1 前言
核电厂在热备用、电站启动、低功率运行以及正常余热排出系统未投入使用的停堆阶段，给水系统向蒸汽发生器提供一定流量的给水，维持蒸汽发生器水位。在丧失给水和丧失正常交流电事件中，给水系统向蒸汽发生器提供启动给水，从而实现排出反应堆冷却剂系统热量的纵深防御功能，防止安全系统动作。其中主给水泵作为二回路系统最重要的设备，对于一、二回路的稳定运行至关重要。
2 核电厂给水系统配置特点
2.1主给水输送
在核电机组中，给水系统一般设置若干系列的主给水泵提供主给水，利用主给水调节阀控制给水流量。在正常满负荷运行时，每个序列提供一定的给水流量。在丧失一个序列后，如果存在备用序列，则备用列正常启动后能够提供足够的给水维持电厂在满功率下运行；如果未设置备用列，则需要降低反应堆功率以匹配当前数量的主给水泵供水能力。
2.2 来自启动给水泵的启动给水输送
在主给水泵或其相应流道丧失时，启动给水泵及其相关管道主要用于提供备用给水。在电站停役时，一般采用流量相对较低的启动给水泵向蒸汽发生器充水，在电站启动初期，当主给水流道进行水质调节时，也经常使用启动给水泵。
2.3主给水泵设计特点
2.3.1采用电动泵，而非汽动泵
核电机组中采用电动给水泵的原因是与主机的选型有关。大型火电机组均是全速机组，参数较高，新蒸汽全部为过热蒸汽，由于给水泵汽轮机的效率较高，长期运行的效益可观，因此采用汽动给水泵作为运行给水泵，配置在火电机组中已基本达成共识。而核电汽轮机采用半速机凝汽式汽轮机发电机组，型式为单轴、中间再热、四缸六排汽，因此选用电动给水泵的方案是较为常见。
2.3.2采用多台电动泵，部分核电机组无备用泵
部分核电机组，给水系统配置三台主给水泵，无备用，因此对主给水泵的设备可用率要求很高，且一旦出现单泵跳闸时，由于无备用泵可用，反应堆功率需同步降低。此时，控制系统可以通过调整给水调节阀开度来调节蒸汽发生器的水位，并且与核岛进行联锁后将反应堆功率降到设定功率以下运行，从而确保蒸汽发生器液位能够维持在稳定水平。
2.3.3采用齿轮箱，取代耦合器
采用具有齿轮箱的定速泵，而非采用耦合器进行速度调节，使系统配置比较简单。实际的运行工况变化多样，采用定速泵后，会使流量大于或小于实际的要求，对系统运行的经济性影响较大，但提高了系统运行的简便性和安全性。
3 一台或多台主给水泵跳闸的瞬态分析
以无备用给水泵核电机组为例，由于仅设置三台电动主给水泵，无备用给水泵，给水泵的运行状态直接影响核电机组的稳定运行，因此分析主给水泵的跳闸瞬态是十分有必要的。
3.1 电厂正常运行工况
主给水系统在正常余热排出系统运行前处于运行状态。在电站启动初期，用一台或两台启动给水泵或者一个主给水泵系列向蒸汽发生器供应启动给水，但启动给水泵的设计流量限制了所能支持的电站功率水平，在两台启动给水泵同时运行时，电站功率限值约为6%，在仅有一台启动给水泵运行时，电功率限值为3%。在电站启动时，主给水泵时向蒸汽发生器供水的首选水源，当系统清洗和水质调节完成后，一旦除氧器水源可用，通常应使用该水源。启动给水一直向蒸汽发生器供水直到接近6%额定给水流量，此时自动切换到主给水调节阀控制。
正常满功率运行时，三台主给水泵全部运行，分别承担约33.3%的额定给水流量，维持蒸汽发生器液位在程序设定值附近。此时启动给水泵处于备用状态，全部给水流量由主给水泵承担。
3.2 电厂瞬态和事故工况的理论分析
从核安全角度考虑，在电站事故期间不要求给水系统运行,而且在电站安全评估中不考虑给水输送。但是，在各种事件和电厂瞬态时，给水系统的响应是非常重要的。给水系统的异常瞬态直接影响蒸汽发生的液位控制，给水不足将导致二回路冷源减少或丧失，严重情况下降导致安全系统的不必要触发，对于电站的安全、稳定、经济运行产生不利影响。
3.2.1 一台主给水泵在满功率时跳闸
在满功率运行时，一台主给水泵跳闸，此时电厂控制系统触发汽轮机甩负荷，降负荷到足够低的功率水平，以避免由于蒸汽发生器液位无法维持导致反应堆停堆，并重新建立70%额定功率稳定运行状态。该瞬态在理论分析中是能够避免反应堆停堆的。
3.2.2 两台主给水泵在满功率时跳闸
在满功率运行时，假设两台主给水泵同时跳闸，蒸汽发生器液位由于给水不足将快速下降。此时由于只有一台主给水泵运行，只能维持反应堆最大功率约35%。即使快速降功率系统动作，由于给水流量与需求信号不匹配，反应堆功率将无法维持，必然由于蒸汽发生器液位持续降低，接近低液位定值时将导致自动停堆。在此过程中，操纵员可以提前识别并手动停堆，以减小瞬态影响。
3.2.3 所有主给水泵在满功率时跳闸
在满功率运行时，如果所有主给水泵同时跳闸，此时无法向蒸汽发生器提供主给水，根据异常运行规程，无主给水泵运行，需要操纵员手动停运汽轮机。在丧失主给水泵后，主蒸汽流量和主给水流量的失配导致蒸汽发生器液位降低，当任一蒸汽发生器液位下降到窄量程低液位设定值时，反应堆将自动停堆。
反应堆停堆后，启动给水泵如果可用，能够继续向蒸汽发生器供水。蒸汽发生器液位依靠启动给水流量恢复并维持。一旦所需的启动给水流量低于启动给水泵的最小流量要求，自动再循环阀按要求打开，将水送至凝结水储存箱。
4 电动主给水泵运行瞬态下的建议
1、对于无备用主给水泵的核电机组，满功率跳一台主给水泵，对主给水调阀形成的挑战较大，建议在机组设计选型阶段，配置一台备用主给水泵，以缓解蒸汽发生器液位调节的困难。
2、主给水调节阀节流较大，阀芯易磨损，影响调节阀的使用寿命。主给水调节阀应定期清洗和检查，以保证其调节性能。
3、一台主给水泵在满功率时跳闸，蒸汽发生器液位控制难度大，操纵员应密切关注蒸汽发生器液位变化，主给水调阀无法满足调节能力时，操纵员手动降低负荷限制器设定值，可触发快速降功率，有利于缓解蒸汽发生器液位降低过低，引发停堆。建议将此风险和操作编入异常响应规程。
参考文献：
[1] 林诚格. 非能动安全先进核电厂AP1000[M]. 北京：原子能出版社，2008
[2] 徐智渊.AP1000核电主给水泵系统设计及改进.《电站辅机》，2013
[3] 成军，杨建军.AP1000与M310改进型压水堆二回路给水系统比较分析.《华电技术》，2013
