ICS 27.120.99 CCS F 65 中 华 人 民 共 和 国 能 源 行 业 标 准 NB/T 20720—2024 压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统 设计规范 Design code for control rod drive mechanisms power supply system of pressurized water reactor nuclear power plants 2024-5-24发布 2024-11-24实施 国家能源局 发 布 NB/T 20720 —2024 I 目 次 前言 ................................................................................ II 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语和定义 ........................................................................ 1 4 系统功能 .......................................................................... 2 5 系统设计准则 ...................................................................... 2 6 设备设计准则 ...................................................................... 3 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 NB/T 20720 —2024 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 －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责任。 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归口。 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。 本文件主要起草人：刘文静、刘亚男、刘飞洋、游洲、何亮、何正熙、高永、李朋、王志坚、白琳 琳、王军庄、崔岗、张瑞泉。NB/T 20720 —2024 1 压水堆核电厂控制棒驱动机构电源系统设计规范 1 范围 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、接口及试验和检查要 求，以确保该系统能够可靠地执行其预定的功能。 本文件适用于基于电动发电机组的控制棒驱动机构电源系统的设计。 2 规范性引用文件 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， 仅该日期对应的版本适用于本文件；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。 GB 50054 低压配电设计规范 GB/T 699 优质碳素结构钢 GB/T 755 旋转电机 定额和性能 GB/T 10069.3 旋转电机噪声测定方法及限值第 3部分噪声限值 GB/T 2900.25-2008 电工术语旋转电机 NB/T 20003.2 核电厂核岛机械设备无损检测第 2部分：超声检测 NB/T 20003.4 核电厂核岛机械设备无损检测第 4部分：渗透检测 NB/T 20003.5 核电厂核岛机械设备无损检测第 5部分：磁粉检测 NB/T 20055 核电厂安全重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。 3.1 控制棒驱动机构 control rod drive mechanism 升降或保持控制棒在一定位置用以实现反应堆启动、反应堆功率调节或停堆的装置。 3.2 电动发电机组 motor generator set 一台或多台电动机与一台或多台发电机机械耦合而成的成套机组。 [来源：GB/T 2900.25-2008 ，411-34-04] 3.3 NB/T 20720 —2024 2 曲折形联结 zigzag connection 由六个绕组按星形连接而成的对称三相系统。六个绕组成对地连接在三个铁芯上。星的每相均由两 个绕组串联而成。不同铁芯上的绕组所产生的电动势依次相差 120°相位角。 3.4 棒控系统 rod control 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，实现反应堆的启动、停堆及功率调节 的系统。 3.5 直轴超瞬态电抗 direct-axis sub-transient reactance 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量在突变时的初始 值，与同时变化的直轴电枢交流基波分量之比。 [来源：GB/T 2900.25-2008 ，411-50-11] 3.6 直轴瞬态电抗 direct-axis transient reactance 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量在突变时的初始 值（不考虑开始几周内的快速衰减部分），与同时变化的直轴电枢交流基波分量之比。 [来源：GB/T 2900.25-2008 ，411-50-09] 4 系统功能 控制棒驱动机构电源系统是控制棒驱动机构（ CRDM）的专用电源系统，其任务是给 CRDM的磁力 线圈提供连续、稳定、可靠的电源，能使 CRDM的磁力线圈免受电厂电气系统暂态扰动的影响，具有一 定的独立性。 控制棒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磁力线圈失去电源。此时驱动 杆和控制棒依靠自身的重力落入堆芯，使反应堆紧急停堆。 5 系统设计准则 5.1 基本准则 5.1.1 控制棒驱动机构电源系统应适应 CRDM运行时功率需求的瞬时变化，不会跳闸。 5.1.2 当厂用380VAC 低压交流配电系统及控制电源系统的电压在正常极限范围内变化时，控制棒驱 动机构电源系统输出母线电压的变化应维持在额定电压值的 10％范围内。 5.1.3 控制棒驱动机构电源系统应设计双冗余的供电回路，在反应堆正常运行条件下，由于维修或设 备故障致使一个供电回路停运时，确保另一个供电回路对 CRDM的磁力线圈供电。 NB/T 20720 —2024 3 5.1.4 在厂用380VAC 低压交流配电系统瞬态期间，控制棒驱动机构电源系统应确保供电的连续性。 5.1.5 两台电动发电机组并列布置时，其间距宜超过 1米，满足运行和检修要求。 5.1.6 机柜的布置应符合标准 GB 50054 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三相四线制配电系统。典型的控制棒驱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、出口断路器。 5.2.2 发电机中性点采用不接地或通过高阻接地方式，发生单相接地故障或棒控系统输出侧发生接地 故障，允许系统连续运行。 5.2.3 发电机额定电压 𝑈௡௚应与棒控系统相匹配，额定频率 𝑓௡௚为50Hz。 5.2.4 电源系统的每个供电回路应包括一套带飞轮的电动发电机组及相应的保护和控制设备。每台电 动机由不同的非安全级厂用 380VAC 低压交流配电系统供电。 5.2.5 电动机保护由上游 380VAC 供电回路的保护装置实现，发电机由配套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 升或下降最多的子组棒束，而其它棒束处于保持状态所需要的最大瞬时有功功率。 5.2.7 在下列工况下，当发电机所供功率为平均有功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，在规定的时间内，发电机的输出 电压和频率必须满足最低值（电压 0.9𝑈௡௚，频率0.88𝑓௡௚）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最多的子组棒束，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 围内变化时，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 ±10%。 5.2.9 无论是一个供电回路运行，还是两个供电回路并联运