一、场景与目标
应用范围（典型）
安全级（Class 1E）或等同分级的反应堆保护系统/安全仪控（RPS/ESFAS/SAF I&C）
主控室与应急控制室DCS/SCADA/过程信息系统（PMS）
核安全级阀门与驱动的控制与监测、辐射监测（RMS）
安全重要的通信/计时/网络交换、记录与语音
非安全级：T/G（汽轮发电）控制、BOP公用、安防门禁、视频、行政与数据中心等
总体目标
在设计基准事故（DBA）与站内断电（SBO）等边界工况下，确保安全级与重要非安全级负载获得稳定、可验证、可隔离的直/交流电源，满足冗余、抗震、环境耐久与可维护要求，并支撑全厂网络安全与可审计运维。
二、系统分层与冗余策略
2.1 分层供电架构
厂用交流（Class 1E 交流列）：常规电源 → 应急柴油机（EDG）/多元应急电源 → 安全汇流排（A、B列）。
直流系统（Class 1E DC）：电池组 + 充电机（Charger）→ 直流配电盘（A、B列）。
逆变/UPS层：安全级在线双变换（VFI）逆变器从安全级直流汇流排取电，输出隔离的稳频稳压交流；非安全级采用在线双变换UPS或高可靠工业UPS。
机柜侧：静态切换开关（STS）/机柜ATS、ePDU 分组、就地稳压与滤波。
2.2 冗余型式
安全级采用“物理隔离的双列/双列+旁路”：A列与B列（或A/B/C三列）互不影响，至少2×100%（N+N）或2×100% + 系统旁路；
非安全级宜采用N+1并联冗余或双母线结构；
互锁与选择性：上/下游保护整定实现选择性配合，避免事故时非故障侧跳闸。
三、关键技术路线
3.1 拓扑与电能质量
在线双变换（VFI）：逆变器全时供电，确保零切换与低谐波失真；
隔离与接地：安全级UPS输出经隔离变压器并采用指定接地制式；控制与动力回路光/电气隔离，防止共模干扰与回灌；
同步与旁路：与静态旁路保持可控同步，异常时快速转旁路；维护旁路支持不断电检修。
3.2 电池系统
安全级优先 VLA（开口式或阀控）或镍镉（Ni-Cd）：寿命长、温度适应与失效模式可预期；
锂电（Li-ion）可用于非安全级或安全辅助系统：需要分层BMS、隔舱、消防抑制与泄压；
后备时间：安全级基于DBA/SBO“应对时间”分级（常见≥2小时或按厂级要求）；非安全级按控制/信息系统30–60分钟；
回充与倍率：按最不利温度/老化/倍率校核电池容量；设定回充时限（如≤8h）反推充电电流上限。
3.3 环境与抗震
抗震等级满足厂区地震动参数，安全级设备进行抗震鉴定/振动台试验；
环境耐久：温湿、盐雾/腐蚀、防尘，处于严酷区（如安全壳内）需考虑**事故环境（温度/湿度/辐照/LOCA）**的合格性；
EMC/RFI 抑制、雷电与浪涌保护（SPD 分级），以及绝缘监测与接地策略。
3.4 网络与网络安全
安全级UPS/逆变器的网口物理隔离或采用单向网闸上行监测；
最小权限、强认证与固件白名单；日志可审计与留存；
与主控DCS/动环平台通信采用受控协议集（如SNMPv3/Modbus-TCP在隔离区网段）与只读策略。
四、典型一次系统方案（示意）
安全级直流系统：电池（VLA/Ni-Cd）+ 双Charger（A/B）→ DC配电盘（A/B）
安全级UPS/逆变：各列DC→ 在线双变换逆变器（带隔离）→ 安全级AC盘（A/B）
旁路与检修：静态旁路（同列安全AC母线），机旁维护旁路开关柜
非安全级：市电/应急电源→ 非安全级UPS（N+1）→ 机柜ePDU/ATS → 负载
机柜终端：ePDU 分组、插座级计量与延时上电，STS 保障A/B路自动切换
五、容量与后备时间计算（工程做法）
5.1 负载功率
统计安全级与非安全级负载清单：额定功率、功率因数、启动/浪涌、电压等级；
计算利用系数×同时系数，给出稳态与事故瞬态两类工况；
UPS容量 = 负载总kW / 逆变效率 ×（20–30%余量）。PF=1机型时kVA≈kW。
5.2 电池后备
取“最不利工况”下负载恒功率，按温度、寿命末期容量折减、倍率曲线与线路损耗修正；
校核最小直流母线电压与逆变器最低允许电压，确保全程可持续供电；
结合回充时限与母线容量限制，确定充电电流设定与Charger规格。
六、监控与联动
本地HMI：电参、事件/告警、效率、温度、电池SOH/SOC；
上位监控：与DCS/动环/安全信息平台对接，采用只读与告警推送；
自动化动作：当非安全级UPS剩余后备低于门限时，触发顺序关机；安全级仅上报，不自动切断关键回路；
试验与演练：定期做失电演练（不影响安全级供电）、旁路切换与日志审计。
七、检修与资格保持
周期性试验：充电机/逆变器通道测试、静态旁路功能、告警链路、绝缘与接地；
电池维护：月度外观/端子复紧、季度内阻抽检、年度容量试验与均衡；
抗震/EMC/环境：变更评估与再鉴定策略；
备件与应急：风扇/板卡/接触器/整流功率单元备件库，故障MTTR目标小时级。
八、实施步骤与验证
方案冻结 → 设计联审（含选择性配合、接地、SPD与EMC）
FAT：功能、并机、效率与热成像、告警点表、通信与安全策略
进场安装/调缆 → SAT：带负载切换测试、故障旁路、黑启动与回充验证
移交与培训 → 运行首年增强监测（健康评估与报表） → 期中复核
九、样例BOM（可按厂别/岛别定制）
| 子系统 | 设备/模块 | 关键要点 | 数量/备注 |
|---|---|---|---|
| 安全级DC | 电池（VLA/Ni-Cd）+ 双Charger | 后备≥2h、回充≤8h、温补 | A/B列各1套 |
| 安全级UPS | 在线双变换+隔离 | PF=1、去共模、抗震、旁路与MBP | A/B列各1套 |
| 非安全级UPS | 在线双变换并机 | N+1、≥30–60min、ECO受控 | 分区若干 |
| 配电/旁路 | 安全AC/DC盘、MBP、静态旁路 | 选择性配合、联锁 | 各列1套 |
| 机柜侧 | ePDU/STS/ATS | 分组/延时/计量、A/B切换 | 负载机柜配套 |
| 监控 | 网管/工业网关 | 只读、审计、隔离区通信 | 1套/岛或分区 |
| 环境 | 温湿/门磁/水浸/烟感 | 干接点/总线型 | 需求点位配置 |
十、方案价值
更稳：安全级双列隔离、VFI在线、隔离输出与选择性配合，事故工况下仍可控。
更省：双变换高效曲线、受控高效模式、就地分组关断与能耗计量，降低TCO。
更易管：分层只读监控、可审计日志、周期演练与健康评估，运维透明。
更易扩：并机与模块化单元，随改扩建增列增容；电池技术可分区替换升级。
