%、68%、90%，第3步对输出功率要求最高，按加载能力至少需1892kW。
（3）按允许电压降校核：最大单个负载为800kW电动机（额定电流88.9A，启动电流倍数5.5），要求启动电压降小于25%，代入公式SG3 = 3048.7kVA。
综合上述计算，实际选用备用功率2400kW、额定容量4000kVA、功率因数0.8（滞后）的柴油发电机组。

 

五、 定期试验与设备储存

 

1. 定期试验方法

为确保应急工况下的可用性，需定期验证：

（1）并网试验：与厂用电并网进行。

（2）负载试验：采用试验负载，与应急母线独立，不影响机组正常运行，风险小，被广泛采用。试验负载为集装箱式非1E级干式交流阻性负载，额定容量2400kW，支持25%-50%-75%-100%波段加载和0%-50%-100%-50%-0%突加突卸。

2. 设备储存要求

（1）在核电厂内选择距核岛较远、标高高于核岛5m以上的地点建设独立抗震厂房用于移动电源设备储存。

（2）储存构筑物应按厂址所在地区地震基本烈度提高一度进行抗震设计。

（3）应设置必要的防水淹措施，储存位置应避免因洪水导致设备不可用。

 

总结

移动式应急柴油发电机组是福岛核事故后核电厂纵深防御体系的重要补充，其价值在于解决固定式应急电源因水淹等外部事件发生“共模故障”时缺乏后备手段的短板。380V低压移动电源主要服务于水压试验泵及重要仪表等小容量负载，6.6kV中压移动电源则通过快速接口箱接入应急中压母线，为辅助给水泵、安注泵等大容量设备提供临时动力。在工程设计上，中压移动电源系统需重点解决快速电气接入、接口箱抗震防水、电缆穿墙密封及分步带载逻辑等问题。容量计算应结合稳定负载、柴油机加载能力和允许电压降三项指标综合确定，并预留适当裕度。定期试验采用离线负载方式可在不影响机组运行的前提下验证设备可用性。同时，移动电源的长期储存须选择高标高、独立抗震厂房，确保极端事故下设备安全和接入可达性，真正实现应急供电的多样性目标。

 

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