【内容摘要】
本文结合工程设计经验，对核电厂BOP的用电负荷进行了分析，整理归纳了低压配电系统的供配电方式;并介绍了低压配电系统的主要设备特性，以及控制、保护和运行方式。
【关键词】
负荷分类;供配电方式;设备特性;控制方式;保护方式;运行方式
核电厂BOP(BalanceofPlant，核电厂配套设施)既不属于核岛，也不属于常规岛，但要保证核电厂的安全运行，BOP是必不可少的配套设施。BOP的子项一般有几十个，主要有:除盐水生产厂房、制氯站、压空机房、检修车间、实验厂房、废物、废水处理厂房和综合廊道等。目前，国内M310机组的核电厂中，BOP各子项内用电设备均为～220/380V。同时，按照各子项间的位置关系和用电负荷大小，仅在个别子项内设置变压器，周围各子项由该变压器供电。以福清1、2机组为例，BOP子项约为50个，设置变压器的子项为10个。在设有变压器的各子项中，低压配电系统的设计不仅需要考虑本子项的用电情况，还需考虑周围子项的用电情况，涉及内容较多，系统非常复杂。本文以除盐水厂房为例，对该子项的用电负荷、低压配电系统的供配电方式、控制方式和保护方式进行详细介绍。
一、用电负荷分析
(一)负荷分类。
由于BOP设施与核电厂的运行无直接关系，其功能不直接影响核电机组的运行，不直接涉及核安全的有关内容，因此，BOP的用电负荷均为核电厂公用负荷。核电厂用电负荷分类与GB50052中的负荷分级无对应关系，需要根据各子项内具体情况设置供电回路。
(二)负荷计算及负荷分配。
1．负荷计算。BOP各子项用电设备较多，基本以泵、风机、空调和照明等主要用电负荷，以除盐水厂房为例，用电设备如下:泵、电动阀;风机、空调、加热器;蓄电池充电器，UPS旁路柜;照明设备;PLC;周围子项的用电设备等。采用需要系数法，进行负荷计算，视在功率约为1，203kVA，需在该子项内设置变压器。
2．负荷分配。除盐水厂房为核电厂公用负荷，但该厂房工艺系统有两条除盐水生产线，相互备用，任何一条水线均满足核电厂运行的需要。根据工艺专业的要求，两条水线用电设备不能引自同一个低压母线段。为此，在除盐水厂房内设置两台800kVA的变压器，分别向两段低压母线供电，不设置联络;两段低压母线分别向不同的工艺水线用电设备放射式供电，并向周围子项提供～220/380V电源。此外，根据工艺要求，部分BOP子项可设一段低压母线，如洗衣机房等，此处不再赘述。
二、供配电方式
(一)供电电源。
BOP用电设备均属于核电站公用负荷，各变压器中压电源均引自中压公用母段。除盐水厂房两台变压器中压电源分别引自9LGIA、9LGIB，9LGIA、9LGIB分别由两路厂外电源供电。
(二)配电方式。
各子项均采用放射式配电。以除盐水厂房为例，在每台变压器旁紧邻并排布置一组低压主配电盘，每组由若干面低压抽屉柜组成，由抽屉单元向泵、风机、电动阀、加热器、蓄电池充电器、UPS旁路柜、照明和周围子项供电。根据GB50052－09第7．0．3条，当用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求的车间、建筑物内，宜采用放射式配电，其优点是:配电线路故障互不影响，供电可靠性较高，配电设备集中，检修比较方便。
三、设备特性
(一)变压器。
变压器容量一般为630kVA、800kVA、1，000kVA和1，250kVA，变压器选用三相环氧树脂浇注干式变压器，低压侧中性点直接接地并引出。变压器的主要特性参数如下:一次额定电压:6．6kV;二次额定电压:400V;频率:50Hz;环境温度:+5℃到50℃;阻抗电压:4%或6%;接线方式:DYn11。
(二)母线。
母线在配电盘中水平和竖直安装，主要参数如下:额定电压:400V;额定绝缘电压:1000V;频率:50Hz;水平母线的额定电流:≥1，600A(≤800kVA);≥2，000A(1，000kVA);≥2，500A(1，250kVA);垂直母线的额定电流:≥1，400A;短路耐受电流:≥35kA(有效值)。
(三)配电盘。
每个配电盘可包括下列单元:电缆连接小室;电压监测单元;装配隔离开关熔断器组/接触器抽出式单元;装配断路器的抽出式单元。
(四)抽屉单元。
配电盘共有三种类型的抽屉单元:
1．电压监测单元。电压监测主要用于检测三相母线电压、电流和单相接地故障电流，主要包括以下电气设备:两个低电压继电器，通过切断110VDC直流母线开关，可断开所有带接触器的馈线回路;一个接地故障继电器，延时输出无源干接点，用于向DCS报警和断开相应中压电源;一个零序电流互感器，监测变压器及三相母排的接地故障电流;一个多功能表及其熔断器;三个相电压指示灯及其熔断器;三个电流互感器。
2．隔离开关熔断器组/接触器型馈线单元。隔离开关熔断器组/接触器型馈线单元主要用于泵、风机、电动阀、加热器等的供电及自动控制。主要包括以下电气设备:aM型熔断器;电动机综合保护器;接触器。
3．断路器型馈线单元。断路器型馈线单元主要用于向附近子项次配电盘、子项内照明箱和大于315A的电动机回路提供电源和自动控制。
四、控制方式
主配电盘的控制和保护回路采用直流110V，直流电源引自各子项设置的直流配电系统。变压器的通断通过中压柜F－C回路实现就地手动和DCS远程控制。次配电盘的进线断路器采用就地手动控制。泵、风机、电动阀等工艺用电设备均可实现各子项内PLC控制和就地手动控制。
五、保护方式
(一)变压器的保护。
1．过负荷保护。变压器过负荷保护由6．6kV中压侧的综合保护装置提供，低压侧不设置保护。变压器过负荷保护定值一般为1．33In(In为中压侧变压器额定值)。
2．过流保护。变压器的过流保护由6．6kV中压侧熔断器提供，低压侧不设置保护。
3．单相接地故障保护。变压器低压侧中性点安装一个零序电流互感器，用于检测单相接地故障电流，通过380V电压监测单元内的延时接地故障继电器实现接地故障保护。设两个限值，第一限值为50A，延时1S后，接地故障报警，第二限值为0．6In(In为低压侧变压器额定值)，保护动作于变压器6．6kV馈线接触器开断。零序电流互感器的安装位置
(二)主配电盘三相母线的保护。
1．短路保护和过负荷保护。低压侧不设置，由中压侧F－C回路提供。
2．低电压保护。通过两个低电压继电器监测到AB和AC线电压低于0．7Un时，电压监测单元向DCS报警“小室故障”，同时，切断直流控制母线开关，断开所有的带接触器的馈线回路。
(三)隔离开关熔断器组/接触器型馈线单元的保护设置。
1．短路保护。短路保护由熔断器来完成，熔断器为aM型，只断短路电流，不断过载电流。
2．过载保护。过载保护由电动机综合保护器来实现。另外，加热器回路也采用隔离开关熔断器组/接触器型馈线单元，但不设置过载保护。
3．单相接地故障保护。由电动机综合保护器实现接地故障保护。
(四)断路器型馈线的保护设置。
1．短路和过载保护。短路和过载保护由断路器本体的热磁脱扣器来实现。
2．单相接地故障保护。负荷为配电箱、配电柜照明箱的馈线回路需要设接地故障保护，通过馈线回路中的漏电继电器实现接地故障保护，整定值为1A，0．8S或0．3A速断。
六、运行方式
(一)正常运行。
在正常运行时，中压柜对每组配电盘相应容量的变压器供电，配电盘再将三相380V，50Hz的交流电馈电给其连接的负荷。
(二)瞬态运行。
低压交流系统的瞬态有下列几种情况:短路;单相接地故障;三相母线低电压。
1．短路。三相母线短路:相应的中压侧熔断器熔断。主配电盘馈线回路短路:馈线回路中的熔断器熔断或断路器跳闸。
2．单相接地故障。第一阶段向DCS报警;第二阶段，通过闭合干接点触发6．6kV相应侧的接触器断开。隔离开关熔断器组/接触器型馈线的单相接地故障:由电动机综合保护器断开相应回路。断路器型馈线单相接地故障:由漏电继电器触发分励脱扣器，断开断路器。
3．三相母线低电压。通过两个低电压继电器监测两个线间电压低于0．7Un时，切断直流控制母线开关，使所有的带接触器的馈线回路断电。
七、结语
通过核电厂BOP的工程经验，本文剖析了核电厂BOP的用电负荷分析、供配电方式、设备特性以及控制、保护和运行方式。
作者：贾福辰 张旭 贾园 单位：中国核电工程有限公司河北分公司
【参考文献】
［1］王厚余．低压电气装置的设计安装和安装(第三版)
［2］GB50052－2009供配电系统设计规范
［3］GB50054－2009低压配电设计规范
［4］张环等．BOP380V配电装置保护定值手册