浅谈核电厂厂外电源丧失的原因及改进对策
摘要：核电厂在设计时，就已考虑到了厂外电源丧失的问题，但由于突发或异常事件的发生，会使核电站的工作状况超过设计标准，从而影响到核电站的安全裕度。为了对核电厂厂外电源丧失的原因有深入的了解，本文对核电站电力供应与失电过程进行了分析，并对国内外核电厂发生的异常失电事件进行了探讨，本文简要介绍了事故的区域、设备、原因等，并提出了改进建议，以期为今后的商业和在建核电站的运行和管理提供借鉴，为减少此类事故的发生几率提供保障。
关键词：核电厂；厂外电源丧失；原因；改进对策
厂外电源供应主要用于核电站的主站和辅助电源。从核电站的实际情况来看，厂外电力供应的突然断开或不正常地降低，对核电站来说是一种十分危险的安全事故。核电厂因其特殊的核安全特性，一旦发生事故，将会对机组的正常工作造成严重的影响，造成反应堆紧急停堆、安全壳功能下降、乏燃料池冷却不畅、安注系统启动、功率上升延迟等，因此亟需对核电厂外电源丧失问题进行研究和解决。
1供电和失电流程分析
核电站的电力供应和失电过程具体如下：
（1）在设备启动和停机期间，通过主变压器、厂用变压器、厂外主电源提供电力；
（2）在机组正常工作时，核电站的一切附属设施和相关的设备均由核电站发电机组经高压电站变压器提供电力；
（3）在电厂外部主要供电设备不能使用的情况下，机组降低负载带厂用电运行，也就是孤岛操作；
（4）在孤岛操作失败时，永久性负荷（例如空气压缩器）和安全负荷（安注泵等）通过副变压器由厂外的副电源提供电力；
（5）在不提供辅助电力的情况下，通过柴油发电机提供安全负荷；
（6）若不能使用柴油发电机，机组将会失去所有的 AC电力，也就是整个核电厂的电力供应都将失掉。
2核电厂厂外电源丧失事件分析
2.1核电厂开关站区域事件分析
电站的辅助设备上的开关站，担负着接受电能和输出电能的任务；不完善的工作包管理；没有清晰的现场操作规程等[1]。
2.1.1案例（1）
国外某核电站在对开关站母线的一条厂外供电线路进行预防性检修时，因纠错与预防性维护失败，导致母线差动保护工作，厂外电源丧失。
2.1.2案例（2）
某核电站停堆过程中，500 kV厂外供电线路1号保护 CPU组件发生故障，误操作跳闸，造成机组厂用电系统因500 kV系统厂外电源中断，延误检修工期。
2.2核电厂变压器区域事件分析
变压器是核电站电力系统中的一个关键设备，一旦出现故障，将会给电网的供电可靠性和系统的稳定运行造成很大的影响。在发电机工作时，除工厂用的电力是由主变压器的低压
侧上的高压变压器提供之外，其他的电力都是通过主变压器经过开关站输送到电网的。某核电站电力系统在发电过程中， A相中的 A相出现了内部放电的故障，导致了重/轻气体保护的启动，并导致了主变压器的短路。因220 kV厂外供电线路正在进行电网检修，导致整个机组的外部电源丧失。
2.3外电网事件分析
多省工厂因同一原因停产 发生了啥
外部环境灾难如山火、雷击、狂风等会对电网的稳定性产生一定的影响。电击引起的脉冲电流会引起电网的过电压，从而引起线路的闪络跳闸；山火导致绝缘下降、空气缝隙破裂、电力网络短路。
2.3.1案例（1）
某核电站正处于大修、换料、停堆的状态（按照原计划，主变正在维修），220 kV辅助变压器的一座塔楼被雷电击中，雷电强度超过了设计的极限，导致电力线路短路，导致核电站的外部电源供应丧失。
2.3.2案例（2）
某核电站500 kV出线在浓烟区出现 A对地空气击穿，使出线保护动作脱开，使机组处于孤岛运行状态[2]。
2.4其他影响因素
2.4.1设备故障导致丧失厂外电
3起因输变电设备故障而造成的停电事故，占全部停电事故的23.1%。3次事故中，大亚湾核电厂"同步电网系统低压"信号与反向功率信号的结合，造成400 kV断路器的短路，造成电厂外部主供电和反应堆紧急停堆，秦山3号机组因发电机后备保护元件失效而停堆，田湾1号机组因变压器突发故障而停堆。为了解决电力设备的问题，操作人员必须严格遵守定期测试的规定，并加强电器的巡视，及时排除故障。电器设备的专业范围很大，在解决这些问题时要从多个角度进行全面的思考，以防止不适当的检修或改造带来新的设备缺陷。
2.4.2规程不完善引起丧失厂外电
五次事故中，由于调试和试验规程不健全，造成了工厂外电短路事故，占全部外电事故的38.5%。5起外电事故：大亚湾核电厂所有外部电力供应中断， A通道柴油机无法使用；大
亚湾核电厂因机组和传输保护系统100%的定子接地故障保护而导致反应堆外部的主要供电中断；秦山1号机组2001 M低频跳闸造成了整个电厂的交流供电中断；秦山2P59线一次故障跳闸，造成岭澳2号机组全部停电，2号机组停电。
2.4.3人因失误导致厂外电丧失
因人为原因造成的外电源丧失事故1例，就是大亚湾电厂误接了一台机组的负载开关，造成了主变主跳闸的主厂外供电中断[3]。
2.5国际运行核电厂丧失厂外电事件
核电站输变电及开关站是厂用电系统设备的主要故障。美国MCGUIRE2机组在1993年12月27日因绝缘故障造成两条525 kV母线失去一条。美国 PALOVERDE核电站在2004年6月14日因230 kV绝缘层的外部污染造成500 kV开关站被断开，3座核电站的外部电力供给被切断。1991年4月12日，芬兰 OLKILUOTO核电站二号装置的一处开关装置，因连接器损坏，导致端子短路而发生电弧放电，并引起大火。如果发生了绝缘失效，可能会引起线路保护动作，引起相-电弧放电和着火，从而造成更大的安全隐患。建议对输电线路的绝缘进行定期的可靠性检测，并对有故障的设备或导线进行更换，以避免绝缘老化和故障。
3核电厂厂外电源丧失的改进建议
本文在借鉴国外核电站的成功经验的基础上，针对我国核电站的实际操作与维护，对其进行了如下改造。
（1）加强设备监控和预防性维护工作，并改进维护计划。预防性维护概要包括因设备状况的改变而导致工厂外部电力损失的重要敏感设备升级概要。例如对重要设备、开关、按钮等进行梳理，确定故障类型，制订维修和应急措施；保证电力设备的可靠性，包括状态趋势，维护大纲，运行维护和监控。另外，要对大容量的变压器进行有效的监控，以防止设备降级的危险；防止设备老化、腐蚀等因素对设备使用寿命的影响，并对其进行预测维护；加强对非关键设备的故障处理，例如对关键部位的继电器、容易触碰的开关等进行物理保护[4]。
（2）强化对现行电力装置有关的文件程序的检查，测试，隔离，操作，维护和管理；减少员工进行非传统的或复杂的作业，因为他们缺少适当的技术和规范的指引；在使用之前，要清楚地规定操作规程和检验程序，以防止疏忽或失误。
（3）结合操作与维护的经验，对系统的设备进行整体的设计与配置，确定故障的逻辑，修改相应的逻辑，对相关的文件进行校验和升级。
4总结
针对核电厂厂外电源丧失事件，本文从管理、设备、人因三个方面的薄弱环节入手，提出了设备监测、预防性维修、程序防护、应急响应预案和技术改造等措施，可以有效地减少事故发生的危险。
参考文献
[1] 李洋龙. 失去厂外电源和A列厂内应急电源事故时的意外安注[C]. //中国核学会2015年学术年会论文集. 2015：444-450.
[2] 孙雪，孙皓文，林亿昌. 某电站厂用电外来电源事故过负荷能力校验分析[J]. 水电站机电技术，2022，45（4）：90-93.
[3] 张奇，孔静，陈子溪. 国内M310核电厂厂外220 kV备用电源单相断线故障对核电厂安全级电气系统的影响分析[J]. 核科学与工程，2021，41（3）：527-532.
[4] 张应超，季松涛，魏严凇，等. 用 MELCOR 程序分析600 MWe 核电厂乏燃料水池失去厂内外电源严重事故[J]. 原子能科学技术，2016，50（3）：440-445.