Атомные электростанции

Общие вопросы производства электроэнергии на АЭС.

АЭС – это по существу тепловая электростанция, которая использует тепловую энергию ядерной реакции. Центральным элементом АЭС является ядерный реактор, в котором происходит ядерная реакция деления U-235. Для отвода тепла, выделяющегося в этой реакции, используют теплоноситель, в качестве которого чаще всего выступает вода. Кроме того, для осуществления управления ядерной реакцией необходимо использование замедлителя нейтронов.

Так, в реакторах типа ВВЭР (водо – водяной энергетический) в качестве теплоносителя и замедлителя используется вода под давлением. В реакторах типа РБМК (реактор большой мощности канальный) в качестве теплоносителя используется вода, а в качестве замедлителя – графит. Оба эти реактора нашли широкое применение на АЭС Украины и России.

По технологическому принципу производства электроэнергии АЭС очень похожа на КЭС. Так же как и КЭС, АЭС строятся по блочному принципу в электрической и тепловой части. Однако, существует ряд особенностей в технологическом процессе, что накладывает существенное влияние на электрическую часть станции.

АЭС выгодно оснащать блоками большой мощности, тогда по своим технико-экономическим показателям они не уступают КЭС. В настоящее время широко используются реакторы электрической мощностью 440 и 1000 МВт типа ВВЭР, а также 1000 и 1500 МВт типа РБМК. При этом энергоблоки формируются следующим образом:

1. Реактор ВВЭР - 440 и два турбоагрегата по 220 МВт.

2. Реактор ВВЭР – 1000 и два турбоагрегата по 500 МВт.

3. Реактор ВВЭР – 1000 и один турбоагрегат 1000 МВт.

4. Реактор РБМК – 1500 и два турбоагрегата по 750 МВт.

Оценим теперь влияние АЭС на экологию. АЭС не имеет выбросов дымовых газов и не имеет отходов в виде золы и шлаков. Однако, удельные тепловыделения в воду на атомной станции выше, вследствие большого удельного расхода пара, а следовательно большого расхода охлаждающей воды. Поэтому, все современные АЭС оборудуются градирнями, для отвода тепла охлаждающей воды в атмосферу.

Важная особенность эксплуатации АЭС – радиоактивные отходы, которые захораниваются в специальных могильниках, исключающих воздействие радиации на людей.

Чтобы избежать влияния возможных радиоактивных выбросов на людей, вокруг станции создается санитарно – защитная зона.

Выше уже отмечалось, что построение электрической части АЭС тесно связано с технологическим циклом производства АЭС с различными типами реакторов. Поэтому, рассмотрим принципиальные технологические схемы АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК.

Специфика электрической части аналогична КЭС. Центры электрических нагрузок располагаются на значительном расстоянии от АЭС, поэтому станция выдаёт электроэнергию на высоких и сверхвысоких напряжениях. Для удобства наращивания мощности, повышения надёжности используется блочный принцип построения.

Мы видим, что особенность технологического процесса на АЭС предъявляет специфические требования к питанию электрооборудования.

Все потребители АЭС образуют, как и на КЭС, систему собственных нужд, которая в нормальных режимах получает питание от трансформатора собственных нужд основного (ОТСН). Этот трансформатор получает питание от генератора станции. Для обеспечения резервирования питания собственных нужд применяют резервные трансформаторы (РТСН), получающие питание от шин среднего напряжения своей или соседней ЭС.

Рисунок 2.4. Структурная схема электрической части АЭС

В системе собственных нужд для обеспечения надёжного и безопасного функционирования технологического оборудования выделяют 3 подсистемы электроснабжения потребителей собственных нужд:

а) система шин нормальной эксплуатации (С.Ш.Н.Э). От этой системы шин получают питание потребители, не предъявляющие повышенных требований к надёжности электроснабжения, допускающие перерывы питания на время автоматического ввода резервного питания после срабатывания защиты реактора. Эти потребители относятся к потребителям 3 группы (по ПУЭ) потребителей 1 категории. К ним относятся конденсатные, циркуляционные и сетевые насосы, ГЦН с большой инерционностью, насосы технической воды неответственных потребителей, дренажные насосы и т.д.)

б) система шин надёжного питания, для потребителей 2 группы (С.Ш.Н.П. – 2 группы). От этой системы шин получают питание потребители, требующие повышенной надёжности питания и допускающие перерывы питания на время, определяемое условиями аварийного расхолаживания (десятки секунд – десятки минут) и требующие обязательного питания после срабатывания АЗ реактора. К ним относят: электрооборудование САОЗ, САОР, спринклерные насосы, насосы борного регулирования, аварийные питательные насосы, противопожарные насосы, отдельное электрооборудование турбоагрегата и систем биологической и технологической дозиметрии. Для потребителей этой группы в аварийном режиме предусматривается электроснабжение от специальных автономных источников, не связанных с сетью энергосистемы, которые должны обеспечивать питание этих потребителей при МПА и обесточении основных источников электроснабжения. В качестве аварийных источников используются на АЭС автоматизированные дизель генераторы.

в) система шин надёжного питания для потребителей 1 группы (С.Ш.Н.П. – 1 группы). От этой системы шин получают питание потребители, не допускающее перерыв питания более чем на доли секунды во всех режимах, включая режим полного исчезновения напряжения переменного тока от ОТСН и РТСН, и требующие обязательного питания после срабатывания АЗ реактора. К этой группе относятся: КИП и автоматика защиты реактора; приборы технологического контроля; некоторые системы дозиметрии; электропривод быстродействующих клапанов и отсечной арматуры, которая локализует и обеспечивает ликвидацию аварии, часть аварийного освещения; электромагнитных приводов СУЗ, ГЦН с малой инерционностью, а также отдельные насосы турбоагрегата.

В качестве аварийных источников питания для этой группы используют аккумуляторные батареи со статическими преобразователями электроэнергии (выпрямители – С.П.Э.В, инверторы –С.П.Э.И).

11 Технологический процесс производства электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС)

На ГЭС для получения электроэнергии используется энергия водных потоков. Первичными двигателями на ГЭС являются гидротурбины, которые приводят во вращение синхронные генераторы. Мощность, развиваемая агрегатом, пропорциональна напору Н и расходу воды Q

P = H Q.

Напор Н создаётся разностью уровней воды с помощью плотины (рисунок 1.3).

В электрической части ГЭС во многом подобны конденсационным станциям. ГЭС обычно удалены от центров потребления энергии, поэтому электроэнергия выдаётся на высоких и сверхвысоких напряжениях (110-500 кВ).

Отличительная особенность ГЭС – небольшое потребление электроэнергии на собственные нужды, которое в несколько раз меньше, чем на ТЭС. Это объясняется отсутствием на ТЭС крупных механизмов собственных нужд.

Другая отличительная особенность - простая технология производства электроэнергии, что обуславливает лёгкую автоматизацию.

Пуск агрегата ГЭС занимает не более 50 секунд, поэтому резерв мощности в энергосистеме обеспечивается именно гидростанциями. КПД ГЭС обычно составляет 85-90%, а себестоимость электроэнергии в несколько раз меньше, чем на тепловых электростанциях.

Особую роль в современных энергосистемах занимают гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Эти электростанции имеют, как минимум, два бассейна - верхний и нижний с определёнными перепадами высот между ними. На ГАЭС устанавливаются обратимые агрегаты. В часы минимума нагрузки агрегаты переводят в двигательный режим, а турбины – в насосный. Потребляя мощность из сети, гидроагрегаты перекачивают воду из нижнего бассейна в верхний. В часы максимальных нагрузок, когда в системе дефицит мощности ГАЭС вырабатывает электроэнергию за счёт перепада уровней воды в бассейнах. В этот период станция работает как обычная ГЭС. Таким образом, применение ГАЭС позволяет выравнивать график нагрузок энергосистемы, что повышает экономичность тепловых станций.

---

Дата добавления: 2015-08-27