Особливості визначення потужності дизель генераторів систем надійного живлення блоків із ВВЕР-1000

2 Особливості визначення потужності дизель генераторів систем надійного живлення блоків із ВВЕР-1000

Відповідно до основної концепції безпеки експлуатації атомних електростанцій на АЕС повинні бути передбачені автономні системи безпеки в технологічній частині й відповідно автономні системи надійного живлення, що включають у тому числі й автономні джерела живлення - дизель генератори. Вимоги до проектування автономних систем надійного живлення визначаються ПРАВИЛАМИ ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМ АВАРІЙНОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ АТОМНИХ СТАНЦІЙ. Для блоку з реактором ВВЕР-1000 число таких систем прийнято три. Основними споживачами цих систем є електродвигуни механізмів, що забезпечують розхолоджування реактора й локалізацію аварії в аварійних різних режимах з повною втратою змінного струму (насоси системи аварійного охолодження зони, аварійні живильні насоси, спринклерні насоси й т.п.). У випадку зникнення напруги на секції 6 кВ надійного живлення другої групи або з появою імпульсу по технологічному параметрі «більшу» або «малу» течі в першому контурі або розрив паропроводу другого контуру, живлення на секції надійного живлення подається від генераторів, що підключаються автоматично до них дизель. Кожна із цих систем надійного живлення повинна бути здатна по потужності підключених дизель-генераторів і составу механізмів забезпечити аварійне розхолоджування реактора при будь-якому виді аварії. У таблиці 2 наведений перелік механізмів, що беруть участь у східчастому пуску від генератора системи безпеки.

Таблиця 2 - перелік механізмів, що беруть участь у східчастому пуску

Черговість пуску	Механізм	Рдв н квт	Час включення
1	Трансформатор живлення випрямляча АБП каналу безпеки	1000	0
1	Система охолодження	7	0
2	Насос подачі бору високого тиску	55	5
2	Насос аварійного упорскування бору	800	5
2	Насос аварійного розхолоджування	800	5
3	Насос технічної води відповідальних споживачів (2 одиниці)	630	10
4	Скрупульозна система охолодження боксу	110	20
4	Скрупульозна система охолодження центрального залу	110	20
4	Скрупульозна система охолодження шахти апарата	110	20
4	Насос	75	20
5	Спринклерний насос	500	30
5	Насос промконтура	110	30
6	Аварійний живильний насос	800	40

Коефіцієнт завантаження К_згр механізмів із цій таблиці доцільно прийняти К_згр= 0,7-0,8.

Разом з тим, при проектуванні схеми електропостачання власних потреб АЕС повинне бути забезпечене надійне живлення механізмів, які забезпечили схоронність основного встаткування машинного залу й реакторного відділення блоку. Для рішення цього завдання сучасні енергоблоки оснащуються системою надійного живлення загально блокових споживачів. Як аварійні джерела надійного живлення загально блокових споживачів також використовують дизель генератори.

Таблиця 3 - Споживачі загально блокових секцій 6 кВ, BJ, BK.

№	Приєднання	Найменування	Навантаження BJ		Навантаження BK
1	Насос гідростатичного підйому ротора	SC91D	315		315
2	насос (допоміжний)	RL51D	800		800
3	насос	TK21D	800		800
4	Насос водопостачання РДЕС	VH10D	250		250
5	Трансформатор 6/04 кВ, невідповідальних споживачів CJ, CK	BU31	1000		1000
6	Трансформатор 6/04 кВ, АБП (УВС)	BU17	250		—
7	Трансформатор 6/04 кВ, АБП (загально блокових)	BU18	—		250
8	Трансформатор 6/04 кВ, РДЕС	BU37	250		—
РАЗОМ:				3298,5 кВ·А		3075,5 кВ·А

При зупинці одночасно двох загально блокових секцій (BJ, BK) запускаються два дизелі генератора (дизель генератор свого блоку підключається до однієї секції, дизель-генератор сусіднього блоку підключається через перемичку до другої секції). У випадку не запуску одного із цих генераторів або не включення відповідного вимикача дизель генератора на одну із секцій відбувається включення вимикачів перемички між секціями. Останній режим (один дизель-генератор на обидві секції) приймається в якості розрахункового при виборі потужності загально блокових дизель-генераторів.

Потужність цього дизель генератора повинна бути достатня для включення відповідальних загально блокових механізмів і механізмів машинного залу, що забезпечують аварійне розхолоджування основного встаткування блоку. У таблиці 4 наведений перелік механізмів, що беруть участь у східчастому пуску від загально блокового дизель генератора.

Таблиця 4 - Основні механізми й етапи східчастого прийому навантаження на загально блокових дизель генератор

Черговість пуску	Механізм	Рдв н квт
1	Трансформатор надійного живлення випрямного пристрою загально блокового АБП (2 одиниці)	1000
1	Трансформатор надійного живлення випрямного пристрою УВС	400
1	Насос технічної води дизель-генератора	250
1	Охолодження приводів СУЗ	110
2	Допоміжний живильний насос	800
3	Насос	55
3	Масляний насос	15
4	Поживний насос	800

У цей час на АЕС із реакторами ВВЕР-1000 як автономні джерела живлення споживачів 2 групи надійності використовують автономні досмажування станції АСД-5600. АСД-5600 складається з дизеля 78Г и синхронного генератора СБГД-6300-6МУ3. Генератор має наступні технічні дані:

-  номінальна активна потужність Р_н = 5600 кВт;

-  номінальна напруга U_н = 6300 У;

-  номінальний струм статора I_н = 723 А;

-  номінальні оберти n = 1000 ^про/_хв.

Генератор забезпечує пуск асинхронних двигунів, що викликають раптове збільшення навантаження до 150% з cos . Разом з тим, генератор у будь-якому тепловому стані забезпечує тривалі перевантаження: 10% - 1 година, 25% - 15 хвилин, 50% - 2 хвилини.

  2.1 Розрахунок струмів короткого замикання

Розрахунок струмів к.з. виробляється для вибору або перевірки параметрів електроустаткування, а також для вибору або перевірки релейного захисту й автоматики.

Розглядати будемо перше завдання, де досить уміти визначати струм к.з., що підтікає до місця ушкодження, а в деяких випадках також розподіл струмів у галузях схеми, що безпосередньо примикають до нього. При цьому основна мета розрахунку складається у визначенні струму к.з. для найбільш важкого режиму роботи мережі. Облік роблять приблизно, допускаючи при цьому, що вона має максимальне значення в розглянутій фазі. Допущення, що спрощують розрахунки, приводять до деякого перебільшення струмів к.з. (погрішність практичних методів розрахунку не перевищує 10%), що прийнято вважати припустимим.

Розрахунок струмів при трифазному к.з. виконується в наступному порядку:

а) складається розрахункова схема;

б) за розрахунковою схемою складається електрична схема заміщення;

в) шляхом поступового перетворення приводять схему заміщення до найбільш простого виду так, щоб кожне джерело живлення або група джерел, що характеризує певним значенням результуючої ЕДС, були пов'язані із крапкою к.з. одним результуючим опором Х_рез;

г) визначається початкове значення струму к.з. I_н.о., потім ударний струм і, при необхідності, періодичного й аперіодичну тридцятимільйонного струму для заданого моменту часу t.

Розрахунок струмів короткого замикання для АЕС робимо на

  2.2 Вибір високовольтного встаткування й струмоведучих частин головної схеми

Для надійного електропостачання споживачів високовольтна апаратура й струмоведучі частини розподільних пристроїв вибирають так, щоб вони володіли:

Þелектричною міцністю (здатність довгостроково витримувати максимальна робоча напруга й протистояти короткочасним перенапругам);

Þвідповідною навантажувальною здатністю, завдяки якій протікання тривалих (форсованих) струмів навантаження не викликає їхнього ушкодження, прискореного зношування ізоляції, неприпустимого нагрівання;

Þтермічною стійкістю, тобто здатністю короткочасно протистояти термічній дії струмів короткого замикання, не перегріваючись понад припустимі межі;

Þдинамічною стійкістю, що полягає в наявності таких запасів механічної міцності, при яких динамічні зусилля, що виникають між струмоведучими частинами при протіканні по них ударних струмів короткого замикання, не приводять до їхнього ушкодження, самовідключенню контактів апаратів;

Þнеобхідною здатністю, що відключає (для вимикачів високої напруги).

2.2.1 Вибір вимикачів і роз'єднувачів 750 кВ

Обраний тип вимикачів: ВНВ-750-4000-40

Обраний тип роз'єднувачів: РЛНД-750/4000

Таблиця № 2.1 - Вибір вимикачів і роз'єднувачів

№№ п/п	Параметри, що визначають умови вибору				Умови вибору
	Перелік умов	Значення
		розрахункове	гарантійне
			вим
1	Рід установки вимикача	відкритий	відкритий	відкритий
2	Наявність і вид АПВ	потрібно АПВ	доп. АПВ
3	Номінальна напруга	UНС=750 кВ	UН=750 кВ	UН=500 кВ	UНС £ UН
4	Максимальна робоча напруга	UМС=787 кВ	UМ=787 кВ	UМ=525 кВ	UМС £ UМ
5	Тривалий струм навантаження при температурі навколишнього середовища Vокр.= 35 0С	IФ= 3503 А	IН= 4000 А	IН= 4000 А	IФ £ IН
6	Час відключення вимикача		tо= 0,04 з
7	Власний час відключення вимикача		tс.о.= 0,06 з
8	Час спрацьовування релейного захисту	tр.з.= 0,01 з
9	Час від виникнення к.з. до початку розбіжності контактів вимикача	t= tр.з.+ tс.о.= 0,01+0,06=0,07з
10	Діюче значення к.з. у момент початку розбіжності контактів вимикача	Iнt= 18,05 кА	Iно= 40 кА		Iнt £ Iно
11	Повний струм к.з. у момент розмикання контактів вимикача	iкт=47,08 кА	iк=63 кА
12	Тепловий імпульс	Вк расч.= 241,66 кА2*з	Вкгар.=1600 кА2*з	Вкгар.=1600 кА2*з	Вк £ Вк гар.
13	Ударний струм	iуд =54,37 кА	Iскв =63 кА	Iскв =160 кА	iуд £ iскв

2.2.2 Вибір вимикачів і роз'єднувачів 330 кВ

Обраний тип вимикачів: ВНВ-330Б-3200-40В1

Обраний тип роз'єднувачів: РП-330Б-2/3200УХЛ1

Таблиця № 2.2 - Вибір вимикачів і роз'єднувачів

№№ п/п	Параметри, що визначають умови вибору				Умови вибору
	Перелік умов	Значення
		розрахункове	гарантійне
			вим
1	Рід установки вимикача	відкритий	відкритий	відкритий
2	Наявність і вид АПВ	потрібно АПВ	доп. АПВ
3	Номінальна напруга	UНС=330 кВ	UН=330 кВ	UН=330 кВ	UНС £ UН
4	Максимальна робоча напруга	UМС=340 кВ	UМ=363 кВ	UМ=363 кВ	UМС £ UМ
5	Тривалий струм навантаження при температурі навколишнього середовища Vокр.= 35 0С	IФ= 700,5 А	IН= 3200 А	IН= 3200 А	IФ £ IН
6	Час відключення вимикача		tо= 0,04 з
7	Власний час відключення вимикача		tс.о.= 0,06 з
8	Час спрацьовування релейного захисту	tр.з.= 0,01 з
9	Час від виникнення к.з. до початку розбіжності контактів вимикача	t= tр.з.+ tс.о.= 0,01+0,06=0,07з
10	Діюче значення к.з. у момент початку розбіжності контактів вимикача	Iнt= 24,46 кА	Iно= 40 кА		Iнt £ Iно
11	Повний струм к.з. у момент розмикання контактів вимикача	iкт=58,09 кА
12	Тепловий імпульс	Вк расч.= 344,88 кА2*з			Вк расч £ Вк гар.
13	Ударний струм	iуд =64,34 кА			iуд £ iскв