Компенсация реактивной мощности и нивелирование гармоник на объектах атомной промышленности

Анонс: АС, АЭС и объекты использования атомной энергии в нормативно правовой базе МАГАТЭ, РФ и АО «Концерн Росэнергоатом». Специфика силовых сетей и нагрузок объектов атомной промышленности. Оптимальные решения компенсации реактивной мощности и нивелирования гармоник для АС, АЭС, ОИАЭ.

Объекты атомной промышленности (ОИАЭ – объекты использования атомной энергии), в том числе классифицированные по KKS (нем. Kraftwerk Kennzeichen System) атомные теплогенерирующие (АС) и атомные электростанции (АЭС) регулируются емким пакетом нормативно-правовых актов:

• основ, требований, рекомендаций МАГАТЭ (соответственно Safety Fundamentals, Safety Requirements, Safety Guides) - IAEA Safety Standards Series No. GS-R-3, IAEA Safety Standards Series No. GS-G-3.1, IAEA Safety Standards Series No. GS-G-3.5, IAEA Safety Guides No. SSG-34 и др.;
• федерального уровня и Таможенного Союза - № 384-ФЗ, № 170-ФЗ, ТР ТС 004/2011, ТР ТС 004/2011, ГОСТ, ГОСТ Р, СП и т.д.;
• СТО, регламентами, нормами АО «Концерн Росэнергоатом», включая действующий СТО СРО-П 60542948 00042-2015, где в пп. е) п. 5.3.3.1 разд. 5.3 определена необходимость проектирования мероприятий по компенсации реактивной мощности в силовых сетях объекта атомной промышленности.

Однако сложность проектирования технических средств компенсации реактивной мощности и нивелирования эмиссии, трансмиссии гармоник в сетях среднего (низкого, высокого) и низкого напряжения ОИАЭ обусловлена не значительным объемом нормативно-правовой базы МАГАТЭ, Росстандарта, АО «Концерн Росэнергоатом», а спецификой сетей, нагрузок и повышенными требованиями (до уровня концепции глубокоэшелонированной) защиты объектов атомной промышленности.

Специфика силовых сетей и нагрузок объектов атомной промышленности.

Согласно IAEA Safety Guides No. SSG-34 типовая архитектура силовых сетей объекта атомной промышленности включает:

• внешнюю энергосистему, которая состоит из сети передачи и распределительного оборудования, обычно обеспечивающих электроэнергией переменного тока все системы объекта во всех режимах работы.
  Во внешнюю энергосистему входят линии передачи исходящей мощности, а граница между локальными и внешними энергосистемами проходит в точке, где объекты, управляемые оператором системы, подключаются к оборудованию и контролируется оператором АС, АЭС или ОИАЭ.
  Внешняя энергосистема играет важную роль с точки зрения безопасности в обеспечении локальных энергосистем надежным питанием от нескольких источников питания и обеспечивает высоконадежное снабжение электроэнергией, поскольку быстро гасит влияние возмущений в сети при нормальной работе и сводит к минимуму отклонения напряжения и частоты в подключенных силовых сетях объекта атомной промышленности, безусловно, при надежной телекоммуникации и хорошей оперативной координации действий между операторами системы и АЭС во время крупных операционных изменений либо в сети, либо на самом объекте.
• энергосистему объекта, которая (упрощенно) состоит из распределительных систем и источников питания на объекте - переменного и постоянного тока, что необходимо в аварийных условиях для приведения станции в контролируемое состояние и обеспечения безопасности вплоть до момента восстановления внешних источников питания.

Электроэнергетические системы на объекте обычно делятся на три типа в зависимости от требований к надежности и мощности нагрузок:

• система питания переменного тока, в которой по своим функциям нагрузки допускают определенные перебои в подаче электроэнергии, а для нивелирования рисков аварий в систему включены резервный и альтернативный источник питания, а также автоматика релейной защиты.
  Упрощенно защитные реле обнаруживают потерю коммутации с предпочтительным источником электроснабжения и автоматически запускают резервное электропитание. В большинстве случаев при анализе безопасности АС, АЭС, ОИАЭ предполагается, что резервный источник питания переменного тока будет использоваться для остановки объекта после аварии, а альтернативный для поддержки и восстановления работоспособности силовой сети.
• система питания постоянного тока, обеспечивающая бесперебойную подачу постоянного тока на нагрузку от аккумуляторов и включающая зарядные устройства на инверторах, конверторах, которые подключены к сети переменного тока системы электроснабжения.
• система бесперебойного питания переменного тока, работающая от инверторов или мотор-генераторных установок, которые, в свою очередь, подключены к источникам постоянного тока системе или специальным батареям с выпрямителями.
  В этой системе используется байпасный контур, позволяющий питать защитные нагрузки нормированного класса безопасности непосредственно от сети переменного тока во время обслуживания или аварийных ситуаций.

Сложная многоуровневая (по напряжению) и рассредоточенная силовая сеть АС, АЭС, ОИАЭ с предельно высокой степенью безопасности требует четкого и высокооперативного контроля и управления по телекоммуникационным каналам, что определяет жесткий пакет допусков по:

• симметричным и асимметричным искажениям;
• явлениям субсинхронного резонанса;
• мгновенным возмущениям в электросети (броски тока, напряжения в момент переключения вентильных устройств, конденсаторных батарей, ударов молнии);
• диапазонам напряжения и изменения частоты для тяжелых и легких нагрузок;
• отклонениям напряжения или частоты сети;
• напряжениям холостого хода и для зарядных устройств систем постоянного тока.
• коммутационным скачкам напряжения;
• перебоям электропитания, вызванным электрическими неисправностями на объекте и за его пределами;
• колебаниям параметров и переходным процессам;
• гармоническим возмущениям из-за коммутационных перенапряжений, эмиссии, трансмиссии гармоник нагрузкой и сетью, солнечной активности, геомагнитно-индуцированных токов и т.д., и т.п.

Оптимальные решения компенсации реактивной мощности и нивелирования гармоник для АС, АЭС, ОИАЭ.

Любые проекты технических средств компенсации реактивной мощности и нивелирования гармонических возмущений в силовых сетях среднего и низкого напряжения объектов атомной промышленности:

• должны разрабатываться исключительно на анализе данных полноценного энергоаудита конкретного сегмента сети определенного объекта с определением спектра и амплитуд гармоник вплоть по 49 порядка;
• могут включать (в определенных случаях, обоснованных расчетами, целесообразностью без ущерба безопасности) нерегулируемые и автоматические релейные установки компенсации реактивной мощности, при необходимости фильтровые (дроссельные) или коммутируемые с пассивными узкополосными фильтрами гармоник;
• целесообразно основывать на быстродействующих тиристорных установках компенсации реактивной мощности, укомплектованных управляющим программно-логическим блоком для телекоммуникации с АСУ ТП объекта.

Предварительно посчитать объемы перетока реактивной мощности можно на простом калькуляторе здесь, а специалисты компании «МИРКОН» могут детализовать реальные финансовые, технические и технологические преимущества пакетного устранения искажений на фундаментальной и нефундаментальных частотах для конкретной силовой сети.

Возврат к списку