Модернізація існуючих захистів схеми власних потреб енергоблоку АЕС-1000 МВт
Автор: Копанишин Дмитро Миколайович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Енергосистема - це комплекс різноманітного електрообладнання, розміщеного на великій території та об’єднаний єдиним режимом генерування, транспортування та споживання електроенергії. В енергосистемі постійно виникають збурення, частина з яких мають плановий характер, а частина пов’язана з виникненням пошкоджень та анормальних режимів. Для підтримки надійного функціонування такої складної системи використовують різноманітні автоматичні пристрої, одну з провідних ролей з яких відіграють пристрої релейного захисту та автоматики. Сучасна атомна енергетика є важливим та ключовим об’єктом базової генерації, тобто постійне виробництво електроенергії ,яке не залежить від непередбачуваних погодних умов, на відмінну від альтернативних джерел електроенергії. Завдяки цьому вони гарантують надійність енергосистеми, запобігаючи перебоям, що є важливим для підтримки промисловості, інфраструктури та побутових споживачів. Крім того, надзвичайна висока енергетична щільність ядерного палива дозволяє країнам, які не мають власних викопних ресурсів, значно підвищити свою енергетичну незалежність, оскільки відносно не велика кількість палива для АЕС може забезпечити потреби країни в енергії протягом тривалого часу, дозволяючи зменшити залежність від країн-постачальників нафти та газу. Атомні станції можуть виробляти не лише електроенергії, але й використовувати надлишкове тепло для централізованого теплопостачання, що дозволяє забезпечити побутових споживачів теплою водою. Інтеграція атомних електростанцій у централізовану систему теплопостачання створює вагомий економічний аргумент на користь відмови від ТЕЦ що дозволяє уникнути витрат на проектування, будівництво, та подальшу експлуатацію ТЕЦ. Оскільки основним джерелом енергії в мережу, є атомні електростанції, які також потребують власного захисту, такого як захист обладнання яке генерує електроенергію, так і захист обладнання яке допомагає функціонувати атомній станції, та транспортувати подальшу електроенергію до споживачів. Пристрої релейного захисту та автоматики здійснюють безперервний контроль за станом і режимами роботи елементів обладнання енергосистеми та забезпечують безперебійну роботу електроенергетичної системи у разі виникнення пошкоджень чи аварійних режимів. Розвиток цифрових технологій привів до появи сучасних цифрових пристроїв релейного захисту та автоматики з кращими характеристиками по швидкодії, чутливості та селективності. З кожним роком все більше цифрових пристроїв впроваджується на енергетичних об’єктах. Цифрові технології, які реалізовані у цих пристроях, дозволяють їх інтегрувати в автоматизовані системи управління електроенергетичними системами. У вступній частині роботи наведено опис енергосистеми України, сучасного релейного захисту та автоматики вітчизняного виробництва, що дозволяє розробляти сучасні релейні захисти використовуючи менше зарубіжного обладнання та даючи розвиток власним виробництвам. Проведено огляд комірок власних потреб енергоблоку, та проведений їхній аналіз в виявленні застарілого обладнання. За основу були взяті такі АЕС як (РАЕС, ЗАЕС, ПУАЕС, ХАЕС), що дозволило оцінити необхідний потенціал та визначити необхідність технічного переоснащення комірки ВП АЕС, до якого буде підключатися обладнання, яке необхідне для правильного функціонування генеруючого обладнання. У роботі наведено список обладнання яке буде використовувати в модернізації комірки ВП АЕС. На секції 1L встановлено силовий трансформатор з розщепленою обмоткою типу ТРДН-40000/24/6/6. З’єднання секції з головною системою шин генератора напругою 24 кВ реалізовано за допомогою мідних шин прямокутного січення 120х10 мм. Вибір міді як основного матеріалу обумовлений її високою електропровідністю та корозійною стійкістю що забезпечує надійну і довготривалу експлуатацію. Для забезпечення необхідної пропускної здатності та мінімізації втрат потужності в з’єднання були обрані шини з оптимальними параметрами, такий значний переріз гарантує здатність шини пропускати великі навантаження та максимально допустимі струми у випадку короткого замикання, що ж критично для секція яка підключена безпосередньо до шин генератора. Окрім того, прямокутний профіль сприяє кращому тепловідведенню завдяки більшій площі, що контактує з приміщенням де встановлена комірка, що значно підвищує надійність роботи при довготривалій експлуатації при номінальних навантаженнях. Таким чином застосування мідної шини є технічно обґрунтованим рішенням, що забезпечує надійність та ефективне і безпечне з’єднання секції 1L з шинами генератора. Для забезпечення коректної роботи релейних захистів та реалізації обладнання в КРУ була вибрана шафа де буде розміщене подальше обладнання. Шафа КРУ розділена на дві секції, де в верхній секції розміщено релейне обладнання таке як, прохідні клеми Phoenix Contact для комутації обладнання між собою та проміжних реле виробництва Weidmuller, мікропроцесорного пристрою Діамант V010, індикатор і датчик наявності напруги, пристрій для вимірів в колах напруги OML 343 UNI, автоматичні вимикачі Schneider Electric iC60N 3А, з кривою В та С для різного обладнання, мережевий фільтр Wavefilter 3A 250V для перетворення оперативного струму з змінного на постійного, оскільки певний список обладнання працює лише на постійній напрузі, кулачковий перемикач, блок BI для розриву кіл напруги, струму або комутаційних кіл та інший тип обладання. У нижньому відсіку розташований трансформатор струму з коефіцієнтом трансформації 3000/5, трансформатор напруги з вбудованих запобіжником компанії АВВ TJC 6, вакуумний вимикач ABM VB4-5 на 10 кВ, заземлюючий ніж. В виборі трансформаті напруги основим параметром був струм який протікає через комірку, оскільки протікають великі струми понад 1000А був підібраний саме цей ТС для правильного відображення струму в системі,та з подальшою можливістю збільшення навантаження без його заміни, що дозволяє зменшити вартість шафи при подальшій модернізації. Для мікропроцесорного пристрою 5А по вторинній стороні не зашкодять, оскільки згідно його технічних характеристик, допустимий струм на струмових входах становить 5А, на основі розрахунів струмів які поступають на вхід цифрого терміналу від ТС станосить 1.6 А, що забезпечує справність обладання та запас на випадок.якщо в майбутньому буде більше навантаження.Трансфоматор напруги підібраний на основі шини до якої буде підключатися подальше обладання,де напруга становить 6 кВ . Одним з важливих аспектів релейного захисту, є мікропроцесорний пристрій, в даній комірці був обраний термінал вітчизняного виробництва «Хартрон-Інкор» моделі «Діамант V010», який призначений заводом виробником для захисту та автоматики вводів 6-35 кВ. В моделі V010 реалізований пуск автоматичного введення резерву, у разі втрати живлення від генератора, для подальшого переключення на дизель генератори. Оскільки основне керування власними потребами енергоблоку відбувається з блочного щита управління, пристрій використовується в якості підсистеми нижчого керування. Для диференційного захисту збірних шин використовується інший термінал, який бере дані з ТС що встановлений Наведена загальна характеристика мікропроцесорного пристрою релейного захисту та розглянуто основні функції захисту, а також функції контролю, управління, моніторингу, які реалізовані в даному пристрої в комірку КРУ. Під час реконструкції комірки комплектно розподільчої установки власних потреб енергоблоку було здійснено вибір нового силового трансформатора типу ТРДН-40000/24/6/6, та комунікаційного обладнання – вакуумного вимикача ABM VB4-5, та заземлюючого ножа EK6-R-1208-Z-150 які відповідають вимогам надійності та електродинамічної стійкості Метою роботи є розробка модернізації цифрових захистів схеми власних потреб енергоблоку АЕС-1000 МВт У магістерській кваліфікаційній роботі наведено опис ВП енергоблоку АЕС, головна схема електричних з’єднань ВП АЕС та технічні характеристики основного обладнання.