СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ УСТАНОВОК СОБСТВЕННЫХ НУЖД
1. Категории потребителей, принципы построения схем и резервирования питания механизмов собственных нужд
Классификация потребителей с. н. АЭС по надежности питания. Как показано в главе первой, на АЭС имеются механизмы собственных нужд, предъявляющие гораздо более высокие требования к надежности электроснабжения, чем даже ответственные механизмы с. н. ТЭС, останов которых приводит к отключению котла или турбоагрегата или к снижению нагрузки на них (питательные, циркуляционные, конденсатные, масляные насосы, дымососы, вентиляторы, шахтные мельницы и др.)
Как известно, потребители с. н. электростанций относятся к I категории по ПУЭ1-2-27 [17] (потребители, требующие наличия двух независимых источников и допускающие перерыв питания на время действия АВР). В [18] из I категории по ПУЭ выделена группа приемников, требующих особо высокой надежности электропитания, если перерыв их питания может привести к опасности для жизни или порче основного технологического оборудования. Для этой группы требуются уже три независимых источника питания, один из которых, аварийный, нормально не работает и автоматически подключается при плановом или аварийном отключении одного из двух основных источников.
Для АЭС целесообразно разделить электроприемники собственных нужд на три группы по надежности питания (в пределах I категории по ПУЭ).
I группа — потребители, не терпящие перерыва питания ни при каких режимах, включая режим полного исчезновения напряжения переменного тока от рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд, связанных с сетью энергосистемы, либо допускающие перерыв на 1—2 сек с последующим обязательным восстановлением питания.
- группа — потребители, допускающие перерыв питания на время от десятков секунд до нескольких минут с последующим обязательным восстановлением питания.
- группа — потребители, не предъявляющие к надежности более высоких требований, чем к питанию ответственных потребителей с. н. ТЭС.
К потребителям I группы относятся прежде всего бессальниковые ГЦН с малой инерцией маховых масс, недостаточной для предотвращения срабатывания аварийной защиты реактора при исчезновении напряжения на всех или даже на части двигателей ГЦН на время, большее 0,5—2 сек (в зависимости от типа реактора). Инерции маховых масс таких ГЦН недостаточно также и для осуществления принудительной циркуляции теплоносителя при аварийном обесточивании для съема остаточных тепловыделений до перехода на режим естественной циркуляции (20—180 сек в зависимости от типа и конструкции реактора и парогенераторной установки), поскольку бессальниковые насосы малоинерционны (их механическая постоянная времени не превышает 0,3—0,5 сек, а полное время их остановки при потере питания менее 1,8—3,0 сек). Учитывая большую мощность двигателей ГЦН современных АЭС, обеспечить бесперебойное их питание в течение требуемого времени практически можно либо путем использования теплового и электрического выбега турбогенераторов, как это сделано на АЭС с ВВЭР, либо путем установки аварийных циркуляционных насосов меньшей производительности с питанием через преобразователь от аккумуляторной батареи, как это выполнено на I и II блоках Белоярской АЭС (БАЭС), или путем использования обоих способов. Отметим, что ГЦН с большими маховыми массами, допускающими перерыв питания на время действия АВР и на время отключения коротких замыканий в системе без срабатывания аварийной защиты и обеспечивающими отвод остаточных тепловыделений при аварийном расхолаживании до перехода на естественную циркуляцию, можно отнести к потребителям III группы.
Другими мощными потребителями собственных нужд, которые в зависимости от технологической схемы АЭС и типа механизмов могут относиться к различным группам по надежности питания, являются питательные насосы. Если применены барабанные парогенераторы, то независимо от типа питательных насосов они могут быть отнесены к III группе, а аварийные питательные насосы ко II группе, так как запаса воды в парогенераторах достаточно для обеспечения аварийного расхолаживания в течение нескольких десятков минут. Если применены прямоточные парогенераторы без сброса давления в них при аварийном расхолаживаний, то питательные насосы с малыми маховыми массами должны быть отнесены к I группе, а аварийные — ко II группе. Питательные насосы с большими маховыми
массами в этом случае должны быть отнесены к III группе, а аварийные ко II группе. Если предусмотрен быстрый сброс давления в парогенераторе при обесточивании с обеспечением поступления питательной воды из деаэратора самотеком, то питательные насосы любого типа могут быть отнесены к III группе, аварийные — ко II группе.
Из изложенного ясна необходимость совершенствования оборудования и технологических схем АЭС в направлении исключения наиболее мощных механизмов собственных нужд (таких как главные циркуляционные и питательные насосы) из числа потребителей I группы. Поскольку при современном состоянии техники исключить их из числа потребителей I группы не всегда удается, а практически единственным источником их питания при аварийном обесточивании является использование выбега турбогенераторов, становится очевидной важность исследования вопросов совместного выбега турбогенераторов и механизмов собственных нужд.
К потребителям I группы относится также часть нагрузки таких систем АЭС, как СУЗ, системы контроля технологических параметров, дозиметрии, часть насосов промежуточного контура охлаждения жизненно важных систем аппаратного отделения, а также некоторые нагрузки постоянного тока, существующие и на ТЭС (аварийные маслонасосы турбин и уплотнения вала генератора, оперативные цепи управления и сигнализации и т. д.).
К потребителям II группы относятся механизмы, обеспечивающие аварийное расхолаживание реактора и останов турбогенераторов, с необходимыми вспомогательными системами (вентиляция, освещение и др.). Для питания потребителей I и II групп предусматриваются специальные сети надежного питания, рассматриваемые в § 2-2. К потребителям III группы относятся все остальные нагрузки собственных нужд, и схемы их питания не отличаются от аналогичных схем обычных ТЭС.
