摘要：核电站应急电源系统主要包括应急柴油发电机组和附加后备柴油发电机组两个部分。应急柴油发电机组是核电站内独立的应急电源。当站用工作电源和站外备用电源失去时，柴油发电机组为应急站用设备提供电能，以确保核电站的安全停堆和人员、环境的安全，以及防止主要设备损坏。本文围绕应急发电机组设置原则、CPR1000项目柴油发电机组的应用及AP1000项目柴油发电机组的应用三个方面，系统阐述应急柴油发电机组与附加后备柴油发电机组的配置要求、SBO柴油发电机组的作用、CPR1000项目中应急柴油发电机组与水压试验泵柴油发电机组的启动逻辑与应急措施，以及AP1000项目中非能动安全系统下备用柴油发电机组与辅助柴油发电机组的配置特点与应急供电时序，为核电站应急电源系统的设计认知与运维管理提供技术参考。
一、应急发电机组设置原则
核电站应急电源系统主要包括应急柴油发电机组和附加后备柴油发电机组两个部分。应急柴油发电机组是核电站内独立的应急电源。当站用工作电源和站外备用电源失去时，柴油发电机组为应急站用设备提供电能，以确保核电站的安全停堆和人员、环境的安全，以及防止主要设备损坏。
1. 应急柴油发电机组的配置
（1）配置数量。其设置原则分别为每台核电发电机组配置2台容量约为6000kW的应急柴油发电机组。
（2）容量要求。每台应急柴油发电机组容量约为6000kW，两台机组分别对应两列应急供电母线，形成冗余配置。
（3）安全等级。应急柴油发电机组为安全级设备，执行核安全功能，其启动与运行可靠性直接关系到核电站安全停堆。
（4）独立性要求。应急柴油发电机组是核电站内独立的应急电源，不依赖外部电源即可启动并带载运行。
2. 附加后备柴油发电机组的配置
（1）配置数量。附加后备柴油发电机组则为每个核电厂址设置1台。
（2）替代功能。当应急柴油发电机组不能使用时，后备柴油发电机组连接到应急电源盘，替代不能使用的柴油发电机组。
（3）容量一致性要求。所以在设备选型中，应保持应急柴油发电机组与附加后备柴油发电机组容量的一致，确保后备机组能够完全替代故障机组的功能。
（4）厂址级共享。附加后备柴油发电机组按厂址设置而非按机组设置，可在厂址内不同机组之间共享使用。
3. SBO柴油发电机组的配置
（1）配置数量。除应急电源外，核电发电机组还配设有1台全厂失电（Station Black Out，SBO）柴油发电机组。
（2）备用状态。在正常或设计基准事故工况下，SBO柴油发电机组系统处于备用状态，不执行安全功能。
（3）事故缓解功能。在1台发电机组的两列应急供电母线不能供电的超设计基准工况下，该发电机组提供电能以确保必要安全功能的实现，达到事故缓解的作用。
（4）纵深防御定位。SBO柴油发电机组是核电站应对超设计基准事故的重要纵深防御措施，其配置体现了核安全设计的保守性原则。
4. 不同核电技术的配置差异
（1）技术路线差异。随着AP1000的引进，我国目前核电站厂用电系统在设计上存在着较大的差异，柴油发电机组的作用也是大不相同。
（2）安全理念差异。CPR1000采用能动安全系统，应急柴油发电机组为安全级；AP1000采用非能动安全系统，备用柴油发电机组为非安全级。
（3）配置数量差异。CPR1000每台机组配置两台应急柴油发电机组，AP1000每台机组配置两台备用柴油发电机组和两台辅助柴油发电机组。
图1 集装箱柴油发电机组安装设计图
二、在CPR1000项目柴油发电机组的应用
1. 柴油发电机组配置
（1）应急柴油发电机组。二代加核电站每台核电发电机组配置两台应急柴油发电机组。
（2）水压试验泵柴油发电机组。每台核电发电机组配置两台水压试验泵柴油发电机组。
（3）辅助柴油发电机组。每台核电发电机组配置一台辅助柴油发电机组。
（4）其他柴油发电机组。另核电站还有一台应急指挥中心柴油发电机组，一台全厂保卫控制中心柴油发电机组及另配置一台中压6.6kV移动式柴油发电机组和一台低压0.4kV移动式柴油发电机组。
（5）安全等级划分。两台应急柴油发电机组为安全级。其他的柴油发电机组均为非安全级。
2. 应急启动逻辑
（1）启动条件。在厂外主电源和厂外辅助电源均失去的情况下，两台应急柴油发电机组和两台水压试验泵柴油发电机组在接到信号后15s之内自动启动。
（2）加载程序。按预定加载程序为相关应急厂用设备供电，加载程序按设备对核安全的重要性分级投入。
（3）15s启动时限。15s的启动时限要求应急柴油发电机组具备快速启动能力，通常采用压缩空气启动或蓄电池启动方式。
3. 应急措施的逐级递进
若两台应急柴油发电机组均出现故障，即一个核电发电机组失去全部厂内外电源时，可采取不同措施。
（1）水压试验泵柴油发电机组自动启动。短时间内，水压试验泵柴油发电机组自动启动，向水压试验泵供电，然后等待外电网恢复供电。
（2）附加柴油发电机组手动启动。在规定的时间内若无法恢复供电，则手动启动厂区附加柴油发电机组恢复供电。
（3）相邻机组应急柴油发电机组支援。在这些措施均失效的情况下，如果另一个核电发电机组的应急柴油发电机组仍可用，可以由它向故障核电发电机组的配电装置供电。
（4）移动柴油发电机组临时供电。进一步可通过车载式移动柴油发电机组提供临时动力，以缓解供电，并为恢复厂内外交流电源提供时间。
4. 燃油储备与安全裕度
（1）燃油储备时间。电站储备的柴油能保证连续运行48h的柴油。
（2）4x100％设计原则。由于安全系统在设计上采用的是4x100％的设计，因此，只要有1个通道（应急柴油发电机组）执行其安全功能，核安全就能得到保证，放射性物质的释放就不会超标。
（3）冗余配置的意义。4x100％设计意味着四列安全通道各自具备100％的安全功能能力，任一通道可用即可保证核安全。
三、在AP1000项目柴油发电机组的应用
1. 非能动安全系统下的配置变化
（1）安全等级降级。由于AP1000核电站采用了非能动的安全系统，传统意义上的安全级应急柴油发电机组降级为非安全级备用柴油发电机组，已不执行安全功能。
（2）纵深防御功能。在失去外部电源时，为具有纵深防御功能的非安全相关负载提供交流电源。
（3）非能动安全系统的优势。非能动安全系统依靠重力、自然循环等物理规律实现安全功能，减少了对应急柴油发电机组的依赖。
2. 柴油发电机组配置
（1）备用柴油发电机组。在AP1000核电站中，一台核电发电机组配置两台备用柴油发电机组。
（2）辅助柴油发电机组。一台核电发电机组配置两台辅助柴油发电机组。
（3）其他柴油发电机组。另外，核电站还有一台应急指挥中心柴油发电机组，一台全厂保卫控制中心柴油发电机组及另配置两台低压0.4kV移动式柴油发电机组。
3. 应急启动逻辑
（1）启动条件。在丧失全部厂内外电源时，两台厂内备用柴油发电机组在接到信号后120s之内自动启动。
（2）加载程序。按预定加载程序为非安全相关设备供电。
（3）120s启动时限。与CPR1000的15s启动时限相比，AP1000备用柴油发电机组的启动时限放宽至120s，体现了非能动安全系统下对应急电源响应速度要求的降低。
4. 应急措施的逐级递进
若两台厂内备用柴油发电机组均出现故障时，可采取不同措施。
（1）蓄电池供电。72h内由蓄电池为UPS供电。
（2）辅助交流柴油发电机组启动。72h后如还不能恢复供电，则由操纵员手动启动辅助交流柴油发电机组。
（3）移动柴油发电机组供电。通过移动柴油发电机组为辅助柴油发电机组的负载供电。
5. 燃油储备
（1）备用柴油发电机组燃油储备。核电站储备能保证备用柴油发电机组连续运行7天的柴油。
（2）辅助柴油发电机组燃油储备。核电站储备能保证辅助柴油发电机组连续运行4天的柴油。
（3）燃油储备差异的意义。备用柴油发电机组7天的燃油储备与辅助柴油发电机组4天的燃油储备，体现了不同层级应急电源在事故缓解中的不同定位与持续时间要求。
总结
核电站应急电源系统由应急柴油发电机组与附加后备柴油发电机组构成，其配置原则、启动逻辑与燃油储备均围绕核安全目标展开。CPR1000项目采用安全级应急柴油发电机组，在厂内外电源全部失去时15s内自动启动，并通过水压试验泵柴油发电机组、附加柴油发电机组、相邻机组应急柴油发电机组及移动式柴油发电机组形成逐级递进的应急措施，燃油储备保证连续运行48h，安全系统采用4x100％设计确保单一通道即可保证核安全。AP1000项目因采用非能动安全系统，传统安全级应急柴油发电机组降级为非安全级备用柴油发电机组，在丧失全部厂内外电源时120s内自动启动，72h内由蓄电池为UPS供电，72h后手动启动辅助交流柴油发电机组，并通过移动柴油发电机组提供临时动力，燃油储备保证备用柴油发电机组连续运行7天、辅助柴油发电机组连续运行4天。两种技术路线的柴油发电机组配置差异，反映了核电站应急电源系统设计理念从能动安全向非能动安全的演进。
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