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海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐

汽机孤岛运行响应与运行风险探讨

摘要：西屋设计中电站可以满功率甩负荷不触发紧急停堆，汽轮机能够在电厂

负荷下稳定运行。甩负荷到厂用电涉及到许多设备和控制系统，需要各系统协调

配合，本文主要就满功率甩负荷过程中汽轮发电机组响应作分析，指出在甩负荷

过程中的运行风险和需重点关注的问题。

关键词：甩负荷，运行风险，孤岛运行

1引言和设计准则

电网崩溃情况下电站如何在无电网倒送电的情况下进行启动，特别是美国加

州大停电事故后，为从事故中吸取经验教训，各方就相关的事故预想和对策进行

了研究，若电网内有机组在电网故障时能转为只带厂用电作孤岛运行，就能迅速

激活网内其它机组并恢复对重要用户的供电。

西屋设计控制文件中要求反应堆功率控制系统的设计具有响应完全甩负荷且

不触发反应堆紧急停堆的能力。在不停堆及主蒸汽安全阀、稳压器安全阀不动作

的情况下，三门电厂能够接受额定热满功率甩负荷，汽轮机能够在最小电厂负荷

下持续稳定运行。

机组能够从100%功率运行工况下甩负荷到厂用电运行是对一回路二回路各

主辅系统设备协调工作和调节保护系统正常动作的考验。100%功率甩负荷到厂用

电失败会引起失去厂外主电源，并有失去厂外辅助电源甚至造成更大后果的风险，

可能对反应堆和机组的安全运行构成了威胁。

自动甩负荷是由电网故障引起的，保护自动跳开500KV断路器，可能引起机

组甩负荷的电网故障有短路和物理参数恶化等。手动甩负荷一般是指在核电站启

动调试中进行的甩负荷试验，是对全电厂主要系统的热工水力设计、控制系统设

计是否匹配及参数优化结果的综合检查。该瞬态用于寻找存在的缺陷，也是对所

有控制回路的再鉴定调试。

2甩负荷对电网影响

由于机组容量较大，甩负荷对电网的冲击比较严重，机组甩负荷的风险可导

致电网低周波、联络线功率振荡甚至电网解列，引起大面积停电等严重事故。某

电站由于1号机组甩负荷导致反应堆紧急停堆，机组100%甩负荷，联合电网解

列成5片并导致大面积停电事故。某核电1号机跳闸甩负荷使电网频率由50.1Hz

突然下降到49.4Hz，电站甩负荷给电网的安全稳定运行带来了严重影响。由于电

网故障，迫使机组处于孤岛运行方式时，要尽快联系电网恢复并网，以避免可能

的汽机跳闸而导致丧失厂内电源等不利工况。

3运行响应过程

100%功率甩负荷瞬态中一回路和二回路各系统需协调配合，涉及一回路各系

统，二回路中蒸汽环路、凝结水给水环路和电气响应等。下面主要就100%功率

甩负荷过程中响应作下分析：

3.1主蒸汽系统响应

主蒸汽压力、主蒸汽流量和主蒸汽旁排阀的动作过程如下：甩负荷瞬态后，

汽机调门关闭，旁排还未开启，主蒸汽压力迅速上升，随后又因调门和旁排的开

启使主蒸汽压力开始下降，随后跟随二回路负荷的变化而变化，最终压力稳定；

因为旁排阀的开启需要时间，所以刚开始主蒸汽流量阶跃下降并降到最低；随着

旁排阀的开启主蒸汽流量阶跃回升，之后随着反应堆功率的降低，主蒸汽流量也

下降并逐渐趋向稳定。

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汽轮机旁路排放系统共分为两组，蒸汽旁排系统的设计排放容量为40%满功

率蒸汽流量。甩负荷瞬态过程中，反应堆控制棒、汽机调门、旁排阀共同调节实

现一二回路负荷匹配。在甩负荷瞬态时，调门关闭，控制棒快速下插，旁排阀快

开方式的联合作用限制了这种瞬态的发展，使机组稳定在带厂用电工况下。

3.2汽轮发电机组响应

甩负荷后