先进三代核电机组甩负荷至厂用电试验瞬态分析
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作者:杨晓辉
摘 要：该文章对核电机组甩负荷至厂用电的试验进行了充分的介绍，通过试验过程中的重要数据的分析，验证核电机组的安全性能，同时对重要的参数进行趋势分析，为核电厂的瞬态试验积累了良好的经验数据，为后续机组的调试打下良好的基础。
关键词：核电厂;甩负荷;瞬态;厂用电
1 概述
核电厂丧失负荷主要是由于电网扰动丧失外电负荷引起的，属于核电厂安全分析中的中等频率事件，及II类事故。中等频率事件预期不应导致燃料元件损坏或反应堆冷却剂系统或二回路系统超压。因此核电机组在调试阶段就要进行甩负荷至厂用电的试验验证机组的性能满足要求，保证机组在功率运行期间能够安全的应对各种非预期的瞬态事件。甩负荷瞬态最大的状况就是满功率情况甩负荷至厂用电，因此新建机组在商运之前都要进行各种瞬态试验，其中就包括甩负荷至厂用电试验。
2 试验过程介绍及瞬态分析
机组处于模式1，与电网并网，机组反应堆功率在满功率运行，在当前机组状态下打开主变高压侧开关，机组进入孤岛运行阶段，在稳定机组状态且收集试验数据完成后，机组带厂用电运行30分钟后进行试验恢复。
主控室手动断开主变高压侧开关后，发电机电流迅速降低。汽轮机超速保护控制功能在不平衡负荷达到30%时动作，高压主调门和再热调门关闭，防止汽轮机超速跳机。当汽轮机超速保护控制信号后，高压主调门和再热调门重新开启，使汽轮机能够在发生瞬态工况时过度到孤岛运行的稳定状态。
一旦高压主调门开始关闭，通往汽机的蒸汽流量快速关小，汽轮机冲动级的压力迅速降低。在探测到汽轮机冲动级压力在两分钟内降低超过10%，处于平均温度控制模式的汽轮机旁排阀得到允许打开指令，开始根据一回路平均温度偏差信号调节打开，以增大二回路的负荷。同时温度调节棒组M棒也将根据一回路平均温度偏差信号开始插棒，以减小反应堆的功率。当探测到汽轮机负荷在120S内降低40%，快速降功率系统将预先选定的控制棒组落入堆芯，将反应堆功率降低50%～70%。旁排阀、机械补偿棒组和RPR棒组共同作用，使得一回路和二回路的功率得到匹配，反应堆的温度和压力不会明显增加，机组的各项参数控制在合理的范围内。
瞬态期间，在反应堆功率降低至20%之前，除检查确认自动保护动作动作之外，操纵员不进行手动干预，完全由机组的自动动作响应机组瞬态，保证机组处在安全的状态。反应堆功率降低至20%之后，操纵员根据异常运行规程的指导将控制棒置于手动状态维持反应堆的功率在12%～20%之间。机组状态稳定后，操纵员在瞬态发生后6小时内根据异常运行规程将RPR棒组恢复至技术规格书要求的棒位。
2.1 反应堆功率
主变高压开关断开2秒，随着主汽门的关闭，汽轮机冲动级压力从100%降低至40%，快速降功率系统触发，RPR棒组落入堆芯，反应堆功率降低至43%，整个过程反应堆功率没有上升的趋势。
2.2 稳压器液位
甩负荷瞬间，二回路热量导出能力不足造成一回路冷却剂体积膨胀，稳压器液位短时有小幅升高，从44%瞬时升高至46%。随后由于RPR触发，控制棒落棒及旁排阀瞬间全开，一回路冷却剂收缩，稳压器液位收缩，液位降至41%.随着功率继续降低，最终稳定在目标功率对应的参考液位。
2.3 蒸汽发生器、除氧器液位及压力响应
GCB断开瞬间，由于SG蒸汽压力突升，SG内产生一陡降的虚假液位，最低降至约35.2%，随后开始上升，最高达到607%。给水调阀响应正常，最终SG液位稳定在52%左右。
SG1/2液位测量的是环形下降段的水位，其瞬态变化主要与SG压力（蒸汽母管压力变化滞后SG压力）有关，后续调节过程变化才反映到由总给水流量的大小决定高、低功模式的液位控制，因为负荷骤减导致SG的压力骤升，导致SG蒸汽压力升高，管束沸腾段减少，流动阻力减少，环形上升段的湿蒸汽流速加快，水位下降，主给水阀响应正常，由80%开大至85%，过冷水的涌入进一步降低了SG液位，最终出现最低值35.58%、35.03%。当汽水循环恢复正常后，SG液位开始回升，波动至最大值61.055%、61.495%，最终由SG液位控制系统将液位稳定在53%左右，对应给水调阀开度在28.5%;两台SG压力初态为5.53MPa，开始由于甩负荷而骤然增加，后续由处在Tavg模式的旁排的控制器減缓了压力的增大，最终由处在压力控制模式的旁排系统控制自动稳定在7.237MPa。
2.4 一回路冷却剂温度、压力的变化
主变高压侧开关断开后，由于二回路甩负荷，反应堆功率超过二回路功率，一回路平均温度有略微上升的趋势。甩负荷过程开始后，旁排和RPRS动作使Tavg从300.7℃陡降至2964℃，然后又很快升到298.3℃，随后缓慢降至294.15℃。
PZR压力初始由于冷却剂温度降低收缩，压力降至15097MPa，电加热器自动投入。Tavg上升时，冷却剂膨胀，PZR压力也快速升至15.399MPa，随后开始波动，在恢复RPR掉落棒位时最高波动至15.559MPa。
3 结语
经过瞬态试验验证，机组在经历甩负荷至厂用电瞬态时，各项参数都在安全范围内，不会触发反应堆停堆和汽轮机停机，说明各个系统的调节性能良好。
参考文献：
[1]郑滨.机组从100%满功率甩负荷到厂用电运行的核电站瞬态分析[J].核动力工程，2001.
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