NB-T20720-2024压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统设计规范.docx

ICS27.120.99MB中华人民共和国能源行业标准NBfI207202024压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统设计规范2024T-24发布Designcodeforcontro1.roddrivemechanismspowersupp1.ysystemOfpressurizedwaterreactornuc1.earpowerp1.ants2024-11-24实施国家能源局发布目次前三II92规范性引用文件3术语和定义4系统功旎5系统设计准则6设品设计准则附录A（资料性附录）典型的控制棒驱动机构电源系统结构示意图7附录B（资料性附录）控制棒驱动机构电源系统负荷计算8本文件按照GB,T1.1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的出任.本文件由能源行业核电标准化技术委员会提出.本文件由中国核电发展中心打口。本文件起草单位：中国核动力研究设计院、中国核电工程有限公司、中广核工程有限公司、上海核工程研究设计院有限公司.本文件主焚起草人I刘文铮,刘亚丹、刘飞洋、游洲、何亮、何正熙，高永,李明、王志蹩、白琳琳、王军庄、崔闵、张瑞泉，压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统设计规范1范B1.本文件规定了压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统的主要功能、设计准则、接口及试验和依杳要求.以确保该系统能蜂可能地执行其货定的功能.本文件适用于基于电动发电机组的控制棒飘动机由电源系统的设计，2短范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款.其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的成本适用于本文件：不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件.GB50054低选配电i殳计规冠GBT699优质碳素结构钢CiB-T755旋转电机定额和性能GBT10069.3旅转电机噪声洪定方法及限值第3部分噪声限值GBT2900.25-2(X)8电工术诏旋转电机NB,T2032核电厂核岛机械设需无损检测第2部分：超声检确NB，T20003.4核电厂核岛机械设法无损检测第4部分：渗透检测NB/T20003.5核电厂核岛机械设茁无损检测第5部分：底检检测N1.wT20055核电厂安全通要仪表和控制系统执行B类和C类功能的计算机软件3术语和定义下列术语和定义适用于本文件.3.1JSWME1.构u>n1.roroddrivemechanism升降或保持控制棒在一定位置用以实现反应堆只动'反应堆功率调节或停堆的装置.3.2电动发电机蛆BOtcrSemratorset一台或多台电动机与一台或多台发电机机械战合而成的成套机如。I米GB2900.252008,41.i-34(MZ1.aaNCnneCtIOn由六个绕如按星形连接而成的对称三相系统。六个统如成对地连接在三个铁芯上。星的绿相均由两个货组申联而成.不同铁芯上的绕组所产生的电动势依次相差120°相位角.3.4MttMftrodcontro1.system向驱动机构提供时序电流,用于提升、保持和插入控制棒束，实现反应堆的后动、停堆及功率调节的系统.3.5亶IUBMS电抗direct-axissub-transientreactance电机在板定转速下运行时,由红轴电枢境组总磁链产生的电枢电乐中交流基波分俄在突变时的初始值,与同时变化的百轴电枢交流基波分盘之比，来源：GRT29.25-2008.411-50-1Ij3.6亶IM雷&电扰direct-axistransientreactance电机在额定转速下运行时,由直轴电枢绕组总磁链产生的电枢电压中交流基波分fit在突变时的初始值(不考虑开始儿周内的快速衰减除分)，与同时变化的真轴电枢交流基波分量之比.:来S1.G1.V1.29(I0.25.20<W,41.50(K>4K修功能控制样强动机构电源系统是控制棒弱动机构(CRDM)的专用电源系统，其任务是给CRDM的役力线圈提供连续'稳定、可攀的电源,能使CRDM的橙力线圈免受电厂电气系统的态优动的影响.只育一定的独立性.控IM桧驱动机构电源系统不执行安全功能.系统故障(包括两套控制棒驱动机构电源机组的故障)将使CRDM磁力殴圈失去电源,此时第动杆和拧制除依靠自身的电力落入堆芯.使反应堆紧急悴堆.5系跳谀计濯川5.1 基本准JH5.1.1 拴制楙弱动机构电源泰统陶适应CRDM运行时功率需求的瞬时变化,不会跳网.5.1.2 当厂用380VAC低乐交流配电系统及控制电源系统的电”,在力行极限危围内变化时,控制格第动机构电源系统输出母线电压的变化应雒持在额定电压假的±10%范附内.6.1.3 控制棒期动机构电源系统应设计双冗余的供电回路,在反应堆正常送，r条件下，由于维修或设备故障致使个供电W1.路停运时,确保另个供电网路对CRDM的磴力线圈供电.6.1.4 在广用380VAC低压交流配电系统瞬态期间，控制棒糊动机构电源系统应确保供电的连续性,6.1.5 两台电动发电机组并列布置时，其间距"超过】米，满足运行和检修要求。6.1.6 机柜的布置应符合标准GB50054的要求.5.2系统设计5.2.1 控制棒驱动机构电源系统应采用：相四爱制配电系统.典型的控制棒强动机构电源系统结构示意图参见附录A.主要包括电动发电机组、保护和控制设备、出门断路器，5.2.2 发电机中性点采用不接地或通过高阳接地方式,发生唯相接地故障或棒控系统输出但发生接地故障,允许系统连续运行.5.2.3 发电机额定电压Ung应与棒控系统相匹配，额定频率fng为50Hz,5.2.4 电源系统的每个供电回路应包括套带飞轮的电动发电机组及相应的保护和控制设符.传介电动机由不同的非安全锻厂用380YAC低压交流配电系统供电。5.2.5 电动机保护出上游380VAC供电回路的保护装置实现，发电机出鼠黄断路器和相应保护装置进行保护.5.2.6 在正常运行期间两个供电回路通常采用并列方式运行.每个供电回路在设计上应满足同时提升或卜降朵多的子姐棒束,而其它棒束处于保持状态所需要的最大瞬时有助功率。5.2.7 在下列工况卜.，当发电机所供功率为平均有助功率或最大瞬时有功功率时，如果电动机的380VAC电源故障,利用电动发电机组中飞轮的惯性对棒束继续供电，在现定的时间内，发电机的输出电压和频率必须满足以低值（电压0.9Ung.频率0.88fng）要求：a）两套电动发电机组并联运行：b）仅有一套电动发电机组在运行.注：平均有功功率是指同时提升或插入呆多的子姐棒束，而其它棒束处于保持状态时的平均有功功率，5.2.8在两个供电回路并列运行后,两套电动发电机组应恰当分配无功功率.当负荷在20%100%范困内变化时，每台发电机实际承担的无功功率与平均无功功率之差，应不超过平均无功功率的±18。5.2.9无论是个供电网1路运行，还超两个供电I可路并联运行,控制棒猴动机构电源系统都应满足下列存工况的功率需求：a）稳态运行：所有薜束处在保持位置时的功率；b）动态运行：棒束提升或插入运行时的平均有助功率：O动态运行；株束提升或插入运行时的最大瞬时有功功率：<1）紧急停堆（落棒）：功率霰求从最大伯突然变化为零。6设备设计准则6.1 基本准则6.1.1 捽制棒驱动机构电源系统的设备应旎适用核电厂的运行条件（包括环境和电源条件）.6.1.2 电动机,在额定电压Unm和颔定频率fnm时，电动机启动电流不应超过6.GIn,允许有+20%的偏差，1.1.1 J电动机在0.8Unm和m时，电动机启动电流不应超过5.5In,允许有+20%的偏差.1.1.4 在额定频率时，电动发电机组可以在0.80Unm到1.10Unm条件下直接联机启动.1.1.5 对于电动机的电源发生短时中断的界常情况（电压低于0.7Unm）,由飞轮确保电动发电机组维续运行，以确保输出电压、频率满足5.2.7节的要求。1.1.6 电动机的电源电压大于或等于07Unm时，电动发电机组不应停机，1.1.7 一套机组的负菽从OkW瞬时变到平均有功功率时不应导购发电机输出电压照时变化超过Ungi10%.在0.7s内电Jk应返回到Ung45%拖国内.6.2 谀备卷性要求6.2.1 电动发电机组6.3 .1.15本夏求传套电动发电机机包括三相异步电动机、三相同步发电机（带电压调节潺和励融机）及安装在电动机和发电机之间轴上的飞轮.电动机、发电机的基本性能和技术要求应满足GIVT755的规定.a）异步电动机特性D电动机额定电压为380VAC频率为50Hz;2定子境组应为F级及以上绝缘.B级温升：3）在运行情况下能够不间断的更新轴承的涧滑油脂；4定子饶组应装设温度探测器，釉承空分别装设温度探测糕和振动传感涔：5）定子烧姐线间&流电阻相互差别不应超过其用小值的I%.b）同步发电机特性D发电机宜采用无刷励磁.额定电压与棒控系用匹配,撷定输出频率为50Hz：2）定子绕琅应采用曲折形联结；3定子烧组应为F级及以Jb绝缘，B级淑升：-1）定子绕组应芸设温度探测器.轴承型分别设浙度探测器和振动传礴潺：5）定子各相携组的直流电阴相互间差掰不应超过其最小值的2%:6直轴超瞬态电抗Xd”应10M直轴瞬态电抗Xd'应18%。6.2.1.2 容量定发电机的容fit院根据拄制推驱动机构被多格束插入或提升时的慢大视在功率以及线路和棒控系统设缶的损和确定，电动机的功率应根据发电机输出的平均杓功功率以及效率确定.计算方法参见附录B.6.2.1.3 1.3飞轮飞轮转动惯量的设计应确保：当发电机以平均有功功率运行时,如果电动机突然失去电源,在规定时间内发电机输出电压和频率满足电源品质和仇我运行要求飞轮宜用45号优质碳JRt机其材历应符*标准GB4699的要求.在加I：中的避免出现裂纹和应力型中（横压、钻孔等,加工后应按照NB，T20003.2、NBjT20003.4、NB,T20003.5的规定进行无损检测.若采用低合佥钢,加工后可按照ASTM系列标准进行无损检测.E轮应装设外算I以确保人员安全.6.2.1.4 电压节在程态运行（负载逐渐变化）时，电压调节器应确保发电81的输出电压保持在Ung±S%他国内，在动态运行（负我突然变化）时.电压调节隅的确保发电机的输出电压保持在Ung±IO%他国内,恢狂到Ung±5%的时间应小于等于07s.6.2.1.5 M要求电动发电机俎的喋声应满足国标GBJT10069.3煨定的限制要求.6.2.1.6 动和疆度要求宜对电动机和发电机两端轴承的水平方向和布直方向的振动进行监测。在空栽和带我情况下，电动机和发电机轴承振动直小于等于5.611ms.在对电动机和发电机的两端轴承分别设罚.一支钠电阻传感揩。电动机和发电机的定子绕俎中至少每相布五支伯电阻传赂器.电动机和发电机轴.承和定子绕坦温度宜小于等于90t.1.1.1.2 和拄设备6.2.2.1 功控IM和保护设备应实现如卜功能：H）解时失去电动机电源时,应睚持电动发电机M的正常运行Ib）当电动机电源故除或苻故障仪影响一台电动机时应正确地切除故障机组,使未受影响的机组继续运行：c）检测井处理发电机和输Hm1.路的故障：d）控制电动发电机殂后动并自动并联发电机输出玷：c）手动启动电动机：n手动控制发电机启动励他：«）显示（电压、电流等）以及故障指示；h）电动机和发电机的电气保护：i）输出回路电气保护.1.1.1.3 护设置a）对于由台发电机宜设置下列保护r】）瞬时苍动保护：2）逆功率保护：3）失磁保护：4）过电流保护：5）低电压和过电压保护.b）对电动机在提供如下保护i1）短路和过坡保护：2）零序保护.C）对于输出回路宜设置F列保护：1）接堆故障保护：2）低频保护;3）过电质保护.1.1.1.4 自动同步应设置自动同步装置，用来完成两套电动发电机殂在空载和带载情况下并车。1.1.1.5 控制和指示装控制棒驱动机构电源系统在控制柜上进行控制。在控制柜的门上设阀.控制开关以及励世和去励毡按钮、指示灯、仪表等设备，电动发电机组的启动和停机控制应具行防误操作掐63应采取措施防止断路涔手动合闸期间发生重合闸.控制设备的设计应满足电酸奈衣的要求.1.1.1.6 软件要求为获得高顺状的软件，涉及软件的生成和文档化过程中的姆个阶段，包括软件需求、设计、实现、集成、确认可参照NB,T20055的C类要求执行.1.1.1.7 tt*IOI所有故障除在控制柜进行显示和报警外,还应招练合故障信号送主控室进行故示和报警.6.2.3 新如依性要求发电机出口恻应配徨可远程操作、抽出式的电动操作型I极断路器。断路器应带反时限热脱扣器、短时限电磁脱扣涔和瞬时脱扣器，脱扣器的整定值应确保配电系统选择性跳闸.6.2.4 其他设备的气性要求钻出电源的姆一相和中性t½应单独鼠置电流互感涔或分流器用来测此相电流和负载的总电流。应选用配置性能一致、破程合埋的电流互感器用于发电机的基动保妒、逆功率保护和过电流保护.电动发电机组至棒捽系统的动力电拗极而应按照中性线最大电流进行选择.使用的非金属材料（包括电规、电缆和端子等）应是低烟、无由、阻燃的。（资料性酎景）典S1.的控,曜动机构电煮累毁靖构示意国酎量B控动机电3系俄负菁计算8.1 计一入在计算控制抑阴动机构电源系统的仇荷时,需瞿1下设计输入：最多棒束现升/插入运行僧况，包括总的控IM悴束数城；最多运动棒组数量：取个子田蚊与林束数明一控制棒驱动机构（CRDM）在正常运行时各浅度问路的最大电阻，包括提升浅度回路电81：移动线网回路电Rh保持线图回路电阻.一在正常运行时井线图回路的电流,包括提升线图大电流和小电流I移动线图大电流和小电流：保持践圈大电流和小电流，-棒控系统电个电源柜在各工况运行时的功耗，包括提升战圈、移动线图和保持找圈均处r大电流工况时的功耗：单保持工况时的功耗I移动战圈和保持税网均处于大电流工况时的功耗.8.2 计算方球8.2.1 计算要求采用标准电气工程方法计徵三相电流和功率的有效依，为了得到保守的结果，利用加火电流值进行计算.控林梓驱动机构电源系统负荷包括核控系统电源柜运行功轨和CRDM运行功率.8.2.2 控票跳退行动就根ttCB.1.的设计输入i算所有控制棒束处于保持状态时棒控系统运行功耗以及W多棒束提升或插入时棒控系统运行功耗.8.2.3 ant用电电例浒第图B.1为CRDM（以72步/分速率移动时）活动棒组中两个子M相差半步提升运行的电流时序图,根据该图和计匏输入,分别计算最大电流及持为时间:最小电流及持续时间：在个循环期间内的平均有效电源.8.2.4 控嘉统用电负荷的计算根据图B1.和计算输入，分别计算所自的棒处在保椅位置时的外功功率；R多棒束M1.入或提升时的平均有功功率：蚁多拌束插入或提升时的城大育功功率.8.2.5 发电机的计算根据用电电流计算发电机容量,根据外功功率和发电机容量计算其功率因数.图BJ运动懵刖I两个子组相差半步提升运行的电流时序图