3.1 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 53.

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. 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.

Рисунок 53 – Функциональная схема общеблочного агрегата бесперебойного питания энергоблоков 1-4 ОП ЗАЭС

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 ms. 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).

АБП УВС так же является системой важной для безопасности.

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.