На АЭС предусматриваются следующие сети электроснабжения потребителей собственных нужд, сеть 6 кВ, 50 Гц для питания ГЦН и других мощных электродвигателей, а также для понижающих трансформаторов 6/0,4 кВ, сеть 380/220 В, 50 Гц для питания электродвигателей мощностью до 200 кВт, а также сварки и освещения; сети 6 кВ и 380/220 В, 50 Гц надежного питания II категории для питания потребителей, допускающих перерыв в питании на время до 3 мин, сеть 380/220 В, 50 Гц надежного питания I категории для питания потребителей, не допускающих перерыв в питании более 1 с; сеть 380/220 В, 50 Гц I категории для питания управляющей вычислительной системы; сеть 220 В постоянного тока для питания потребителей, не допускающих перерыва питания (I категория).
Прежде чем перейти к рассмотрению сетей и источников надежного питания, дадим некоторые определения.
Ввод электрический — устройство для ввода электрического кабеля внутрь помещения, состоящее из самого силового кабеля и диэлектрической проходки (в некоторых случаях — герметичной проходки). Силовой ввод может заканчиваться автоматическим выключателем или болтовыми соединениями непосредственно на шинах.
Шины электрические — медные (реже алюминиевые или стальные) прямоугольные полосы, к которым с одной стороны присоединяется источник электроэнергии, а с другой — провода (линии), отходящие в питаемую сеть.
Короткое замыкание (КЗ) — резкое уменьшение сопротивления электрической цепи до очень малого значения, возникающее вследствие случайного соединения проводов цепи, порчи изоляции и т п.
Автоматическое повторное включение (АПВ) — автоматическое включение линии электропередачи, отключенной перед этим (автоматически) вследствие КЗ или других повреждений
Режим обесточения АЭС—нарушение нормального электроснабжения АЭС в результате каких-либо аварийных ситуаций, выражающееся в полном исчезновении напряжения собственных нужд или его просадке ниже 0,7—0,8 номинального значения.
Рис. 13. 1. Схема организации питания собственных нужд 6 кВ — «секционный выключатель выключен; —□ секционный выключатель включен
Рассмотрим некоторый варианты сетей и источников надежного питания.
Сеть надежного питания 6 кВ.
Пример выполнения сети надежного питания 6 кВ показан на рис. 13.1. Такая схема применяется в случае использования ГЦН с малыми маховыми массами, часть которых должна обязательно питаться энергией в течение 30—60 с после обесточения станции. Сеть надежного питания 6 кВ (как и другие сети собственных нужд) разбивается на секции шин, которые могут иметь между собой гальваническую связь через секционные выключатели. Для увеличения надежности шины 6 кВ питаются от пяти независимых источников: двух рабочих трансформаторов 1, подключенных к шинам основных турбогенераторов 5 до повышающих трансформаторов 4; пускорезервного трансформатора 2, питаемого через распределительное устройство ОРУ от. энергосистемы, и двух ГСР 3. Пускорезервный трансформатор в аварийных ситуациях может питаться от генераторов близкорасположенных ГЭС или ТЭС по не зависимой от основной энергосистемы линии. При такой схеме в случае аварий в энергосистеме (прекращается питание через трансформаторы 1) в работе остаются четыре ГЦН (из шести), питаемые от ГСР 3.
При эксплуатации возможны повреждения ГСР. Чтобы не прерывать работу блока при аварии одного из ГСР, он отключается от своей секции В, а ГЦН этой секции запитываются через секционный выключатель от соответствующей секции А.
С применением ГЦН с большими маховыми массами число секций 6 кВ можно уменьшить, благодаря чему упрощается автоматика и коммутация секций, что повышает надежность работы АЭС в целом.
Рис 13. 2. Схема сетей надежного питания 1 и 2 категорий (обозначения секционных выключателей те же, что и на рис 13 1)
Сеть надежного питания I и II категорий 0,4 кВ. Основным источником электроснабжения сетей I и II категорий 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.
На рис. 13.2 показан пример организации надежного питания 0,4 кВ I и II категорий. Секции 1Н, 2Н образуют сеть 3 6 кВ. К этим секциям подключаются рабочий 4 и резервный 13 трансформаторы надежного питания 6/0,4 кВ. При нормальных режимах электропитания секции 1Н и 2Н запитываются через выключатели рабочих секций 1Б и 2Б от генераторов 17 через рабочие трансформаторы 16. При отсутствии напряжения генераторов эти секции могут питаться от энергосистемы (или генераторов других станций) через пускорезервный трансформатор 15. Если отсутствие напряжения на генераторах 17 совпадает с авариями, из-за которых питание через трансформатор 15 невозможно, секции 1Н и 2Н запитываются от рабочего 1 или резервного 2 дизель-генератора (ДГ). При этом секции 5 и 14 отключаются от других источников.
Так как напряжение от ДГ может быть подано только после их запуска, что составляет в зависимости от типа ДГ от 30 с до 3 мин, при переходе на питание от ДГ на шинах 1НН и 2НН возможны перерывы питания, поэтому к ним могут быть подключены только потребители II категории,
Для питания потребителей I категории имеются секции 6 0,4 кВ 1НН1 и 2НН1. Нормально они подключены к секциям 5 0,4 кВ II категории. От секций 6 питаются потребители, а также двигатели 11 обратимых двигателей-генераторов (ОДГ). Эти двигатели вращают генераторы 12 постоянного тока, подзаряжающие рабочую 9 и резервную 10 аккумуляторные батареи через щиты постоянного тока 7 и <3. При исчезновении напряжения на секциях 6 они отключаются от секций 5, ОДГ «переворачиваются», при этом генератор 12 работает в двигательном режиме от батареи, вращая двигатели 11, вырабатывающие переменный ток 0,4 кВ. Таким образом обеспечивается наличие переменного напряжения на секциях 6. Благодаря наличию двух ОДГ напряжение на одной из секций сохранится, даже если один из ОДГ в режиме обесточения откажет.
Рис. 13.3. Схема агрегата бесперебойного питания АБП
Недостатком схемы рис 13 2 является наличие гальванических связей между секциями 1ИН1 и 2НН1У что повышает требования к надежности переключений в режиме обесточивания, а также применение вращающихся обратимых двигателей-генераторов.
В последнее время на вновь проектируемых блоках применяются схемы, имеющие три независимых агрегата бесперебойного питания (АБП) первой категории и использующие вместо ОДГ полупроводниковые статические преобразователи. Такие преобразователи надежнее, дешевле, проще в эксплуатации, у них дольше срок службы и выше КПД Примером может служить схема, представленная на рис. 13 3, на которой показан один (их трех) АБП. Каждый АБП, а также кабельные потоки располагаются в разных помещениях и разнесенных кабельных трассах.
В нормальных условиях эксплуатации от секции КРУ 6 кВ собственных нужд через рабочие трансформаторы 1НТ — ЗНТ (6/0,4 кВ) запитаны выпрямительные устройства 1ВУ — ЗВУ, которые подзаряжают аккумуляторные батареи 1АБ — ЗАБ через щиты постоянного тока 1ЩПТ — ЗЩПТ. От батарей запитаны автономные инверторы тока 1АИТ — ЗАИТ, дающие переменный ток с синусоидальной формой кривой, и автономные инверторы напряжения 1АИН — ЗАИН, к форме кривой тока которых особых требований не предъявляется Нагрузкой упомянутых устройств являются соответственно секции шин надежного питания систем управления 1НПУ — ЗНПУ и систем механизмов 1НПМ — ЗНПМ. От секций 1НПУ через отключающие тиристорные коммутаторы 1ТКО — ЗТКО и переключающие тиристорные коммутаторы 1ТКП — ЗТКП запитаны секции надежного питания 0,4 кВ первой категории 1НП-1 — ЗНП-1.
Тиристорные коммутационные устройства 1ТКО-1 — ЗТКО-1 при обесточении или кратковременной посадке напряжения до определенной уставки на шинах надежного питания систем управления 1НПУ — ЗНПУ частично отключают нагрузку I категории (шины 1НП-1 — ЗНП-1). При этом тиристорные коммутационные устройства 1ТКП — 377(77, работающие на переключение, переключают питание нагрузки первой категории (шины 1НП-1— ЗНП-1) с шин 1НПУ — ЗНПУ на шины надежного питания II категории 1НП — ЗИП, обеспечивая питание наиболее ответственных потребителей от одного из двух независимых источников напряжения.
При аварийном обесточении секций КРУ 6 кВ в первый момент времени (в течение разворота дизель-генераторов) АБП работает от аккумуляторной батареи АБ, время разряда которой около 30 мин. В случае, если дизель-генераторы сразу (1—2 мин) не запустятся, то шины 1НП-1 могут отключиться. Затем, при успешном запуске дизель-генераторов, схема питания нагрузки на шинах 1НП-1 восстанавливается.
