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【內容摘要】
本文結合工程設計經驗，對核電廠BOP的用電負荷進行了分析，整理歸納了低壓配電系統的供配電方式;并介紹了低壓配電系統的主要設備特性，以及控制、保護和運行方式。
【關鍵詞】
負荷分類;供配電方式;設備特性;控制方式;保護方式;運行方式
核電廠BOP(BalanceofPlant，核電廠配套設施)既不屬于核島，也不屬于常規島，但要保證核電廠的安全運行，BOP是必不可少的配套設施。BOP的子項一般有幾十個，主要有:除鹽水生產廠房、制氯站、壓空機房、檢修車間、實驗廠房、廢物、廢水處理廠房和綜合廊道等。目前，國內M310機組的核電廠中，BOP各子項內用電設備均為～220/380V。同時，按照各子項間的位置關系和用電負荷大小，僅在個別子項內設置變壓器，周圍各子項由該變壓器供電。以福清1、2機組為例，BOP子項約為50個，設置變壓器的子項為10個。在設有變壓器的各子項中，低壓配電系統的設計不僅需要考慮本子項的用電情況，還需考慮周圍子項的用電情況，涉及內容較多，系統非常復雜。本文以除鹽水廠房為例，對該子項的用電負荷、低壓配電系統的供配電方式、控制方式和保護方式進行詳細介紹。
一、用電負荷分析
(一)負荷分類。
由于BOP設施與核電廠的運行無直接關系，其功能不直接影響核電機組的運行，不直接涉及核安全的有關內容，因此，BOP的用電負荷均為核電廠公用負荷。核電廠用電負荷分類與GB50052中的負荷分級無對應關系，需要根據各子項內具體情況設置供電回路。
(二)負荷計算及負荷分配。
1．負荷計算。BOP各子項用電設備較多，基本以泵、風機、空調和照明等主要用電負荷，以除鹽水廠房為例，用電設備如下:泵、電動閥;風機、空調、加熱器;蓄電池充電器，UPS旁路柜;照明設備;PLC;周圍子項的用電設備等。采用需要系數法，進行負荷計算，視在功率約為1，203kVA，需在該子項內設置變壓器。
2．負荷分配。除鹽水廠房為核電廠公用負荷，但該廠房工藝系統有兩條除鹽水生產線，相互備用，任何一條水線均滿足核電廠運行的需要。根據工藝專業的要求，兩條水線用電設備不能引自同一個低壓母線段。為此，在除鹽水廠房內設置兩臺800kVA的變壓器，分別向兩段低壓母線供電，不設置聯絡;兩段低壓母線分別向不同的工藝水線用電設備放射式供電，并向周圍子項提供～220/380V電源。此外，根據工藝要求，部分BOP子項可設一段低壓母線，如洗衣機房等，此處不再贅述。
二、供配電方式
(一)供電電源。
BOP用電設備均屬于核電站公用負荷，各變壓器中壓電源均引自中壓公用母段。除鹽水廠房兩臺變壓器中壓電源分別引自9LGIA、9LGIB，9LGIA、9LGIB分別由兩路廠外電源供電。
(二)配電方式。
各子項均采用放射式配電。以除鹽水廠房為例，在每臺變壓器旁緊鄰并排布置一組低壓主配電盤，每組由若干面低壓抽屜柜組成，由抽屜單元向泵、風機、電動閥、加熱器、蓄電池充電器、UPS旁路柜、照明和周圍子項供電。根據GB50052－09第7．0．3條，當用電設備為大容量，或負荷性質重要，或在有特殊要求的車間、建筑物內，宜采用放射式配電，其優點是:配電線路故障互不影響，供電可靠性較高，配電設備集中，檢修比較方便。
三、設備特性
(一)變壓器。
變壓器容量一般為630kVA、800kVA、1，000kVA和1，250kVA，變壓器選用三相環氧樹脂澆注干式變壓器，低壓側中性點直接接地并引出。變壓器的主要特性參數如下:一次額定電壓:6．6kV;二次額定電壓:400V;頻率:50Hz;環境溫度:+5℃到50℃;阻抗電壓:4%或6%;接線方式:DYn11。
(二)母線。
母線在配電盤中水平和豎直安裝，主要參數如下:額定電壓:400V;額定絕緣電壓:1000V;頻率:50Hz;水平母線的額定電流:≥1，600A(≤800kVA);≥2，000A(1，000kVA);≥2，500A(1，250kVA);垂直母線的額定電流:≥1，400A;短路耐受電流:≥35kA(有效值)。
(三)配電盤。
每個配電盤可包括下列單元:電纜連接小室;電壓監測單元;裝配隔離開關熔斷器組/接觸器抽出式單元;裝配斷路器的抽出式單元。
(四)抽屜單元。
配電盤共有三種類型的抽屜單元:
1．電壓監測單元。電壓監測主要用于檢測三相母線電壓、電流和單相接地故障電流，主要包括以下電氣設備:兩個低電壓繼電器，通過切斷110VDC直流母線開關，可斷開所有帶接觸器的饋線回路;一個接地故障繼電器，延時輸出無源干接點，用于向DCS報警和斷開相應中壓電源;一個零序電流互感器，監測變壓器及三相母排的接地故障電流;一個多功能表及其熔斷器;三個相電壓指示燈及其熔斷器;三個電流互感器。
2．隔離開關熔斷器組/接觸器型饋線單元。隔離開關熔斷器組/接觸器型饋線單元主要用于泵、風機、電動閥、加熱器等的供電及自動控制。主要包括以下電氣設備:aM型熔斷器;電動機綜合保護器;接觸器。
3．斷路器型饋線單元。斷路器型饋線單元主要用于向附近子項次配電盤、子項內照明箱和大于315A的電動機回路提供電源和自動控制。
四、控制方式
主配電盤的控制和保護回路采用直流110V，直流電源引自各子項設置的直流配電系統。變壓器的通斷通過中壓柜F－C回路實現就地手動和DCS遠程控制。次配電盤的進線斷路器采用就地手動控制。泵、風機、電動閥等工藝用電設備均可實現各子項內PLC控制和就地手動控制。
五、保護方式
(一)變壓器的保護。
1．過負荷保護。變壓器過負荷保護由6．6kV中壓側的綜合保護裝置提供，低壓側不設置保護。變壓器過負荷保護定值一般為1．33In(In為中壓側變壓器額定值)。
2．過流保護。變壓器的過流保護由6．6kV中壓側熔斷器提供，低壓側不設置保護。
3．單相接地故障保護。變壓器低壓側中性點安裝一個零序電流互感器，用于檢測單相接地故障電流，通過380V電壓監測單元內的延時接地故障繼電器實現接地故障保護。設兩個限值，第一限值為50A，延時1S后，接地故障報警，第二限值為0．6In(In為低壓側變壓器額定值)，保護動作于變壓器6．6kV饋線接觸器開斷。零序電流互感器的安裝位置
(二)主配電盤三相母線的保護。
1．短路保護和過負荷保護。低壓側不設置，由中壓側F－C回路提供。
2．低電壓保護。通過兩個低電壓繼電器監測到AB和AC線電壓低于0．7Un時，電壓監測單元向DCS報警“小室故障”，同時，切斷直流控制母線開關，斷開所有的帶接觸器的饋線回路。
(三)隔離開關熔斷器組/接觸器型饋線單元的保護設置。
1．短路保護。短路保護由熔斷器來完成，熔斷器為aM型，只斷短路電流，不斷過載電流。
2．過載保護。過載保護由電動機綜合保護器來實現。另外，加熱器回路也采用隔離開關熔斷器組/接觸器型饋線單元，但不設置過載保護。
3．單相接地故障保護。由電動機綜合保護器實現接地故障保護。
(四)斷路器型饋線的保護設置。
1．短路和過載保護。短路和過載保護由斷路器本體的熱磁脫扣器來實現。
2．單相接地故障保護。負荷為配電箱、配電柜照明箱的饋線回路需要設接地故障保護，通過饋線回路中的漏電繼電器實現接地故障保護，整定值為1A，0．8S或0．3A速斷。
六、運行方式
(一)正常運行。
在正常運行時，中壓柜對每組配電盤相應容量的變壓器供電，配電盤再將三相380V，50Hz的交流電饋電給其連接的負荷。
(二)瞬態運行。
低壓交流系統的瞬態有下列幾種情況:短路;單相接地故障;三相母線低電壓。
1．短路。三相母線短路:相應的中壓側熔斷器熔斷。主配電盤饋線回路短路:饋線回路中的熔斷器熔斷或斷路器跳閘。
2．單相接地故障。第一階段向DCS報警;第二階段，通過閉合干接點觸發6．6kV相應側的接觸器斷開。隔離開關熔斷器組/接觸器型饋線的單相接地故障:由電動機綜合保護器斷開相應回路。斷路器型饋線單相接地故障:由漏電繼電器觸發分勵脫扣器，斷開斷路器。
3．三相母線低電壓。通過兩個低電壓繼電器監測兩個線間電壓低于0．7Un時，切斷直流控制母線開關，使所有的帶接觸器的饋線回路斷電。
七、結語
通過核電廠BOP的工程經驗，本文剖析了核電廠BOP的用電負荷分析、供配電方式、設備特性以及控制、保護和運行方式。
作者：賈福辰 張旭 賈園 單位：中國核電工程有限公司河北分公司
【參考文獻】
［1］王厚余．低壓電氣裝置的設計安裝和安裝(第三版)
［2］GB50052－2009供配電系統設計規范
［3］GB50054－2009低壓配電設計規范
［4］張環等．BOP380V配電裝置保護定值手冊