Что входит в сеть питания нормальной эксплуатации

Особенности электрической части АЭС — Сети и источники надежного питания

Основные потребители I и II группы АЭС с водо-водяными и канальными кипящими реакторами. В виде примера в табл. П-2 и П-8 приведен перечень потребителей, составляющих нагрузку на сеть надежного питания в нормальном режиме и в режиме аварийного обесточивания на АЭС с водо-водяными и канальными кипящими реакторами. Следует обратить внимание на пп. 1а— 1 ж П-8, где перечислены потребители I группы, работающие на переменном токе напряжением 380 в и частотой 50 Гц.
Весьма существенным является то обстоятельство, что большая часть потребителей II группы и практически все потребители I группы, работающие на напряжении 380 в 50 Гц, работают и в нормальном режиме и выделены на эти сети с повышенной надежностью электроснабжения лишь потому, что от их бесперебойного функционирования зависит безопасность эксплуатации АЭС и сохранность дорогостоящего оборудования. Вместе с тем, как видно из табл. П-2 и П-8, при аварийном обесточивании нагрузка на сеть надежного питания II группы возрастает по сравнению с нормальным режимом за счет включения в работу электродвигателей специальных аварийных механизмов (например, аварийных питательных насосов, аварийных насосов технической воды и т. д.). Вместо них в нормальном режиме работают рабочие электродвигатели и механизмы гораздо более мощные (питательные насосы, насосы технической воды), но не подключенные к сети надежного питания. Нагрузка сети II группы возрастает также и из-за ввода в работу при аварийном расхолаживании механизмов и систем, которые при нормальной работе не функционируют, например аварийный насос охлаждения СУЗ, резервный масляный насос турбогенератора, валоповоротное устройство, вспомогательный циркуляционный электронасос ВЦЭН автономного контура ГЦН, конденсатный насос технологического конденсатора и т. д.
Некоторые из технологических систем АЭС и их электроприемников, предъявляющие повышенные требования к надежности электроснабжения, рассматривались в § 2-1 и в гл. 1.
Пути уменьшения нагрузки на автономные источники питания. При проектировании и модернизации сетей надежного питания (с учетом опыта эксплуатации) прилагаются все усилия, чтобы уменьшить количество и мощность выделяемых на сеть надежного питания потребителей в нормальном режиме работы станции, и в особенности при аварийном обесточивании. В графе примечаний к табл. П-2, П-8 указано, какие из механизмов работают периодически либо включаются не сразу после наступления аварии, какие — отключаются по мере уменьшения остаточных тепловыделений. Из тех же таблиц видно, что при аварийном расхолаживании до минимума сокращают количество систем, работающих в нормальном режиме от сети II группы: систем охлаждения бассейна выдержки, шахты реактора, боксов парогенераторов, вентиляционных систем и т. д.
Очень характерным примером уменьшения нагрузки на сети надежного питания является исключение из ее состава большей части силовой нагрузки СУЗ. Действительно, после срабатывания аварийной защиты и наступления аварийного обесточивания не требуется питания силовых цепей привода стержней СУЗ для осуществления расхолаживания, и оно может производиться от трансформаторов СУЗ и компенсаторов объема, подключенных не к сети надежного питания, а лишь к секциям РУСН-6 кВ, питающимся от вспомогательного генератора. Только одно это мероприятие уменьшает нагрузку на сеть надежного питания на 250 кВт. Вместе с тем, часть нагрузки СУЗ питается от сети I группы через обратимый двигатель-генератор, а от сети надежного питания II группы питается часть электронагревателей компенсаторов объема.
Мы уже останавливались на том, какими мерами на новых блоках большой мощности удалось полностью исключить из состава потребителей I группы энергоемкие потребители — главные циркуляционные насосы. Это — и создание ГЦН с ограниченными контролируемыми протечками, ГЦН с большими маховыми массами [9, 16], и использование совместного выбега [12, 13] ГЦН с главными или вспомогательными генераторами, и совершенствование реакторов и теплообменного оборудования, обеспечивающих переход на режим естественной циркуляции при все больших уровнях мощности [2, 3, 4, 8] и т. д. Достаточно вспомнить, что на I блоке НВАЭС проектом была предусмотрена специальная мощная аккумуляторная батарея с преобразователем на 600 в 12,5 Гц и двухскоростными ГЦН для обеспечения циркуляции теплоносителя при аварийном обесточивании [22], а I и II блоки БАЭС имеют специальные аварийные циркуляционные насосы (меньшей мощности, чем ГЦН), питающиеся через обратимые двигатель-генераторы в режиме обесточивания от аккумуляторных батарей [21]. Совершенно очевидно, что новые мощные блоки не могли бы проектироваться и строиться без решения указанных вопросов по снижению нагрузки на сети надежного питания, и в особенности на сеть I группы.
Режимы работы сетей и источников надежного питания в нормальных и аварийных условиях. На рис. 2-6—2-10 приведены возможные варианты схем сетей надежного питания. Из этих рисунков и данных табл. П-2 и П-8 следует, что как в нормальном режиме, так и во всех аварийных режимах работы АЭС, не сопровождающихся обесточиванием, основным источником электроснабжения сетей надежного питания I и II групп являются рабочие трансформаторы собственных нужд и трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ, а резервным источником — пускорезервные трансформаторы блоков и резервные трансформаторы 6/0,4 кВ. В тех случаях, когда на АЭС имеются мощные механизмы с. н. с электродвигателями 6 кВ, участвующие в аварийном расхолаживании, например аварийные питательные насосы, насосы технической воды, то в РУСН-6 кВ выделяются специальные секции надежного питания 6 кВ II группы (3 на рис. 2-1). К этим секциям и подключаются трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ, электродвигателя 6 кВ механизмов, участвующих в аварийном расхолаживании, и дизель-генераторы (рис. 2-6). В нормальном режиме секции 6 кВ надежного питания объединены с помощью секционных выключателей с соседними секциями и получают питание от рабочих трансформаторов с. н. (например, секционные выключатели между секциями 1Б и 1Н, а также 2Б и 2Н на рис. 2-6, а замкнуты). Через трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ (рис. 2-6, 2-8) получают питание секции 0,4 кВ II группы и связанные с ними с помощью автоматических выключателей секции 0,4 кВ I группы. От секций 0,4 кВ II группы происходит электроснабжение работающих в нормальном режиме потребителей II группы, а от секций 0,4 кВ I группы питаются ее потребители на переменном токе (см., например, табл. П-8 п. 1а) и получают питание обратимые двигатель-генераторы, состоящие из соединенных на одном валу машины постоянного тока и синхронной машины.

Рис. 2-6. Схемы сетей надежного питания I и II группы при наличии двух турбогенераторов на реакторный блок и при установке дизель-генераторов на напряжении 6 кВ: а — при отсутствии гальванической связи между секциями надежного питания; б — при наличии гальванической связи между секциями надежного питания. 1, 2 — рабочий и резервный дизель-генератор (или газотурбинный агрегат); 3 — секции надежного питания 6 кВ II группы; 4 — рабочий трансформатор 6/0,4 кВ надежного питания II группы; 5—секции 0,4 кВ II группы; 6 — секции 0,4 кВ I группы; 7, 8 — щиты постоянного тока рабочей (9) и резервной (10) аккумуляторных батарей; 9 — рабочая аккумуляторная батарея реакторного блока; 10 — резервная аккумуляторная батарея АЭС; 11, 12 — обратимые двигатель-генераторы рабочие и резервные; 13 — резервный трансформатор 6/0,4 кВ; 14 — секция 0,4 кВ резервного трансформатора с. н.; 15 — сеть надежного питания I группы; 16 — сеть надежного питания II группы

В нормальном режиме синхронная машина, работая в режиме двигателя вращает машину постоянного тока, работающую в генераторном режиме параллельно с соответствующей аккумуляторной батареей. Этим обеспечивается нагрузка щита постоянного тока и необходимый подзаряд батарей (рис. 2-6).
Дизель-генераторы во всех режимах, не сопровождающихся аварийным обесточиванием, не работают.
При исчезновении переменного напряжения 0,4 кВ на секциях I группы (по любой причине) без выдержки времени секции 0,4 кВ I группы отделяются от секций 0,4 кВ II группы, и обратимый двигатель-генератор меняет режим работы: машина постоянного тока переходит в режим двигателя с питанием от аккумуляторной батареи, а синхронная — в режим генератора, обеспечивая питание потребителей 0,4 кВ I группы. Напряжение на секциях
,4 кВ I группы поддерживается на нужном уровне автоматическим регулятором синхронной машины. Наряду с двумя рабочими двигатель-генераторами, играющими одновременно и роль зарядных агрегатов, имеется также и резервный (показан только на схеме рис. 2-6, а), отключенный при нормальных условиях, но автоматически включаемый в работу при повреждении или исчезновении напряжения на секции 0,4 кВ любого рабочего двигатель-генератора.
При аварийном обесточивании дизель-генераторы пускаются автоматически, подключаются к -соответствующим секциям надежного питания II группы (рис. 2-1, 2-6, 2-7, 2-10), которые к этому времени отделяются секционными выключателями от соседних секций, и обеспечивают питание потребителей, подключенных к трансформаторам надежного питания, а также необходимых двигателей 6 кВ, подключенных к секциям надежного питания II группы и участвующих в аварийном расхолаживании (табл. П-3 и П-9).
За счет работы этих аварийных источников производится расхолаживание станции; при этом функционируют лишь автономные сети, границы которых обозначены штриховой линией на рис. 2-6. Дизель-генераторы оборудованы системами автоматики, позволяющими осуществить трехкратную попытку пуска, и необходимыми вспомогательными механизмами, обеспечивающими их постоянную готовность к пуску, т. е. имеют прогретые системы охлаждения, смазки, подачи топлива (см. табл. П-8, пп. 1 е; 16, 17, 18, 19). В настоящее время можно с уверенностью рассчитывать на прием нагрузки дизель-генераторами с автоматическим пуском через 18—30 сек с момента подачи команды на пуск при мощности дизель-генератора до 1600 кВт и через 3 мин при мощности 4000 кВт. При успешном запуске дизель-генераторов питание с секций 0,4 кВ II группы в случае необходимости вновь подается на секции 0,4 кВ I группы, и через обратимые двигатель-генераторы может быть принята часть аварийной нагрузки щита постоянного тока.
При возникновении аварийного расхолаживания принимаются меры по восстановлению питания от энергосистемы, и после подачи питания на РУСН-6 кВ аварийное расхолаживание можно прекратить (с остановкой дизель-генераторов) и приступить к пуску станции либо ее нормальному расхолаживанию.

Рис. 2-7. Схема сети надежного питания II группы на моноблочной АЭС с установкой дизель-генераторов на напряжении 6 кВ и с гальванической связью между секциями надежного питания II группы
1—16 — то же, что на рис. 2-6

Если схема сети с. н. 6 кВ существенно зависит от числа турбогенераторов на блок, а также типа и числа главных циркуляционных насосов, то схема сети надежного питания по своей структуре может быть принята одинаковой для энергетических реакторов разных типов. Из сравнения рис. 2-7 и 2-6 видно, что как при моноблоках, так и при двух (или более) турбогенераторах на блок необходимо выделить две самостоятельные секции 6 кВ, к которым подключаются рабочий и резервный дизель-генераторы, рабочий и резервный трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ и необходимые при аварийном расхолаживании механизмы с электродвигателями 6 кВ. В нормальном режиме обе секции надежного питания 6 кВ являются рабочими, а при аварийном обесточивании, как правило, рабочей остается только одна секция, а вторая становится резервной.
В блоках сравнительно небольшой мощности (до 100 МВт), а также и в более мощных блоках с усовершенствованной технологической схемой в режиме аварийного расхолаживания можно обойтись без участия мощных механизмов с электродвигателями 6 кВ, и тогда дизель-генераторы целесообразно включать на секции надежного питания 0,4 кВ (рис. 2-8).

Рис. 2-8. Схема сетей надежного питания на моноблочной АЭС при отсутствии потребителей II группы на напряжении 6 кВ 1—16 — то же, что на рис. 2-6

В этом случае при аварийном обесточивании секции надежного питания 0,4 кВ II группы отделяются от питающих их в нормальном режиме трансформаторов 6/0,4 кВ (4 на рис. 2-8), и сеть надежного питания II группы существенно сокращается по сравнению, например, со схемами на рис. 2-6, 2-7. При такой схеме трансформаторы можно лишь условно назвать трансформаторами надежного питания, поскольку через них происходит электроснабжение лишь в нормальном режиме работы. Это трансформаторы 6/0,4 кВ по схеме включения и резервирования будут аналогичны другим рабочим трансформаторам 6/0,4 кВ. К секциям 6 кВ надежного питания, как и к остальным секциям 6 кВ, подключаются потребители с. н. В то же время в схемах моноблоков, когда один из рабочих трансформаторов с. н. подключен не ответвлением к генератору, а к шинам высокого напряжения системы — к секциям с. н. 6 кВ этого трансформатора целесообразно подключать трансформаторы 6/0,4 кВ, питающие в нормальном режиме секции 0,4 кВ II группы, с тем чтобы обеспечить быстрейшее восстановление нормального электроснабжения потребителей II и I групп от системы (см. рис. 2-8).

Рис. 2-9. Схема сети надежного питания II группы на моноблочной АЭС при отсутствии потребителей на напряжении 6 кВ и с уменьшенной кратностью резервирования дизель-генераторов
1 — рабочие дизель-генераторы; 2 — резервный дизель-генератор; 3 — рабочие секции 6 кВ; 4 — рабочие трансформаторы 6/0,4 кВ, 5 — рабочие секции 0,4 кВ

В схемах на рис. 2-6—2-8 приняты следующие кратности резервирования: один резервный дизель-генератор на два рабочих, т. е. на два реакторных блока; трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ в режиме аварийного обесточивания имеют 100%-ное резервирование, а обратимые двигатель-генераторы — 200%-ное в аварийном режиме и 50%-ное в нормальном режиме. Схемы автоматики построены таким образом, что при наступлении аварийного обесточивания к секциям 6 кВ и 0,4 кВ II группы остается подключенным только минимально необходимое число приемников (см. табл. П-2 и П-8), самозапуск которых должен быть обеспечен от дизель-генераторов. Условия самозапуска обычно получаются очень тяжелыми. Этот вопрос будет специально рассматриваться в § 4-2.

Условия самозапуска можно существенно облегчить, если предусмотреть специальное логическое устройство, которое обеспечит формирование команд на запуск дизель-генераторов, отключение необходимых секционных выключателей (рис. 2-6, 2-7) или выключателей трансформаторов (рис. 2-8), отключение не участвующих в расхолаживании механизмов и поочередное включение дизель-генераторов и электродвигателей механизмов, участвующих в расхолаживании.
Можно создать также такое логическое устройство (управляющую машину), которое управляло бы механизмами собственных нужд и источниками питания во всех режимах, включая аварийное обесточивание. В этом случае нет надобности в выделении специальных секций и в особенности трансформаторов надежного питания II группы: логическое устройство само определит, какое количество механизмов собственных нужд и в какой последовательности подключить к секциям надежного питания в зависимости от числа запустившихся дизель-генераторов (рис. 2-9).

Рис. 2-10. Схема сети надежного питания 2 группы при наличии 2 турбогенераторов на реакторный блок и установке дизель-генераторов с уменьшенной кратностью резервирования на напряжении 6 кВ 1—5 — то же, что на рис. 2-9

В этой схеме применено три дизель-генератора, каждый из которых рассчитан на питание 50%- ной суммарной нагрузки в аварийном режиме. Одновременно подаются команды на запуск всех трех дизель-генераторов, и все три работают в случае успешного запуска. В самом неблагоприятном режиме, при запуске только одного дизеля, логическое устройство включит минимальное количество механизмов и будет чередовать режимы их работы так, чтобы обеспечить минимум неблагоприятных последствий. Гибкая схема коммутации позволяет осуществить любой из режимов без параллельной работы генераторов дизельных установок. Следует иметь в виду, однако, что изложенные выше принципы автоматики сети надежного питания должны использоваться с разумной осторожностью, с тем чтобы усложнение автоматики и достигаемое за этот счет упрощение схемы сети надежного питания привели в целом к увеличению общей надежности электропитания потребителей.
В некоторых случаях в зависимости от местных условий нагрузка сети надежного питания на один реакторный блок может превысить величину мощности выпускаемых дизель-генераторов с автоматическим пуском. В этом случае целесообразно использовать принцип построения схемы на рис. 2-9, но включение дизель-генераторов произвести на напряжении 6 кВ (рис. 2-10). При такой схеме в сети надежного питания II группы будет два рабочих дизель-генератора вместо одного в схеме рис. 2-6, 2-7 и один резервный на два рабочих (на один реакторный блок), т. е. кратность резервирования сохранится, как и в схемах на рис. 2-6, 2-7.

Чтобы не уменьшать надежность электроснабжения секций 0,4 кВ II группы, целесообразно использовать резервный трансформатор 6/0,4 кВ, снабдив его развилкой на стороне 6 кВ для подключения к любой секции надежного питания 6 кВ.
Два подхода к построению сети надежного питания. Построение питающих сетей II и I групп можно выполнить двумя основными способами: в соответствии со схемами на рис. 2-6,6 2-7 и на рис. 2-6, а, 2-8—2-10. Рассмотрим вначале только сети надежного питания II группы, пользуясь рис. 2-6. В обоих случаях па каждый реакторный блок предусматривается один рабочий дизель-генератор и один резервный на два реакторных блока. Схема рис. 2-6,6 характеризуется наличием перемычек, позволяющих подключать любой из двух дизель-генераторов к обеим секциям надежного питания 6 кВ, любую из двух секций 0,4 кВ II группы к рабочему трансформатору надежного питания 6/0,4 кВ и любой из двух рабочих двигатель-генераторов к обеим секциям 0,4 кВ I группы. Рабочий трансформатор надежного питания используется один, но это не является недостатком, так как в режиме аварийного обесточивания он резервируется с кратностью 100% (поскольку у резервного трансформатора 6/0,4 кВ в этом режиме не должно быть других резервируемых им трансформаторов). Мощные двигатели 6 кВ, участвующие в аварийном расхолаживании, могут иметь фиксированное присоединение к секциям надежного питания 6 кВ. В схеме рис. 2-6,а, наоборот, фиксировано место присоединения дизелей к секциям 6 кВ II группы, место присоединения обоих рабочих трансформаторов надежного питания 6/0,4 кВ к секциям 6 и 0,4 кВ II группы и место присоединения обоих обратимых двигатель-генераторов к секциям 0,4 кВ I группы. В обеих схемах все потребители надежного питания на напряжении 0,4 кВ дублируются (см., например табл. П-2 и П-8), желательно также дублирование мощных механизмов с электродвигателями 6 кВ, подключенных к секциям 6 кВ II группы и участвующих в аварийном расхолаживании (например, аварийного питательного насоса). Иногда дублирование всех участвующих в аварийном расхолаживании механизмов с двигателями 6 кВ признают нежелательным из-за увеличения их числа. Тогда в схеме рис. 2-6, а такие двигатели снабжаются перемычками для подключения их к любой из секций 6 кВ II группы, где есть напряжение. Чтобы не делать перемычки со стороны 6 кВ трансформатора 6/0,4 кВ надежного питания, его, как было уже сказано, дублируют, устанавливая трансформаторы с подсоединением к разным секциям (1Н и 2Н). В схеме рис. 2-6,6 по импульсу исчезновения напряжения запускаются оба дизеля, рабочий и резервный, и если они успешно запускаются, то можно подключить рабочий дизель к обоим секциям — 1Б2 и 2Б2, после чего резервный дизель остановить, либо подключить рабочий дизель на одну из секций (1Б2), а резервный на другую (2Б2) с половинной нагрузкой на каждый и с использованием резервного трансформатора 6/0,4 кВ.
В случае неуспешного запуска или последующего отключения одного из дизель-генераторов обе секции (1Б2 и 2Б2) будут получать питание по перемычкам от оставшегося второго, и никаких переключений потребителей делать не придется. При этом трансформатор надежного питания 6/0,4 кВ резервируется общим резервным трансформатором от секции 6 кВ II группы своего (рис. 2-6,6) или соседнего блока (рис. 2-13). В схеме на рис. 2-6, а оба дизеля также пускаются одновременно, в случае успешного пуска резервный дизель после принятия нагрузки рабочим следует остановить, так как дизель-генераторы не допускают длительной работы на холостом ходу. В случае неуспешного запуска или последующего отключения одного из них при дублировании всех механизмов, участвующих в расхолаживании, никаких переключений питающих элементов производить не требуется, зато требуется автоматическое переключение дублированных механизмов.
Недостаток схемы на рис. 2-6, б — наличие гальванической связи между секциями надежного питания и, следовательно, возможность потери обеих секций, например при к. з. на одной секции и безуспешности попыток ее отключения; этих недостатков нет в схеме на рис. 2-6, а. Учитывая, что вероятность возникновения короткого замыкания на шинах надежного питания или непроходящего короткого замыкания на одном из присоединений за время работы сети в режиме аварийного расхолаживания очень мала (см. § 3-1), потерю обеих секций из-за гальванической связи между ними можно признать ничтожно малой, даже при отсутствии устройства резервирования отказов выключателя (УРОВ). Поэтому в отношении сети надежного питания II группы обе схемы (рис. 2-6, а, б) можно признать приемлемыми.
Что касается сети надежного питания I группы, то здесь следует прежде всего исключить возможность ее полного погашения. Наличие гальванической связи между секциями увеличивает вероятность такого погашения и является нежелательным. Поскольку сети надежного питания обеих групп целесообразно строить по одному принципу, а решающих преимуществ ни одна из схем не имеет, к выбору схемы можно подойти исходя из нагрузки на рабочий трансформатор 6/0,4 кВ надежного питания.
Если нагрузка сети надежного питания на напряжение 0,4 кВ в нормальном режиме меньше мощности одного трансформатора 6/0,4 кВ (630 или 1000 кВ-А), как в табл. П-2, то целесообразно выбрать схему рис. 2-6, б, где требуется всего один рабочий трансформатор 6/0,4 кВ сети надежного питания. Если же мощности одного трансформатора 6/0,4 кВ недостаточно для электроснабжения потребителей сети надежного питания в нормальном режиме, что и характерно для реакторных блоков мощностью около 1000 МВт (табл. П-8), то следует применять схему рис. 2-6, а.

Доказательство допустимости применения обоих типов схем (рис. 2-6, а, б) для электроснабжения потребителей II группы приведено в § 3-1.

26.4. Системы собственных нужд атомных электростанций

радиоактивных веществ. Атомная элект­ростанция считается безопасной, если обеспечена надежная защита обслужи­вающего персонала от облучения, а ок­ружающей среды — от загрязнения ра­диоактивными веществами. Защита должна исключить возможность превы­шения установленных норм радиации как при нормальной эксплуатации АЭС, так и в аварийных ситуациях. Вокруг АЭС создается санитарно-защитная зо­на, размеры которой зависят от пара­метров реакторов и местных климати­ческих, метеорологических и топографи­ческих условий. В санитарной зоне запре­щается размещать населенные пункты.

Для того чтобы радиоактивные про­дукты, образующиеся в реакторе, не распространялись во внешнюю среду, предусматривают не менее трех защит­ных барьеров. Первый барьер — это металлические оболочки твэлов, кото­рые препятствуют выходу радиоактив­ных продуктов в контур циркуляции теплоносителя. При нормальном состоя­нии оболочек твэлов радиоактивная за­грязненность теплоносителя очень мала. Радиоактивные вещества, проникшие в теплоноситель, удерживаются вторым барьером — прочными герметичными оболочками трубопроводов и оборудова­ния первого контура. И, наконец, в слу­чае утечек из первого контура радиоак­тивный теплоноситель попадает в герме­тичные изолированные помещения — боксы, в которых размещаются обору­дование и трубопроводы первого кон­тура. Это — зона строгого режима.

Производственные помещения, в ко­торых персонал может находиться не­ограниченное время, составляют зону свободного режима. К ним в первую очередь следует отнести машинный зал двухконтурных и трехконтурных АЭС. Контроль за радиационной обстанов­кой на АЭС и в окружающей среде несет специальная служба дозиметри­ческого контроля.

Управляемую и надежно контроли­руемую цепную реакцию в ядерном реакторе обеспечивает система управ­ления и защиты реактора с соответст­вующими контрольно-измерительными

приборами и автоматическими устрой­ствами. При этом предполагается на­дежная работа всех рабочих машин, об­служивающих контур циркуляции теп­лоносителя, и в первую очередь — глав­ных циркуляционных насосов (ГЦН).

В процессе нормальной эксплуата­ции АЭС неизбежны побочные отходы, которые тоже могут содержать радио­активные вещества: жидкие — вода си­стемы дезактивации оборудования, тру­бопроводов внутренних поверхностей помещений первого контура, сточные воды спецпрачечных и т. п.; твердые — демонтированные детали и оборудова­ние первого контура, инструмент и об­тирочный материал, спецодежда и т. д.

Для сбора и транспортировки ра­диоактивных жидких стоков к местам хранения или переработки проклады­вается сеть спецканализации с соответ­ствующими насосами.

Специальная приточно-вытяжная вентиляция очищает воздух в зоне стро­гого режима. На выходе из вентиля­ционной системы очищенный воздух вы­брасывается в верхние слои атмосферы через вентиляционную трубу.

В аварийных ситуациях вероятность выброса радиоактивных веществ резко возрастает. Такие аварийные режимы мо­гут возникать при местном разрыве главного циркуляционного контура, при отключении всех ГЦН, при аварийном • останове ядерного реактора, при внеш­них событиях типа стихийных бедствий (пожар, наводнение, землетрясение) и т п. Опасность такого рода аварий заключа­ется в разгерметизации реактора с вы­бросом радиоактивных веществ в зону свободного режима и окружающую сре­ду. За максимальную проектную аварию принимается полный разрыв главного циркуляционного контура. При этом рез­ко сокращается циркуляция теплоноси­теля через активную зону реактора, что может вызвать расплавление оболо­чек твэлов и их разгерметизацию.

В аварийных ситуациях, как пра­вило, дается автоматическая команда на аварийный останов реактора. Однако при этом в реакторе сохраняется оста­точное тепловыделение за счет продол-

жающегося радиоактивного распада продуктов деления, поэтому возможна разгерметизация оболочек твэлов. Что­бы исключить эту опасность, необхо­дим надежный отвод остаточного тепло­выделения при любом состоянии элект­рической части АЭС.

Безопасность АЭС в аварийных ситу­ациях обеспечивается с помощью за­щитных и локализующих устройств. В состав защитных устройств входят система аварийной защиты и аварийной остановки реактора, система аварий­ного охлаждения активной зоны реак­тора (САОАЗ), система охлаждения и снижения давления в помещениях реак­торного контура и т. д.

В качестве примера на рис. 26.13 показана упрощенная схема системы ава­рийного охлаждения активной зоны во-до-водяного корпусного реактора типа ВВЭР-1000 (для одной петли). Дейст­вие системы основано на быстром вводе борного раствора в активную зону реактора при появлении в нем утечки теплоносителя. Бор хорошо поглощает тепловые нейтроны, т. е. уменьшает ко­личество нейтронов, участвующих в про­цессе деления в активной зоне реактора.

Система аварийного охлаждения состоит из двух частей: пассивной — гидроаккумуляторов 1, не требующих каких-либо источников энергии, и актив­ной — аварийных насосов высокого 2 и низкого 3 давления с соответствую­щими баками 4 и 5 борного раствора. Всего на реактор устанавливают три та­кие независимые системы, причем каж­дая из них обеспечивает 100% расчет­ной производительности.

В начальный период — до включения аварийного источника энергии — необ­ходимое количество воды подают в ак­тивную зону гидроаккумуляторы 1, в которых нужное давление создается и поддерживается азотной подушкой. Пос­ле включения аварийного источника энергии приходят в действие насосы высокого давления 2, которые впрыски­вают концентрированный борирован-ный раствор из бака 4 в активную зону реактора (имеются три независимых канала связи с первым контуром). Одно-

временно автоматически включаются насосы низкого давления 3, которые подают холодный борный раствор из бака 5 в реакторный контур с помощью спринклерного насоса 6 в сопла 7. Струи раствора, разбрызгиваемые соп­лами, предотвращают повышение давле­ния под защитной оболочкой. Собираю­щаяся в приямках 8 вода через теплооб­менник 9 теми же насосами снова за­качивается в контур и в спринклерное устройство. Насосы низкого давления обеспечивают надежный отвод тепловы­делений в послеаварийный период.

Из изложенного видно, что безо­пасность АЭС обеспечивается рядом систем, в состав которых входят рабо­чие агрегаты, нуждающиеся в особо надежном электропитании.

Классификация потребителей системы собственных нужд АЭС

В соответствии с предъявляемыми требованиями в отношении надежности 4 электроснабжения потребители СН АЭС разделяются на три группы: I — особо ответственные потребители, не допуска­ющие перерывов питания и требующие обязательного питания после срабаты­вания аварийной защиты; II — особо от­ветственные потребители, допускающие

перерыв питания на время 1—3 мин, что позволяет осуществить автоматиче­ский ввод резервного питания от авто­номного источника; они также требуют питания после срабатывания аварийной защиты; III — потребители, не предъяв­ляющие повышенных требований к на­дежности электроснабжения.

В состав потребителей группы I вхо­дят электроприемники системы управ­ления и защиты реактора (СУЗ), си­стемы контроля и измерений реактора (КИП), системы дозиметрического конт­роля за содержанием радиоактивных излучений, системы памяти и логики ин­формационно-вычислительной части АСУ ТП, аппаратура управления и ав­томатики, система аварийного останова реактора (САОР), двигатели аварийных масляных насосов системы регулирова­ния и смазки турбины и т. п. Перечис­ленные электроприемники имеют не­большие единичные мощности и нуж­даются в источниках энергии трехфаз­ного переменного тока 380 — 660 В и по­стоянного тока 220 В.

К группе II потребителей относятся электродвигатели насосов, обслуживаю­щих первый радиоактивный контур и его вспомогательные устройства; электро­двигатели САОР; электроприемники от­ветственных вспомогательных систем, участвующих в обеспечении безопасности АЭС, — спецвентиляции, аварийного ос­вещения, противопожарной защиты; электродвигатели аварийных питатель­ных насосов и технической воды; электроприводы быстродействующих клапанов и арматуры САОР и т. д. По­скольку диапазон единичных мощностей указанных электроприемников довольно широк, для их электроснабжения необ­ходимо предусмотреть два уровня на­пряжения трехфазного переменного то­ка: 6—10 кВ для питания мощных двига­телей и 380 — 660 В для двигателей малой мощности и прочих электроприемни­ков этой группы.

Потребители группы III аналогичны электроприемникам СН ТЭС. Их элект­роснабжение осуществляют на двух сту­пенях напряжения трехфазного перемен­ного тока: 6-10 кВ и 380-660 В.

Главные циркуляционные насосы и газо-дувки

Мощными рабочими машинами на АЭС являются главные циркуляционные насосы для реакторов с водяным и жид-кометаллическим теплоносителями и га-зодувки для реакторов с газовым за­полнителем.

Число ГЦН зависит от типа реакто­ров: для реакторов типа ВВЭР число ГЦН соответствует числу петель (4 пет­ли у ВВЭР-1000), для реакторов типа РБМК-1000 предусмотрено по 4 ГЦН на каждую половину, т. е. всего 8, при­чем все ГЦН каждой половины рабо­тают с общими всасывающими и напор­ными коллекторами. Ответственность этих машин весьма велика: они должны обеспечить непрерывную циркуляцию теплоносителя через активную зону реактора не только в нормальном режи­ме, но и в режиме аварийного расхо­лаживания.

Главные циркуляционные насосы приводятся во вращение асинхронны­ми двигателями с короткозамкнутым ротором типа ВДА, ВАЗ (реакторы типа ВВЭР и РБМК) или с фазным рото­ром типа ВАКЗ (реактор типа БН-600). Для питания этих электродвигателей требуется напряжение переменного тока 6 или 10 кВ.

В начале развития атомной энерге­тики мощности ядерных блоков были невелики и основное требование, кото­рое предъявлялось к ГЦН, сводилось к исключению протечек. В этих условиях применялись ГЦН, у которых насос, подшипники и электродвигатель заклю­чались в общий герметизированный кор­пус. Конструкция получалась дорогой, сложной, с низким КПД (50 — 65%) и малой инерционностью. Последнее при­водило к тому, что на циркуляцию теплоносителя сильно влияли наруше­ния нормального электропитания при­водных двигателей. Поэтому выдвига­лось требование, чтобы питание не пре­рывалось на время более 1 с. С ростом мощностей ядерных блоков изменилось и конструктивное решение ГЦН. В на­стоящее время применяют ГЦН с вы­носным электродвигателем обычного ис-

полнения, с механическим уплотнением вала, с контролируемыми утечками. Аг­регаты получаются приблизительно вдвое дешевле герметичных, а их КПД на 12—15% больше; значительно возра­стает инерционность, которую дополни­тельно увеличивают с помощью махови­ка, устанавливаемого на валу агрегата. Момент инерции агрегата получается в 3 — 4 раза больше, чем агрегата об­щепромышленного назначения на те же параметры. Все это позволяет выпол­нить требование НТП, согласно которо­му собственного выбега агрегата должно быть достаточно для сохранения номи­нальной мощности реактора в течение 2 — 3 с при переходных режимах на стан­ции и в энергосистеме. В случае- пол­ного исчезновения напряжения на АЭС инерционность агрегата ГЦН обеспечи­вает переход на естественную циркуля­цию теплоносителя. Это возможно при небольших нагрузках СН и отключении его от сети.

Современные конструкции ГЦН обеспечивают на выбеге в течение 30 с необходимую принудительную цирку­ляцию теплоносителя. Если в течение этого времени электропитание привода будет восстановлено, энергоблок будет сохранен в работе. В противном случае подключается система аварийного ох­лаждения активной зоны реактора. Про­должительность работы ГЦН до пол­ного его останова составляет около 130 с. Большая инерционность ГЦН с выносными электродвигателями по­зволяет осуществлять электроснабжение последних при напряжении 6—10 кВ совместно с электродвигателями груп­пы III.

Источники энергии системы собствен­ных ну мед АЭС

Наличие на АЭС особо ответствен­ных электроприемников, требующих по­вышенной надежности электроснабже­ния, определяет необходимость трех ис­точников питания: ими являются генера­торы АЭС, энергосистема, с которой АЭС должна иметь связь не менее чем по трем линиям, и автономный аварий­ный источник.

Нормальное электроснабжение СН осуществляют от генераторов через трансформаторы СН, подключаемые на ответвлении от них. Выключатель у генераторов обязателен. В случае ис­чезновения рабочего питания, не связан­ного с полной потерей напряжения на АЭС, резервирование электроснабже­ния СН происходит от энергосистемы через соответствующие резервные транс­форматоры. Места их присоединения и число выбирают так же, как на ТЭС.

Для электроприемников группы III достаточно использовать только источ­ники нормального рабочего и резервного питания, тогда как электроприемники групп I и II требуют еще третьего не­зависимого источника питания — ава­рийного резервного. В качестве такого на АЭС применяют аккумуляторные батареи, автоматизированные дизель-генераторы, газотурбинные установки, или используют энергию выбега турбо­генераторов. На отечественных АЭС наибольшее применение получили акку­муляторные батареи (для электроприем­ников группы I) и дизель-генераторы (для потребителей группы II). Каждая из трех систем безопасности имеет свои автономные источники питания.

Схемы электроснабжения системы соб­ственных нужд АЭС

Ниже в качестве примеров рассмот­рены схемы электроснабжения системы СН дубль-блока с реактором типа РБМК-1000 и моноблока с реактором типа ВВЭР-1000.

Дубль-блок с канальным водогра-фитовым реактором типа РБМК-1000 включает в себя два турбоагрегата с ге­нераторами типа ТВВ-500-2. Оба гене­ратора соединены по схеме укрупнен­ного блока с трансформаторной группой мощностью 3-417 MB∙А (рис. 26.14). В цепи каждого генератора установлено по два последовательно включенных вы­ключателя, между которыми имеются ответвления для рабочих трансформа­торов СН мощностью по 63 MB∙А. Выключатель Q1 используется при нор­мальных пусках и остановах блока, а вы-

ключатель Q2 дает возможность ис­пользовать энергию выбега турбоагрега­тов для аварийного расхолаживания ре­актора.

Моноблок с корпусным водо-водя-ным реактором типа ВВЭР-1000 и турбо­генератором типа ТВВ-1000-4 имеет один генераторный выключатель и два транс­форматора СН (рис. 26.15). Трансфор­матор мощностью 63 MB∙А предназна­чен для электроснабжения потребителейСН блока, а трансформатор мощностью 25 MB∙А — для электроприемников общестанционного назначения.

В системе СН АЭС следует разли­чать: РУ СН 6 кВ и 380 В нормальной

эксплуатации, от которых питаются по­требители группы III и ГЦН; РУ надеж­ного питания 6 кВ и 380 В перемен­ного тока и 220 В постоянного тока — для электроснабжения особо ответствен­ных потребителей групп I и II. Коли­чество секций РУ 6 кВ нормальной эксплуатации выбирают в зависимости от числа ГЦН. Нормы технологического проектирования рекомендуют подклю­чать к одной секции не более двух ГЦН при общем их числе на блок от шести до восьми и не более одного ГЦН при четырех и менее ГЦН на блок. От­ключение одной секции при этом не приводит к снижению нагрузки реактора.

В рассматриваемых примерах со­гласно указанным рекомендациям РУ 6 кВ блока имеют по четыре секции — А, В, С и D. Реактор типа РБМК-1000 имеет восемь ГЦН, и, следовательно, к каждой секции РУ 6 кВ подключается по два ГЦН (рис. 26.14). Циркуляцию теплоносителя в реакторе типа ВВЭР-1000 обеспечивают четыре ГЦН и, следо­вательно, на каждую секцию РУ 6 кВ приходится по одному ГЦН (рис. 26.15).

Для реактора типа РБМК-1000 при­менены питательные насосы с электро­приводом (4 рабочих и 1 резервный). Для реактора типа ВВЭР-1000 преду­смотрены питательные насосы с турбо-приводом, что заметно снижает нагруз­ку системы СН. В обеих схемах пре­дусмотрены резервные трансформаторы мощностью по 63 MB∙А.

Распределительные устройства и сети

Для электроснабжения особо ответ­ственных электроприемников групп I и II на АЭС сооружают особые сек­ционированные РУ надежного пита­ния. Количество секций соответствует числу систем безопасности АЭС, приня­тому в технологической части. В настоя­щее время приняты три системы безопас­ности с соответствующим разделением РУ СН надежного питания на три части: V, W и X (рис. 26.14 и 26.15).

Для питания электродвигателей мощных рабочих машин группы II соору­жаются секции H1 надежного питания 6 кВ (H1V, H1W, Н1Х); к ним через соответствующие трансформаторы при­соединяют секции Н2 надежного пита­ния 380 В (H2V, H2W и H2X), от кото­рых происходит электроснабжение ос­тальных приемников группы II.

В нормальном режиме на секции на­дежного питания H1 энергия подается от секций А, В, С распределительного устройства 6 кВ нормальной эксплуата­ции, с которыми они связаны через два последовательно включенных вы­ключателя.

Независимыми источниками энер­гии для потребителей группы II служат

дизель-генераторы, как показано на ри­сунке. Поскольку электроприемники группы II допускают кратковременный перерыв питания, применены дизель-генераторы, которые могут быть быстро введены в работу.

В аварийных ситуациях секции H1 надежного питания отделяются от сек­ций РУ нормальной эксплуатации. Нали­чие двух последовательно включенных секционных выключателей обеспечивает надежное отделение секции H1 даже в случае отказа одного из выключателей. Устройство АВР включает дизель-гене­раторы.

Время от начала пуска до готовности к принятию нагрузки составляет 15—20 с для агрегатов мощностью 500 кВт и около 40 с для агрегатов 1800 кВт. На­бор нагрузки происходит ступенями в очередности, диктуемой требованиями технологического процесса аварийного охлаждения реактора.

Электроснабжение потребителей по­стоянного тока группы I осуществляют от секций HЗ надежного питания 220 В (H3V, H3W, НЗХ), а потребителей переменного тока группы I — от секций Н4 надежного питания 380 В (H4V, H4W, Н4Х). Независимыми источниками энергии служат аккумуляторные бата­реи GB.

В нормальном режиме секции ИЗ и Н4 питаются от секций Н2 потребителей группы II, т. е. рабочим источником энергии для электроприемников группы I служит генератор. Через выпрямители VD происходит подзарядка аккумуля­торной батареи, питание электроприем­ников постоянного тока группы I, а че­рез автоматический инвертор UZ пита­ние нагрузки 380 В группы I. Таким об­разом, имеет место последовательное выпрямление и инвертирование тока для передачи мощности от шин Н2 к шинам Н4.

В аварийных условиях, когда напря­жение на шинах Н2 исчезает, потребители группы I продолжают получать питание от аккумуляторной батареи, которая переходит из режима подзаряда в ре­жим разряда. Электроприемники по­стоянного тока получают питание от

аккумуляторной батареи непосредст­венно, а электроприемники переменного тока (шины Н4) — через инвертор. Бла­годаря выпрямителям прямая связь между шинами НЗ постоянного тока и шинами Н4 переменного тока отсутст­вует.

Система электроснабжения собственных нужд АЭС

Система электроснабжения собственных нужд АЭС предназначена для электропитания потребителей, обеспечивающих:

— работу АЭС при нормальных условиях эксплуатации;

— работу блока в аварийных условиях, включая потерю источников рабочего и резервного питания.

На энергоблоке предусматриваются следующие системы электроснабжения собственных нужд:

— система нормальной эксплуатации (НЭ);

— система надежного электроснабжения нормальной эксплуатации (СНЭ НЭ);

— система аварийного электроснабжения (САЭ).

Система собственных нужд нормальной эксплуатации и система надежного электроснабжения нормальной эксплуатации отно­сятся к классу ЗН, а САЭ – к классу 2О по НП-001-97 (ОПБ-88/97).

В системе собственных нужд приняты следующие уровни напряжения и системы:

— сеть переменного тока напряжением 10 кВ для электроснабжения электродвигателей мощностью 200 кВт и более, а также трансформаторов 10/0,4 кВ;

— сеть переменного тока напряжением 380/220 В для электроснабжения электродвигателей мощностью менее 100 кВт и прочих потребителей;

— сеть переменного тока напряжением 380/220 В для электроснабжения средств АСУТП и арматуры, которая получает питание от инверторов агрегатов бесперебойного питания;

— сеть постоянного тока 220 В;

— сеть постоянного тока 110 В для удерживания приводов СУЗ в заданном положении при кратковременном снижении напря­жения в системе собственных нужд переменного тока нормальной эксплуатации.

Схема собственных нужд (с.н.) каждого блока имеет четыре секции 10 кВ нормальной эксплуатации, питание которых в нормальном режиме осуществляется от двух рабочих трансформаторов с.н. 24/10,5-10,5 кВ, подключенных к блоку генератор-трансформатор между блочными трансформаторами и генераторными выключателями. Количество секций 10 кВ НЭ принято по количеству главных циркуляционных насосов (ГЦН). Каждый ГЦН питается от отдельной секции, что обеспечивает более устойчивую работу блока при повреждениях секций 10 кВ.

Резервирование питания секций 10 кВ собственных нужд блока осуществляется от группы резервных трансформаторов (2×80МВ∙А).

Система надежного электроснабжения собственных нужд нормальной эксплуатации состоит из двух секций 10 кВ, которые в нормальном режиме получают питание от двух секций нормальной эксплуатации, а при обесточивании – от общеблочного дизель-генератора. Мощность общестанционного дизель-генератора должна обеспечить 100 % нагрузку, необходимую для сохранения работоспособности важного и дорогостоящего оборудования (такого как турбогенератор) при отсутствии напряжения на рабочих и резервных трансформаторах собственных нужд.

Система аварийного электроснабжения предназначена для обеспечения питанием потребителей системы безопасности энергоблока во всех режимах эксплуатации, в том числе при потере питания собственных нужд от рабочих и резервных источников питания (при обесточивании).

В соответствии с основными решениями, принятыми в технологической части, по разделению технологической системы безопасности на 2 канала, которые дублируют друг друга по составу оборудования и выполняемой функции, аналогичное деление на 2 независимых канала выполнено в схеме аварийного электроснабжения. Оба канала САЭ идентичны. По составу оборудования и мощности каждый канал САЭ способен выполнить возложенную на него функцию.

Питание нагрузок САЭ осуществляется от 2 секций 10 кВ аварийного электроснабжения, которые в нормальном режиме получают питание от соответствующих секций нормальной эксплуатации, а при обесточивании – от соответствующих секционных дизель-генераторов.

На каждую секцию предусматривается отдельная независимая дизельная электростанция. Мощность одного дизель-генератора и набор нагрузки должны быть такими, чтобы обеспечить 100 % мощность потребителей, необходимых для работы системы безопасности в режиме останова энергоблока при отсутствии напряжения на рабочих и резервных трансформаторах собственных нужд.

Для питания нагрузок 0,38 кВ каждого канала предусматривается сеть 0,38 кВ, получающая питание от секций 10 кВ через трансформаторы 10/0,4 кВ.

Для питания потребителей первой группы надежности переменного тока напряжением 380 В в каналах систем безопасности предусматриваются агрегаты бесперебойного питания (АБП), состоящие из выпрямителя и инвертора.

На блоке предусматриваются следующие аккумуляторные батареи (АБ) 220 В:

— для питания потребителей постоянного тока НЭ – 2 комплекта;

— для питания нагрузок постоянного тока каналов САЭ – 2 комплектов (по два комплекта на канал СБ).

Все батареи НЭ и два комплекта АБ САЭ рассчитаны на 120 минут работы при разряде, кроме того, в каждом канале СБ предусмотрена АБ для питания устройств контроля за реактором (всего два комплекта АБ на САЭ), рассчитанная на 24 часа разряда.

Также предусмотрены отдельные АБ на 110 В в качестве резервного источника для удержания приводов СУЗ в заданном положении при кратковременных понижениях напряжения в сети с.н. Все аккумуляторные батареи при наличии переменного тока в системе собственных нужд работают в режиме постоянного подзаряда, через ыпрямитель.

Воспользуйтесь поиском по сайту:

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2023 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.011 с) .

Электропитание АСУТП

Специфика атомной электрической станции, как технологического объекта, состоит в том, что перерыв в электропитании некоторых ее потребителей может привести к опасности для жизни, вредному воздействию на окружающую среду и повреждению основного оборудования. Для этой группы требуется резервирование источников электропитания, один из которых должен быть автономным.

Электроприемники собственных нужд АЭС подразделяются на три группы по требованиям к надежности электропитания (в пределах I категории по ПУЭ):

1) I группа — потребители, не терпящие перерыва ни при каких режимах, включая полное исчезновение напряжения переменного тока от рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд энергоблока, связанных с сетью энергосистемы, либо допускающие перерыв на доли секунды с последующим обязательным восстановлением питания и длительным надежным электроснабжением даже после срабатывания аварийной защиты реактора;

2) II группа – потребители, допускающие перерыв питания на время до десятков секунд с последующим обязательным восстановлением питания после срабатывания аварийной защиты;

3) III группа — потребители первой категории, не предъявляющие особых требований к надежности питания.

К потребителям I группы относятся системы контрольно-измерительных приборов и автоматики, приборы технологического контроля реактора и системы его управления и защиты, системы памяти и логики информационно-вычислительной машины блока, системы дозиметрии, часть аварийного освещения (на щитах управления, с дежурным персоналом и в основных проходах станции).

Для питания потребителей I и II групп предусматриваются специальные сети надежного питания.

В соответствии с основной концепцией безопасности эксплуатации АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами, на каждый энергоблок предусмотрено три полностью независимые канала системы безопасности, каждый из которых способен осуществить аварийное расхолаживание и локализацию аварии. Независимость трех каналов систем безопасности выдерживается по технологической, электрической части и по цепям управления. В связи с этим на каждый энергоблоке имеются три автономные системы надежного питания напряжением 6 и 0,4 кВ 50 Гц и 0,22 кВ постоянного тока, включающие в себя автономные источники — дизель-генераторы и аккумуляторные батареи, преобразователи напряжения и распределительные устройства.

В системе электроснабжения собственных нужд выделяются три секции 6 кВ надежного питания второй группы. К этим секциям подключаются мощные механизмы, требующие надежного питания, трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ и дизель-генераторы. Как в нормальном режиме эксплуатации, так и во всех аварийных режимах работы АЭС, не сопровождающихся обесточиванием, электроснабжение сетей надежного питания I и II групп осуществляется от секций BA, BB, BC, BD напряжением 6 кВ, питающихся от рабочих трансформаторов блока или от магистралей 6 кВ резервного питания АЭС.

В нормальном режиме эксплуатации секции 6 кВ второй группы получают питание от секций 6 кВ нормальной эксплуатации через два последовательно включенных секционных выключателя. Дизель-генераторы в режимах, не сопровождающихся аварийным обесточиванием, не работают, но благодаря вспомогательным механизмам обеспечивается их постоянная готовность к пуску: системы охлаждения, смазки и подачи топлива поддерживаются в прогретом состоянии. Автоматика обеспечивает начало приема нагрузки дизель-генератором через 15 секунд с момента автоматического пуска. Мощность дизель-генератора составляет 5,6 МВт.

Между тремя секциями надежного питания 6 кВ и не предусмотрено взаимного резервирования, так как каждая из автономных секций по мощности подключенных к ней дизель-генераторов и составу механизмов способна осуществить локализацию аварии и аварийное расхолаживание самостоятельно.

В режиме аварийного обесточивания энергоблока устройства автоматики ступенчатого пуска каждого из каналов системы безопасности подают команды на запуск дизель-генератора. Обязательным условием, разрешающим включение генератора на секцию надежного питания 6 кВ, является надежное отключение этой секции от обесточенной или поврежденной рабочей секции. Наличие двух последовательно включенных секционных выключателей гарантирует успешность отделения для автономной работы даже при отказе одного из секционных выключателей. После включения дизель-генератора любая из секций готова к принятию нагрузки и участию в аварийном расхолаживании.

Ввиду соизмеримости мощности нагрузки и дизель-генератора, включение электродвигателей механизмов производится ступенями; последовательность и интервалы времени определяются технологической частью. Для каждого из расчетных режимов существует своя аварийная программа автоматического ступенчатого пуска.

Потребители II группы напряжением 0,4 кВ получают питание через трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ от секций 6 кВ II группы.

Питание потребителей 0,4 кВ I группы осуществляться от агрегатов бесперебойного питания. В нормальном режиме выпрямители, питающиеся от секций 6 кВ II группы, обеспечивают подзаряд аккумуляторных батарей каждого канала систем безопасности и питание через статические инверторы нагрузки 0,4 кВ I группы.

При аварийном обесточивании или повреждении в системе электропитания собственных нужд энергоблока, включая сеть 6 кВ II группы, питание потребителей 0,4 кВ I группы продолжается от аккумуляторной батареи.

Таким образом, в схеме электрических соединений блока устанавливаются три дизель-генератора, три комплекта выпрямителей и инверторов и три аккумуляторные батареи каналов систем безопасности. Каждая батарея работает на свой щит постоянного тока. Взаимных связей между щитами не предусмотрено.

Распределительные устройства надежного питания трех каналов системы безопасности располагаются в разных помещениях и отделены от остальных распределительных устройств собственных нужд. Для каждого из трех каналов системы безопасности прокладываются самостоятельные кабельные трассы, разделенные огнестойкими перегородками. Дизель-генераторы каждого из каналов системы безопасности также размещены в самостоятельных отсеках с пожароустойчивыми перегородками. В разных помещениях скомпонованы и аккумуляторные батареи трех каналов.

Помимо потребителей систем безопасности, на АЭС имеются общеблочные потребители I группы нормальной эксплуатации. Для их надежного питания на каждый энергоблок предусматривается самостоятельный комплекс источников электропитания. В него входят: аккумуляторная батарея напряжением 220 В, выпрямительное устройство, питающееся через понижающий трансформатор 6 кВ нормальной эксплуатации данного энергоблока, статические инверторы, питающие секции 0,4 кВ I группы общеблочных нагрузок.

Помимо перечисленных трех аккумуляторных батарей каналов систем безопасности и одной общеблочной, на каждый энергоблок АЭС устанавливается одна батарея напряжением 110 В для питания силовых цепей системы управления и защиты реактора, а также батарея АБП УВС. Все эти батареи снабжены выпрямительными устройствами, подключенными к секциям нормальной эксплуатации блока.

4.1 Агрегаты бесперебойного питания

Комплекс устройств, осуществляющих преобразование электрической энергии, подключение потребителей для питания или резервных источников, называется агрегатом бесперебойного питания.

АБП применяется для обеспечения электропитанием потребителей первой группы. Это такие потребители, нарушение функционирования которых приводит к тяжелым экологическим последствиям или к значительному экономическому ущербу.

Обширной зоной применения АБП являются также системы, содержащие ЭВМ и другие цифровые технические средства.

На АЭС агрегаты бесперебойного питания выполняют следующие функции:

— обеспечение постоянным и переменным электрическим током потребителей первой группы надежности при нормальной работе станции, а также в аварийных режимах, в том числе и полного обесточивания;

— заряд аккумуляторных батарей в процессе их формовки;

— подзаряд аккумуляторных батарей в процессе нормальной эксплуатации.

При применении АБП как обеспечивающей системы безопасности, он должен удовлетворять следующим требованиям:

— перерыв электроснабжения не должен превышать десятые доли секунды во всех режимах, включая режим полного исчезновения напряжения переменного тока от рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд;

— питание должно обязательно обеспечиваться после срабатывания АЗ реактора;

— количество комплектов АБП системы безопасности должно соответствовать числу каналов системы безопасности, принятых в технологической части;

— взаиморезервирование или резервирование питания этих потребителей допускается только в пределах одного канала.

Рассмотрим структурную схему и принцип работы АБП на примере общеблочного агрегата бесперебойного питания. Функциональная схема общеблочного АБП, установленного на энергоблоках 1÷4 представлена на рисунке 29.

Электропитание в виде переменного напряжения 0,4 кВ поступает в АБП от секций нормальной эксплуатации и от секций нормальной эксплуатации 6 кВ через понижающий трансформатор 6/0,4 кВ. Это напряжение преобразуется в полупроводниковых выпрямителях в постоянное напряжение 0,23 кВ. Выходы выпрямителей подключены к щиту постоянного тока. В состав АБП входит свинцово-кислотная аккумуляторная батарея номинальным напряжением 220 В. В нормальном режиме работы АБП аккумуляторная батарея сглаживает пульсации выпрямленного напряжения выпрямителя и накапливает электрическую энергию. В аварийном режиме, когда выпрямитель перестает быть источником электрической энергии, батарея обеспечивает электропитание нагрузки АБП. Непосредственно от щита постоянного тока получают напряжение электропитания те потребители энергоблока, в состав которых входят вторичные источники питания постоянного тока. К потребителям такого рода, в части касающейся оборудования АСУТП энергоблока, относятся шкафы УКТС систем нормальной эксплуатации РО и шкафы УКТС турбинного отделения. Потребители, требующие электропитания переменным напряжением, подключены через инверторы. Инвертор – электронное устройство, преобразующее постоянное напряжение в переменное и предназначенное для питания двигательной и статической нагрузки переменного тока в нормальном и аварийных режимах эксплуатации.

Рисунок 29 — Функциональная схема общеблочного агрегата АБП

В схеме электропитания потребителей АБП предусмотрено электронное отключающее устройство, предназначенное для коммутации нагрузок отходящих линий, защиты при возникновении коротких замыканий в нагрузке и автоматического повторного включения.

Оборудование комплекса АСУТП, требующее резервированного электропитания, подключено к резервным цепям с помощью электронных коммутирующих устройств, имеющих два входа: от АБП и от секций 0,4 кВ нормальной эксплуатации. Штатным режимом работы принят режим, при котором в работе находится цепь электропитания от АБП. В случае отказа основного источника электропитания или ухудшения качества электроэнергии, подаваемой от АБП, переключающее устройство обеспечивает переход электроснабжения потребителей от резервной сети с одновременным отключением основного плеча. Время переключения не превышает 15 мс. Переключающее устройство обеспечивает автоматическое повторное подключение основного плеча электропитания при восстановлении параметров напряжения в течение 0,2÷0,6 сек.

Оборудование АСУТП получает электропитание от шкафов РТЗО. В рассматриваемом случае это шкафы:

— HG48 – электропитание первого канала КИП и А СНЭ РО;

— HG49 – электропитание второго канала КИП и А СНЭ РО;

— ZB02 – электропитание первого канала КИП и А ТО;

— ZМ02 – электропитание второго канала КИП и А ТО;

— ZА03 – электропитание первого канала АСУТ-1000М (ВУ АСР ТО);

— ZА05 – электропитание второго канала АСУТ-1000М (ВУ АСР ТО);

— ZB06 – электропитание третьего канала АСУТ-1000М (ВУ АСР ТО).

Построение систем АБП УВС всех энергоблоков аналогично кроме энергоблока №6, на котором реализована более надежная схема: рабочее плечо электронного переключателя подключено к инвертору АБП УВС, а резервное – к инвертору общеблочного АБП. На остальных энергоблоках ОП ЗАЭС резервное плечо подключено к секции 0,4 кВ нормальной эксплуатации.

На всех энергоблоках АБП УВС имеют два инвертора и один выпрямитель.

Между АБП УВС и общеблочным АБП имеются перемычки по постоянному напряжению, которые включаются при аварии.

На первых четырех энергоблоках ОП ЗАЭС общеблочный АБП и АБП УВС получают электроэнергию от секций 6 кВ нормальной эксплуатации, поэтому при длительном полном обесточении блока панели оперативного контура БЩУ (кроме панелей управления системами безопасности) потеряют питание уже через несколько часов.

Более жесткий подход к надежности в атомной энергетике потребовал обеспечить автономное электропитание для потребителей, важных для безопасности АЭС. Поэтому на энергоблоках 5 и 6 появились еще два дизель-генератора и две секции 6 кВ питания потребителей, важных для безопасности АЭС. Появилась возможность установить два комплекта общеблочных АБП, подключенных к секциям 6 кВ, имеющих автономное электропитание.

Таким образом, общеблочные АБП и АБП УВС на энергоблоках 5 и 6 сохраняют свою работоспособность при длительном полном обесточивании энергоблока.

Как уже указывалось выше, на энергоблоке ОП ЗАЭС имеются АБП для каждого из каналов системы безопасности.

Комплект технологических защит канала системы безопасности имеет четыре канала питания (алгоритм работы технологических защит САОЗ «2 из 4»). Каналы электропитания физически и географически разнесены: два канала получают питание от первого инвертора, два от второго (для блоков 1-4). Резервным источником для первого канала питания КИП и А является КРУ-0,4 кВ второй группы надежного питания, расположенное на отм. 20 РО. Резервным источником для второго канала питания КИП и А является КРУ-0,4 кВ нормальной эксплуатации, расположенное на отм. 41 РО. На энергоблоках 5 и 6 в АБП канала системы безопасности установлено по три инвертора. Первый и второй канал оборудования КИП и А получают электропитание каждый от своего инвертора, третий и четвертый каналы КИП и А аналогичны блокам 1÷4. Следует помнить, что электропитание канала КИП и А подразумевает обеспечение функционирования первичных и вторичных измерительных преобразователей, их источников питания, устройств размножения сигнала вплоть до преобразующего устройства (при аналоговом сигнале — вплоть до АДП).

Комплект СУЗ имеет три канала питания (алгоритм технологических защит «2 из 3»). На блоках 1÷4 третий канал электропитания СУЗ подключен к первому инвертору АБП, а второй и первый каналы электропитания СУЗ – к второму инвертору. На блоках 5 и 6 каждый канал электропитания СУЗ подключен к индивидуальному инвертору.

От первого инвертора через электронное отключающее устройство получают электропитание исполнительные механизмы быстродействующей редукционной установки по сбросу пара в атмосферу.

Электропитание постоянным напряжением от АБП канала системы безопасности обеспечиваются:

– шкафы УКТС данного канала системы безопасности;

– освещение БЩУ, РЩУ;

– схемы управления и защиты выключателей секции 6 кВ второй группы надежности.

В нормальном режиме работы блока АБП каналов системы безопасности получат электроэнергию от секций 6 кВ второй группы надежности ВV, BW и BX. В случае исчезновения напряжения на секции 6 кВ, питание обеспечивается аккумуляторной батареей. Зарядно-подзарядный агрегат применяется для поиска «земли» в цепях постоянного тока.

4.2 Электропитание потребителей АСУТП энергоблока

Потребители УКТС каналов системы безопасности получают электропитание через сборки РТЗО HG10-HG14, HG20-HG24, HG30-HG34 по переменному току от секций 2-й группы надежного питания, а по постоянному току от шин ЩПТ первой группы. В нормальном режиме потребители УКТС каналов системы безопасности потребляют как переменный ток, так и постоянный ток. Степень нагрузки потребителя УКТС по переменному или постоянному току, ввиду унифицированности источников питания, можно определить только произведя специальные замеры. В идеальном случае нагрузка распределена поровну, нормально в пределах допусков настройки источников питания.

Условно принято считать ввод по переменному току рабочим, а ввод по постоянному току — резервным. При исчезновении того или иного вида электропитания оставшийся в работе источник питания в состоянии нести нагрузку всего потребителя УКТС бесконечно долгое время.

Необходимо помнить, что по переменному напряжению получают электропитание блоки вентиляторов шкафов УКТС, которые в случае исчезновения этого типа электропитания остаются без источника электроснабжения и дальнейшая эксплуатация шкафа УКТС зависит от температурного режима в помещении и внутри шкафа.

Силовые сборки РТЗО на каналах систем безопасности подразделяются на два вида:

— сборки, получающие электропитание по рабочему и резервному вводам от шин секций второй группы системы безопасности CV, CW или CX;

— сборки, получающие электропитание по рабочему вводу от шин секций первой группы (EK, EL или EM), то есть от АБП, а по резервному вводу — от шин секций второй группы каналов системы безопасности (CV, CW или CX).

Потребители УКТС системы нормальной эксплуатации РО получают электропитание через сборки РТЗО HG41-HG44 по переменному току от секции нормальной эксплуатации 3-й группы, а по постоянному току — от шин ЩПТ нормальной эксплуатации. В остальном схема электропитания и особенности ее работы аналогичны схемам электропитания потребителей УКТС каналов системы безопасности.

Силовые сборки РТЗО систем нормальной эксплуатации РО получают электропитание от шин секций 3 группы нормальной эксплуатации.

Электропитание большинства сборок РТЗО турбинного отделения осуществляется от общеблочного АБП. Сборки ZB02 (1-канал питания) и ZM02 (2-канал питания) имеют ввод по постоянному току от шин общеблочного щита постоянного тока, это связано с тем, что от данных сборок осуществляется электропитание исполнительных механизмов по отключению турбогенератора устройствами технологических защит. Постоянный ток так же используется для получения информации о положении исполнительных механизмов устройствами технологических защит. На постоянном токе работают релейные панели выходных цепей технологических защит.

Потребители УКТС ТО получают питание по переменному току от секции нормальной эксплуатации 3-й группы, а по постоянному току — от шин ЩПТ первой группы нормальной эксплуатации. Особенности эксплуатации системы электропитания потребителей УКТС ТО аналогичны особенностям эксплуатации систем электропитания потребителей УКТС РО.

Силовые сборки РТЗО турбинного отделения получают питание от шин секций 3 группы нормальной эксплуатации.

4.3 Вопросы для самопроверки

1) Что означает принадлежность потребителей АСУТП к I группе по требованиям к надежности электропитания?

2) Для каких целей на энергоблоках ОП ЗАЭС установлены по одной аккумуляторной батарее напряжением 110 В?

3) Перечислите устройства, входящие в состав агрегата бесперебойного питания?

4) Перечислите виды электропитания шкафов УКТС каналов СБ, СНЭ РО и ТО

5) Укажите максимальное допустимое время работы шкафа УКТС при его электропитании от только источника постоянного напряжения.

6) Перечислите сборки электропитания оборудования АСУТП турбинного отделения.

7) Укажите обязательное условие, разрешающее подключение дизель-генератора на секцию 6 кВ.

8) Перечислите потребители АСУТП, получающие электропитание от общеблочного АБП.