Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 62855-2019 "Атомные станции. Электроэнергетические системы. Анализ электроэнергетических систем" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 мая 2019 г. N 198-ст)

Nuclear power plants. Electrical power systems. Electrical power systems analysis

ОКС 27.120.20

Дата введения - 1 августа 2019 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Подготовлен Государственной корпорацией по атомной энергии "Росатом" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 322 "Атомная техника"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 мая 2019 г. N 198-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62855:2016 "Атомные станции. Электроэнергетические системы. Анализ электроэнергетических систем" (IEC 62855:2016 "Nuclear power plants - Electrical power systems - Electrical power systems analysis", IDT)

5 Положения настоящего стандарта действуют в целом в отношении сооружаемых по российским проектам атомных станций за пределами Российской Федерации, а также в отношении сооружаемых на территории Российской Федерации атомных станций в части, не противоречащей требованиям Федеральных норм и правил в области использования атомной энергии

6 Введен впервые

Введение

a) Технические положения, основные вопросы и организация стандарта

Основной функцией электроэнергетической системы является поддержание безопасной работы атомной станции (NPP) во всех режимах эксплуатации. Подгруппа, в которую входит электроэнергетическая система, важна для обеспечения функций ядерной безопасности при различных уровнях напряжения. Эта подгруппа критична для всех состояний станции, а также для событий, которые требуют расхолаживания станции в контролируемом режиме. Надежная электроэнергетическая система критична для поддержания контроля за мощностью реакторной установки, а также за мониторингом и управлением функциями обеспечения безопасности атомной станции. Это нужно для сохранения барьеров, которые препятствуют выбросу радиоактивных веществ при проектных и запроектных авариях.

Международные стандарты и национальные правила промышленной безопасности обеспечивают методическое руководство в отношении приемлемых требований безопасной и надежной работы электрических распределительных систем. Выполнение требований этих правил промышленной безопасности, а также стандартов в целом обеспечивает обоснованную гарантию надлежащего функционирования электрических систем, а также пропускную способность этих систем на NPP.

Основы проектирования электроэнергетических систем на NPP следует устанавливать на основе анализа следующих элементов:

- критериев проектирования NPP, глубокоэшелонированной защиты, классификации по безопасности, проектных условий (DBC) и условий запроектных аварий (DEC);

- требований к ограничениям систем электропередачи, безопасности энергетической системы, национального электросетевого кодекса, производительности станции и ее эксплуатационным ограничениям;

- архитектуры и спецификаций электроэнергетических систем;

- размеров основных компонентов и систем, таких как трансформаторы собственных нужд и резервные трансформаторы, распределительных устройств, кабелей электродвигателей и резервных источников переменного тока (АС) и постоянного тока (DC);

- распределения нагрузок и энергобаланса;

- расчета потока распределения;

- координации характеристик (напряжение, ток и ток короткого замыкания);

- требований к вспомогательной системе в ходе постулируемых проектных условий;

- верификации проекта, включая анализ верификации.

Примеры проектных основ для электроэнергетических систем приведены в приложении А.

Методические указания и пример аналитических методов подробно рассматриваются в приложении В. Связь между анализом и верификацией проектных основ и спецификаций оборудования приведена в приложении С. Пример специальных критериев приемки NPP (см. 5.8) приведен в приложении D.

Стандарт предназначен для использования операторами NPP (системы электроснабжения), специалистами по оценке системы и лицензиарами.

b) Место настоящего стандарта в структуре серии стандартов МЭК ПК 45А

МЭК 62855 является документом МЭК ПК 45А третьего уровня, касающимся аспектов анализа электроэнергетических систем.

Настоящий стандарт поддерживает методические указания, которые изложены в Руководстве по безопасности МАГАТЭ SSG-34, относящемся к проектированию электроэнергетических систем для атомных станций.

Настоящий стандарт относится:

- к серии руководств МАГАТЭ по атомной энергии NG-T-3.8, в которой рассматриваются аспекты надежности электрических сетей и интерфейсы с атомными станциями, а также

- к МЭК 61513, который устанавливает общие требования для систем контроля и управления, которые важны с точки зрения обеспечения безопасности и которые применяются на атомных станциях.

Более подробное описание структуры серии стандартов МЭК ПК 45А см. в пункте d) настоящего введения.

c) Рекомендации и ограничения относительно применения стандарта

Для гарантии того, что настоящий стандарт останется актуальным в будущем, особое внимание уделено принципиальным вопросам, а не конкретным технологиям.

d) Описание структуры серии стандартов МЭК ПК 45А и их связи с другими документами МЭК и документами других организаций (МАГАТЭ, ИСО)

Стандартами высшего уровня в серии стандартов МЭК ПК 45А являются МЭК 61513 и МЭК 63046. МЭК 61513 содержит общие требования к системам и оборудованию контроля и управления, выполняющим функции, важные для безопасности на атомных станциях. МЭК 63046 содержит общие требования к системам электроснабжения атомных станций. Он охватывает системы электроснабжения систем контроля и управления. МЭК 61513 и МЭК 63046 должны рассматриваться совместно и на одном уровне. МЭК 61513 и МЭК 63046 формируют структуру серии стандартов МЭК ПК 45А и очерчивают структуру общих требований к управлению и контролю, и электроснабжению атомных станций.

МЭК 61513 и МЭК 63046 содержат прямые ссылки на другие стандарты МЭК ПК 45А, рассматривающие общие темы, связанные с классификацией функций и классификацией систем, аттестацией, разделением систем, защитой от отказа по общей причине, аспектами программного обеспечения, аспектами аппаратных средств и проектированием пунктов управления. Стандарты второго уровня, на которые приведены ссылки, следует рассматривать вместе с МЭК 61513 и МЭК 63046 в качестве последовательных документов.

На третьем уровне стандарты МЭК ПК 45А, на которые нет прямых ссылок в МЭК 61513 или МЭК 63046, - это стандарты, связанные с определенным оборудованием, техническими методами или определенной деятельностью. Как правило, документы, ссылающиеся на документы второго уровня (по общим темам), могут использоваться самостоятельно.

Четвертый уровень стандартов серии МЭК ПК 45А представляет собой Технические отчеты, которые не являются нормативными документами.

Стандарты серии МЭК ПК 45А последовательно внедряют и детализируют принципы и основные аспекты безопасности, предусмотренные в Руководствах МАГАТЭ по безопасности атомных станций, и в других документах по безопасности МАГАТЭ, в частности, в Нормах МАГАТЭ по безопасности SSR-2/1, устанавливающих требования к безопасности при проектировании атомных станций, и в Руководстве по безопасности SSG-30, рассматривающем классификацию по безопасности конструкций, систем и компонентов атомных станций. Руководство МАГАТЭ по безопасности SSG-39, которое содержит информацию по дизайну систем контроля и управления для атомных станций, а также Руководство МАГАТЭ по безопасности SSG-34, которое содержит информацию по дизайну систем электроснабжения атомных станций, а также Руководство по внедрению NSS 17 применительно к компьютерной защищенности на объектах использования атомной энергии. Терминология и определения, используемые в отношении безопасности и защищенности в стандартах ПК 45А согласуются с терминологией МАГАТЭ.

МЭК 61513 и МЭК 63046 выполнены в том же формате изложения, что и основной документ по безопасности МЭК 61508, и содержит полную схему жизненного цикла и структуру жизненного цикла системы, а кроме того МЭК 61513 и МЭК 63046 по ядерной безопасности предоставляют интерпретацию основных требований, изложенных в МЭК 61508-1, МЭК 61508-2 и МЭК 61508-4, применительно к ядерной отрасли. С этой точки зрения МЭК 60880 и МЭК 62138 соответствуют МЭК 61508-3 в части использования для ядерной отрасли. МЭК 61513 и МЭК 63046 ссылаются на стандарты ИСО, а также документы МАГАТЭ GS-R-3, МАГАТЭ GS-G-3.1 и МАГАТЭ GS-G-3.5 по вопросам, связанным с обеспечением качества (QA). На уровне 2, применительно к ядерной безопасности, МЭК 62645 является исходным документом для стандартов по безопасности серии МЭК ПК 45А. Он построен на действующих принципах верхнего уровня и основных концепциях общих стандартов по безопасности, в частности ИСО/МЭК 27001 и 27002. Он адаптирует их и дополняет, чтобы они соответствовали контексту, а также координирует с серией МЭК 62443. На уровне 2, в отношении пунктов управления, МЭК 60964 является исходным документом для пунктов управления, которые соответствуют положениям стандартов МЭК ПК 45А, а также МЭК 62342 является исходным документом для стандартов МЭК ПК 45А по управлению старением.

Примечания

1 Предполагается, что для проектирования систем управления и контроля на атомных станциях, которые реализуют традиционные функции безопасности (например, для решения проблем охраны труда работников, защиты имущества или ресурсов, химических опасных факторов, опасных факторов процессов получения, переработки и использования энергии) будут применены международные или национальные стандарты.

2 Область действия МЭК ПК 45А в 2013 г. была расширена, чтобы охватывать электрические системы. В 2014 г. и 2015 г. в МЭК ПК 45А были проведены обсуждения, чтобы решить, каким образом и где должны устанавливаться общие требования к конструкции электрических систем. Эксперты МЭК ПК 45А рекомендовали разработать отдельный стандарт на уровне МЭК 61513, чтобы установить общие требования для электрических систем. Чтобы решить эту задачу, начат проект по разработке МЭК 63046*. Когда МЭК 63046 будет опубликован, то данное примечание 2 введения в стандарты серии МЭК ПК 45А будет аннулировано.

------------------------------

* В процессе подготовки. Этап на момент публикации: IEC ANW 63046:2016.

1 Область применения

В настоящем стандарте приведены методические указания по электротехнике в отношении анализа электроэнергетических систем АС и DC на NPP с целью продемонстрировать то, что все источники питания и системы распределения имеют рабочую мощность, необходимую для безопасной работы и останова NPP, переводу ее в контролируемое состояние после проектного нарушения нормальной эксплуатации, или аварийных условий, и в конечном итоге достижения безопасного состояния.

Аналитические исследования, обсуждаемые в настоящем стандарте, дают гарантию того, что проектные основы удовлетворяют функциональным требованиям в условиях, формируемых применяемыми проектными аварийными событиями. Исследования дают гарантию того, что электроэнергетическая система способна поддерживать функции обеспечения безопасности в ходе всех необходимых режимов работы станции.

Примечание - Функции обеспечения безопасности описаны в специальном руководстве по безопасности МАГАТЭ SSR-2/1, которое относится к проектированию атомных станций.

Аналитические исследования валидируют надежность и адекватность проектных решений и демонстрируют способность электроэнергетических систем поддерживать работу станций при нормальной эксплуатации, нарушении нормальной эксплуатации и аварийных условиях.

Анализы используются для верификации того, что электроэнергетическая система может выдерживать незначительные нарушения и что последствия серьезных нарушений или отказов не нарушат способность электроэнергетических систем по поддержанию безопасного останова станции и будут сохранять станцию в состоянии останова.

Аналитические исследования выполняют с использованием одного или нескольких:

- инструментов моделирования (программное и аппаратное обеспечение), которые были верифицированы и валидированы,

- ручных вычислений,

- испытаний (тестов).

В настоящем стандарте представлены методические указания по типам аналитических исследований, которые необходимы для демонстрации того, что вспомогательная электроэнергетическая система станции может выполнять необходимые функции обеспечения безопасности. В настоящем стандарте не приводится подробная информация по методике проведения исследования.

В настоящем стандарте не описываются цифровые контроллеры (такие как контроллеры для выпрямителей, инверторов, устройств управления последовательностью операций и электрическими защитными устройствами), используемыми в электроэнергетических системах. В МЭК 61513 приведены рекомендации, которые применяют в отношении электронных средств управления и защитных элементов электроэнергетических систем.

В настоящем стандарте не приведены условия окружающей среды (т.е. температура, влажность и т.п.) или внешние события (сейсмические, наводнения, пожары, мощные электромагнитные импульсы, и т.п.), которые могут влиять на параметры или требования к защите оборудования. Молнии и геомагнитные бури включены в разряд внешних событий.

В настоящем стандарте не рассматриваются дополнительные или особые требования для автономных энергетических систем, такие как электроснабжение систем безопасности на NPP. Применимые разделы настоящего стандарта могут использоваться в качестве руководства для подобных систем.

Резервируемость в устройстве электроэнергетических систем может повысить готовность электроснабжения для критического оборудования станции. Выполнение вероятностного анализа безопасности (PRA) представляет собой метод оценки готовности системы, а также оптимизации конструкции системы с точки зрения высокой надежности. В данном стандарте не рассматривается повышение надежности электроэнергетических систем NPP на основе статических или разнотипных и избыточных схем.

Требования к внутренним барьерам защищенности персонала, который участвует в монтаже, техобслуживании и эксплуатации электрических систем, а также общая личная безопасность не рассматриваются в данном стандарте. Общие указания по молниезащите оборудования приведены в соответствующих разделах настоящего стандарта.

Настоящий стандарт предназначен для использования:

- для верификации проекта новых атомных станций,

- для демонстрации соответствия и влияния значительных изменений электроэнергетических систем при эксплуатации атомных станций,

- когда существует требование оценить и определить максимальные эксплуатационные пределы и ограничения для существующих станций.

Соответствующие части настоящего стандарта допускается использовать в качестве руководства на этапе вывода из эксплуатации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте отсутствуют нормативные ссылки.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 альтернативные источники переменного тока (alternate alternating current source): Источники электроснабжения, зарезервированные для использования в электроснабжении станции в ходе полной потери всей (кроме батарей) электроэнергии в аварийной энергосистеме (обесточивание станции), а также в других запроектных условиях.

Примечание 1 - Рисунок А.2 дает представление в графической форме.

3.2 нагрузка собственных нужд (house load operation): Работа атомной станции только для обеспечения электроснабжения собственных нужд.

3.3 запроектные условия (design extension conditions): Постулируемые аварийные условия, которые не учитываются применительно к проектным авариям на NPP, однако учитываются в процессе проектирования станции на основе расчета в наилучшем приближении, и применительно к которым выбросы радиоактивных веществ поддерживаются в приемлемых пределах.

Запроектные условия включают условия при событиях без существенной деградацией топлива и условиями, связанными с расплавлением активной зоны.

[Источник: IAEA SSR-2/1:2012, определения пересмотрены по DS462]

3.4 потеря внешнего электроснабжения (loss of off-site power): Одновременная потеря электроснабжения на все шины обеспечения безопасности, для которых нужны резервные источники питания переменного тока для пуска и подачи питания на шины обеспечения безопасности.

Примечание 1 - Шины обеспечения безопасности систем DC и системы бесперебойного электроснабжения АС здесь не включены.

3.5 баланс мощности (power balance): Активная и реактивная мощность в стационарном режиме, которая нужна для электроэнергетической системы.

Примечание 1 - Настоящий стандарт обеспечивает базис для определения параметров электрического оборудования (щиты управления, кабели, источники энергопитания, трансформаторы, батареи, выпрямители/ инверторы, и т.п.).

3.6 предпочтительное электроснабжение (preferred power supply): Электроснабжение от системы электропередач к электроэнергетической системе, классифицированной по безопасности и представляющей систему электропередач, электрораспределительную подстанцию, главный электрический генератор, распределительную систему вплоть до электроэнергетической системы, классифицированной по безопасности.

Примечание 1 - Некоторые элементы предпочтительного электроснабжения не классифицируются по безопасности.

3.7 резервный источник питания переменного тока (standby alternating current power source): Источник электропитания, который способен осуществлять необходимое электропитание в условиях нарушения нормальной эксплуатации и аварийных ситуаций, в случае потери внешнего электроснабжения и главного электрического генератора.

3.8 обесточивание станции (station blackout): Состояние станции, которое характеризуется полной потерей всего энергопитания переменного тока от внешних источников, от главного электрического генератора и от резервных источников электропитания переменного тока, которые важны с точки зрения безопасности для шин ответственных и неответственных потребителей распределительного устройства.

Примечания

1 Источники энергопитания DC и источники бесперебойного питания АС работоспособны, пока батареи могут обеспечивать электропитание нагрузок.

2 Имеются альтернативные источники энергопитания переменного тока.

3.9 суммарный коэффициент гармонических искажений (total harmonic distortion): Отношение значения среднеквадратичного содержания гармоник переменной величины к значению среднеквадратичной составляющей промышленной частоты.

[Источник: 60050-551:1998, 17-06]

3.10 оператор системы передачи электричества (transmission system operator): Лицо, ответственное за обеспечение и эксплуатацию сетей передачи электроэнергии на большие расстояния и региональное распределение, а также отвечающее и гарантирующее безопасность системы на высоком уровне надежности и с высоким качеством.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применяют следующие обозначения и сокращения:

АС - переменный ток;

АОО - нарушение нормальной эксплуатации;

CCF - отказ по общей причине;

CMF - взаимосвязанный отказ;

DBA - проектная авария;

DBC - проектные условия;

DC - постоянный ток;

DEC - запроектные условия;

ЕМС - электромагнитная совместимость;

LOOP - потеря внешнего электроснабжения;

NPP - атомная станция;

PPS - предпочтительное электроснабжение;

PRA - вероятностный анализ безопасности;

QA - обеспечение качества;

SSC - конструкции, системы и компоненты;

THD - общие гармонические искажения;

TSO - оператор системы передачи электричества;

UPS - источник бесперебойного питания;

V&V - верификация и валидация.

5 Анализ электроэнергетических систем

5.1 Краткий обзор стандартных исследований

5.1.1 Анализы динамической устойчивости

Нарушения в энергосистеме, такие как короткие замыкания в линиях электропередач, внезапная потеря генерации или потеря значительной нагрузки, могут вызвать неустойчивость. Если такие нарушения быстро не устранить, то неустойчивость в конечном итоге приведет к частичной потере или полной потере преимущественного электроснабжения.

В анализах динамической устойчивости исследуется переходное поведение генератора NPP после возникновения нарушения в электрической сети в непосредственной близости от станции. Исследование определяет способность генератора оставаться подключенным к энергосистеме и изучает влияние переходных режимов на систему электроснабжения энергоблока.

5.1.2 Исследование потокораспределения

Различные балансы мощности являются исходными данными для исследований потока распределения. Исследование потокораспределения выполняется для определения работы электроэнергетической системы в установившемся режиме. Исследование должно установить:

- падение напряжения на каждом вводе питания,

- напряжение на шине,

- напряжение на клеммах нагрузки,

- поток распределения на всех ответвлениях и питающих линиях.

Исследование применяется для определения того, остается ли напряжение в системе в указанных пределах при всех условиях, которые определены.

5.1.3 Исследования переходных процессов и динамические исследования

При проведении исследования переходных процессов определяются напряжение, ток, мощность и частота в электроэнергетической системе в случае возникновения повреждения или нарушения во взаимосвязанной сети. Это может возникнуть в результате таких событий, как пуск и нагружение резервных источников электропитания, пуск и работа больших электродвигателей, а также отказ регуляторов напряжения генераторов.

В ходе и после такого нарушения эти динамические исследования должны:

- исследовать поведение ротационных машин и электрического оборудования, а также

- верифицировать работоспособность ротационных машин и вспомогательного электрического оборудования.

5.1.4 Исследование короткого замыкания

Исследование короткого замыкания требуется для установления максимальной возможной мощности короткого замыкания в каждой точке электроэнергетической системы и для гарантии того, что существующие и новые номиналы оборудования являются адекватными. Исследования короткого замыкания также нужны для определения минимального тока короткого замыкания, чтобы верифицировать чувствительность оборудования электрической защиты.

5.1.5 Координация и селективность электрической защиты

Система электрической защиты обнаруживает и реагирует на повреждения в электрической цепи, чтобы свести к минимуму повреждение оборудования. Электрические защитные схемы минимизируют опасности для персонала, оборудования и станции за счет отключения поврежденной части энергетической системы. Это обеспечивает непрерывность и наличие мощности для сохранения баланса системы.

Исследование координации определяет выбор и уставки всех защитных устройств со стороны нагрузки питания по направлению к подаче электропитания. При выборе или определении уставок этих защитных устройств выполняется сравнение времени работы всех устройств в ответ на различные уровни тока, напряжения и частоты. Задача заключается в том, чтобы спроектировать селективно скоординированную электроэнергетическую систему.

5.1.6 Исследования молниезащиты

Системы молниезащиты используются для минимизации возможных последствий прямого попадания молнии. Исследования молниезащиты определяют величину напряжения и тока после удара молнии, чтобы верифицировать способность защитных схем и оборудования.

5.2 Применимость исследований в отношении различных состояний станции

5.2.1 Общие положения

При нормальной работе станции шины обеспечения безопасности в целом получают электропитание от преимущественного источника электропитания и соединяются с шинами, не являющимися шинами обеспечения безопасности. При анализах верификации электроэнергетических систем таким образом следует охватывать все взаимодействующие части электроэнергетических систем, включая электросеть, генераторы и системы, не обеспечивающие безопасность, для всех режимов эксплуатации и останова NPP.

5.2.2 Рекомендации

Предлагаемые рекомендации:

a) как часть процесса верификации проекта, для будущих модификаций станции следует выполнять и поддерживать в надлежащем состоянии следующие виды исследований:

1) анализ установившихся процессов и анализ переходных процессов для демонстрации того, что электроэнергетические системы:

- способны обеспечивать электропитание систем обеспечения безопасности станции для выполнения присущих им функций в ходе постулируемых событий нагружения станции по наихудшему сценарию с минимально допустимым напряжением и частотой системы,

- выполнять требования проектных основ в отношении ожидаемых эксплуатационных нарушений и аварийных условий,

- включать адекватные меры для запроектных условий, таких как обесточивание станции,

- включать адекватные меры применительно к внешним электрическим событиям, которые могут нарушить источники электропитания по месту, а также внешние источники;

2) демонстрация того, что системы с более высокой классификацией по безопасности имеют адекватную защиту от воздействия системы с более низким классом безопасности, такую как:

- от распространения нарушений,

- от инициации электрических отказов по общей причине,

- от перегрузки;

3) демонстрации того, что внешние цепи, когда они выделяются для подачи безопасных нагрузок, соответствуют требованиям надежности и готовности. Это также следует демонстрировать после планируемых изменений объектов по передаче и генерации, которые могут оказывать влияние на сеть, подсоединенную к станции;

4) демонстрации того, что внешние сети, когда они выделяются для подачи безопасных нагрузок, будут продолжать обеспечивать необходимую мощность и пропускную способность в случае:

- потери атомной станции,

- потери самой большой генерирующей установки, подсоединенной к электросети,

- потери самой большой передающей сети или энергообъединения,

- потери самой большой нагрузки;

b) в исследованиях следует учитывать все эксплуатационные режимы и события на NPP, которые определены, а именно:

5) нормальный режим эксплуатации:

- пуск;

- работа на мощности;

- останов;

- работа системы останова;

- остановка реактора;

- перегрузка;

- техобслуживание;

- испытания;

6) нарушения нормальной эксплуатации:

- аварийный останов энергоблока/полный сброс нагрузки;

- потеря питания от внешних источников;

- потеря преимущественного электропитания;

7) проектные аварии на NPP;

8) запроектные условия:

- обесточивание станции;

- продолжительная потеря питания переменного тока;

с) исследования в отношении мощности и пропускной способности внешних сетей следует выполнять вместе с TSO.

5.3 Выбор, верификация и валидация аналитических инструментов

5.3.1 Общие положения

Следует использовать системный подход для обеспечения того, чтобы имитации точно воспроизводили требования, которые определены на основе предварительных условий, и чтобы результаты можно было валидировать автономно путем полевых измерений, или других разнообразных и альтернативных методов.

Масштаб исследования, которое будет выполняться, а также явление, которое будет моделироваться в сложно анализируемой сети, определяют тип программного обеспечения, которое следует использовать для анализа. Программное обеспечение должно иметь способность моделировать несимметричные отказы и условия. Большинство коммерческого программного обеспечения, разработанного для анализа электроэнергетических систем крупных промышленных комплексов, будет обладать способностью имитировать все основные шины и нагрузки на NPP и выполнять минимальный набор исследований, указанных проектировщиком.

Настоящий стандарт не дает рекомендаций по конкретному программному обеспечению.

5.3.2 Рекомендации

Предлагаемые рекомендации:

a) для специального программного обеспечения, которое будет использоваться для определения проектных основ электрической системы, следует учитывать следующие требования:

- проверяемый процесс обеспечения качества, который соответствует требованиям международных стандартов, следует установить и поддерживать;

- систему программного обеспечения следует подвергать V&V с целью проверки того, что система отвечает техническим условиям и выполняет свое предназначение. Данный процесс V&V также следует реализовывать в имитационных исследованиях. Такой подход предусматривает:

- составление отчета о мероприятиях V&V,

- определение валидированной предметной области (области, в которой разница между результатами, полученными с помощью инструментов и результатами другой валидированной ссылки или тестов, считается удовлетворяющей ее предназначению), и

- соответствующее архивирование документации;

- следует предоставить подробное и официальное описание инструмента имитации (номер версии программного обеспечения, конфигурация пользователя, другие установки и параметры);

b) для выполнения верификации и валидации, включая функциональную верификацию, специального программного обеспечения, которое будет использоваться, следует выполнить следующее:

- функциональная верификация должна продемонстрировать, что архитектура инструмента программного обеспечения не содержит ошибок;

- функциональная верификация должна быть продемонстрирована посредством сертификации или с помощью аудита обеспечения качества (QA). На документы, используемые для функциональной валидации, следует сделать ссылки в полном объеме;

- функциональная валидация должна позволить пользователю обеспечить факт того, что уравнения правильно представляют исследуемое физическое явление в рабочем диапазоне инструмента программного обеспечения, который определен;

- функциональная V&V может быть выполнена путем сравнения результатов имитации:

- с результатами испытаний, или

- с результатами, полученными от других функционально валидированных инструментов имитации, ручных вычислений, прошлого опыта и аналогичных работ, подкрепленных при необходимости экспертным мнением и оценкой.

Примечание 1 - Это может быть частью программы QA;

c) для каждого существенного изменения имитационного программного обеспечения или его окружающих условий, которые должны использоваться, пользователю следует выполнять анализ воздействия данной модификации. Если результаты испытаний или процесс функциональной V&V выполняются успешно, то следует использовать новую версию для замены старой версии, которую следует архивировать.

Примечание 2 - Как правило, это часть управления конфигурацией;

d) чтобы обеспечить правильное использование квалифицированного программного обеспечения, следует составить руководство пользователя. Руководство должно позволять нескольким пользователям:

- идентифицировать:

- различные типы исследований, которые могут быть выполнены с помощью программного обеспечения,

- модели, чьи области действия согласуются с физическим явлением, и

- необходимые входные данные,

- трансформировать входные данные в формат, распознаваемый программным обеспечением (используя проверенные на качество таблицы),

- создавать необходимые файлы для выполнения имитации, и

- получать согласованные результаты;

e) персоналу, выполняющему исследования программного обеспечения, следует уметь продемонстрировать адекватное и соответствующее обучение, а также приемлемую квалификацию.

5.4 Модель электроэнергетической системы

Модель следует адаптировать к специальным исследованиям и выполнить, например, следующие действия:

- при анализах следует имитировать основные шины нагрузки переменного тока, кабели, трансформаторы и токоограничивающие устройства. Для больших систем общим методом будет группирование нагрузок с аналогичными характеристиками (например, знакопеременная нагрузка, статическая резистивная нагрузка) и имитация "сосредоточенной" нагрузки, которая, как ожидается, имеет "эквивалентное" воздействие на это у отдельных нагрузок;

- для динамической устойчивости основной генератор со своими регуляторами (напряжения и частоты вращения), повышающий трансформатор, большие электродвигатели и сеть в непосредственной близости от станции следует моделировать подробно. Сеть в целом может модифицироваться на основе технического обоснования в качестве эквивалентной системы в целях упрощения.

Допущения, сделанные в физической модели, которая использована в анализе, следует четко идентифицировать и валидировать, а ограничения следует идентифицировать.

5.5 Соединение электросети и атомной станции

Следует выполнить аналитические исследования, относящиеся к внешним электроэнергетическим системам. Проект NPP должен учитывать эти аналитические исследования и оценить воздействие на внутренние электроэнергетические системы.

Указанные исследования должны включать все прогнозируемые уточнения электроснабжения и сценарии эксплуатации NPP с целью оценки проекта и эксплуатации внешнего электроснабжения для обеспечения безопасной работы NPP при всех условиях.

Исследования должны обеспечить всестороннюю оценку рабочей мощности и пропускной способности внешних источников электроснабжения, чтобы выполнить требования к проектированию NPP. Кроме того, исследования следует проанализировать в рабочем порядке, чтобы гарантировать, что любые изменения внутренних или внешних электроэнергетических систем адекватно оцениваются в отношении их воздействия на электроэнергетическую систему NPP.

Следует выполнить анализ для верификации того, что отклонения от максимального и минимального напряжения, а также от частоты, остаются в рамках проектных требований к NPP.

5.6 Обновление исследований системы

Следует подтвердить соответствие существующим исследованиям, либо исследования должны быть проведены повторно:

- когда основные замены и/или основные модификации реализованы в электроэнергетической системе (внутренней или внешней), и

- в ходе продления лицензии или периодического анализа безопасности.

Исследования пуска электродвигателей следует выполнять, как часть модификации станции, включая:

- перемещение нагрузок станции, и

- замену электродвигателей (которые могут иметь различные эксплуатационные характеристики) или генераторов.

5.7 Предварительные условия выполнения электрических исследований

Перед началом исследований следует определить следующие параметры:

- предварительные номинальные значения электрического оборудования;

- баланс мощности;

- все режимы работы NPP и наиболее неблагоприятный сценарий.

Чтобы определить наиболее неблагоприятный эксплуатационные условия следует проанализировать различные сценарии, учитывая сочетания параметров, указанных ниже:

- работа от внутренних или внешних источников электропитания;

- максимальная и минимальная мощность короткого замыкания;

- максимальный и минимальный диапазоны напряжения;

- максимальный и минимальный диапазоны частот;

- все рабочие режимы NPP;

- максимальная и минимальная выработка энергии на NPP;

- максимальная и минимальная нагрузки с учетом всех эксплуатационных нагрузок и условий окружающей среды;

- максимальный и минимальный электрические импедансы электроэнергетической системы;

- режимы работы после одиночных отказов электрооборудования;

- перераспределение нагрузок между источниками электропитания.

5.8 Приемочные требования

В настоящем стандарте определены приемочные требования.

Критерии приемки должны быть определены на основе указанных требований. Невыполнение приемочных требований должно быть обосновано с точки зрения отсутствия нежелательного воздействия на ядерную безопасность, либо в проект должны быть внесены изменения.

6 Исследование переходных процессов в системе электропередачи атомных станций

6.1 Общие положения

Раздел 6 относится к электросети и основному электрическому генератору на NPP.

Восстановление системы электропередачи, которая подверглась воздействию очень сильного нарушения, имеет большое значение для надежной и безопасной работы NPP. Исследования динамической устойчивости электроэнергетической системы должны помочь определить варианты ограничений для станции при поддержании электроснабжения и соединений с электросетью в течение нарушений, не приводящих к потере синхронизации генератора. Эти исследования следует выполнять вместе с оператором системы передачи электричества с целью определения параметров, таких как время устранения повреждения.

6.2 Рекомендация

Анализы динамической устойчивости следует выполнять с целью имитации эксплуатационных условий электроэнергетической системы, а также определения воздействия на устойчивость системы.

6.3 Приемочные требования

Основной генератор должен оставаться подключенным к электросети и не терять синхронизма по отказам, которые устранены за счет схемы защиты оператора системы передачи электричества. Основной генератор должен в полном объеме отвечать требованиям национального сетевого стандарта оператора системы передачи электричества, если только с оператором не согласованы отклонения. Результат анализа должен верифицировать, что внутренняя электроэнергетическая система NPP и подсоединенных нагрузок могут работать в переходных условиях в соответствии с требованиями электросетевого стандарта оператора системы передачи электричества.

7 Анализ внутренней электроэнергетической системы переменного тока

7.1 Общие положения

Этот раздел относится к электроэнергетическим системам переменного тока низкого и среднего напряжения (без подачи от инверторов или UPS), включая резервные источники энергопитания и альтернативные источники переменного тока.

7.2 Исследование потокораспределения

7.2.1 Общие положения

Выполнение исследования потокораспределения с использованием нескольких сценариев с различными конфигурациями станции и источников энергии (см. 5.7) дает уверенность в том, что энергосистема адекватно спроектирована и отвечает рабочим параметрам.

7.2.2 Рекомендации

К исследованиям потокораспределения относятся следующие рекомендации:

a) исследования потокораспределения систем переменного тока следует проводить с имитацией реальной статической устойчивости электроэнергосистемы для нормальных, нарушений нормальных и аварийных условий, позволяя оценить напряжение на шине, напряжение на клеммах вращающегося оборудования, ток и поток мощности;

b) электросетевой кодекс оператора передающей сети, как правило, определяет диапазон напряжения, который может выдерживать атомная станция в процессе выработки электроэнергии, непрерывно или в течение ограниченного периода времени. Последствия повышенного и пониженного напряжения электросети следует оценить на предмет их воздействия на электроэнергетические системы станции в различных режимах эксплуатации, и если имеются переключатели ответвлений под нагрузкой, то их следует проанализировать в ходе исследования;

c) следует оценить диапазон напряжения и внутреннюю распределительную систему в момент, когда генератор отсоединен от сети (т.е. режимы пуска и останова);

d) в ходе исследований потокораспределения следует рассмотреть следующие варианты:

- тяжелые условия эксплуатации максимальной и минимальной нагрузок электроэнергетической системы, чтобы проверить адекватность внутренних и внешних источников энергопитания. В них следует включать условия в ходе эксплуатации под нагрузкой и в период останова станции;

- нештатные условия, такие как перерыв в подаче электроэнергии по линиям, трансформаторам и генераторам внешнего источника, соединенного с минимальной и максимальной нагрузкой электроэнергетической системы станции. В этом исследовании следует учитывать оборудование станции, которое нужно для смягчения последствий происшествия.

Примечание - В ходе исследования по оптимизации проекта могут быть выполнены исследования запаса по надежности параметров станции:

- отпайки и импеданс трансформаторов,

- ограничения по возбуждению генератора,

- компенсация реактивной мощности,

- типоразмеры кабелей.

7.2.3 Приемочные требования

Результаты потокораспределения должны быть согласованы:

a) со способностью потокораспределения различного электрооборудования (включая ограничения),

b) с допустимым диапазоном напряжения для эксплуатации электрооборудования.

7.3 Исследования переходных процессов

7.3.1 Общие положения

Исследования переходных процессов в системе переменного тока позволяют оценить амплитуду напряжения на шине, а также фазовый сдвиг, ток и частоту, которые возникают после сбоев в системе, таких как повреждение в электрической цепи или случайная потеря важного элемента.

7.3.2 Переходные процессы при отказе

7.3.2.1 Рекомендации

К исследованиям переходных процессов относятся следующие рекомендации:

a) напряжение и частоту на внутренних шинах следует определить в переходных условиях и стационарном режиме после внутреннего или внешнего события для всех режимов эксплуатации станции. Кроме того, следует учитывать фазовые сдвиги, которые могут оказывать воздействие на присоединенные нагрузки и их цепи управления.

Примечание - Фазовый сдвиг (здесь) представляет собой изменение разности фаз между двумя (или более) величинами.

Стандартные события, которые следует учитывать, включают:

- события в электросети, такие как короткие замыкания и замыкания на землю, устраненные основной или резервной защитой,

- короткие замыкания и замыкания на землю основного генератора, трансформатора энергоблока или вспомогательного трансформатора,

- короткие замыкания и замыкания на землю во внутренних электроэнергосистемах (следует провести исследования чувствительности, чтобы идентифицировать граничные случаи),

- колебания частоты.

Следует помнить, что этот перечень не исчерпывающий. Могут понадобиться дополнительные исследования отказов в зависимости от особенностей конструкции станции;

b) следует проанализировать воздействие от симметричных и несимметричных коротких замыканий на питание переменного тока и на электрическое оборудование (такое как электродвигатели, выпрямители и инверторы). В него следует включать внутренние и внешние отказы, а также следует учитывать параметры восстанавливающего напряжения. Следует валидировать пригодность защитного оборудования для обнаружения и устранения неприемлемых параметров электроэнергетической системы;

c) в отношении нарушений системы, которые приводят к срабатыванию или изолированию оборудования, важного для безопасности, следует проанализировать повторный пуск или время перезапуска больших электродвигателей, чтобы убедиться, что защитные системы не препятствуют выполнению автоматических функций оборудования, обеспечивающего безопасность.

7.3.2.2 Приемочные требования

Исследования переходных процессов должны верифицировать следующее:

a) неприемлемые условия в системе из-за электрических нарушений должны быть обнаружены и устранены защитной системой селективно.

Если нарушения в системе приводят к потере источника электропитания, то должна быть оценена последовательность событий, относящаяся к переходу на альтернативные источники электроэнергии. Это обеспечит непревышение ограничений по времени для работы системы уменьшения радиоактивных выбросов, в отношении которой сделано допущение при анализе аварий.

Пример - В случае утраты одной внешней энергетической системы, переход в режим нагрузки на собственные нужды или на альтернативные внешние источники и на резервные внутренние источники валидирован. Это обеспечит, что общее время для задействования и эксплуатации систем безопасности для уменьшения последствий проектных событий находится в допустимых пределах;

b) частота, ток и напряжение электроэнергетической системы станции должны соответствовать спецификациям оборудования и его возможностям (включая координацию изоляции). Оборудование, которое необходимо для срабатывания защиты, должно иметь соответствующую отключающую способность.

7.3.3 Исследования переключения питания шины с одного источника питания на другой

7.3.3.1 Общие положения

Переключение питания шины с одного источника питания на другой может быть инициирована за счет изменений в электросети или на станции, в устройстве резервирования при отказе выключателя или действий оператора.

7.3.3.2 Рекомендация

Переключение питания шины с одного источника питания на другой следует проанализировать, как часть исследований в переходных условиях.

7.3.3.3 Приемочные требования

Исследования переключения питания шины с одного источника питания на другой должны верифицировать, что:

a) остаточное напряжение для переключения питания шины с одного источника питания на другой с замедлением должно быть достаточно низким, чтобы не допустить проблем несинфазного напряжения для ротационного оборудования;

b) напряжение на клеммах вспомогательного оборудования станции, при пуске или повторном пуске (особенно асинхронных электродвигателей) должно быть достаточным, чтобы успешно разогнать все оборудование, которое пускается одновременно после успешного переключения питания шины с одного источника питания на другой;

c) время пуска и/или разгона вспомогательного оборудования станции, такого как большие нагнетательные насосы, должно соответствовать требованиям промышленной безопасности на NPP на основе анализа происшествий и эксплуатационных нужд;

d) рабочие характеристики защитных схем, таких как реле токовой отсечки или реле минимального напряжения, не должны приводить к нежелательным срабатываниям при наихудшем сценарии эксплуатации энергосистемы, и

e) после пуска или повторного пуска все электрооборудование должно эксплуатироваться при допустимых напряжении и частоте.

7.3.4 Исследования по запуску и перезапуску электродвигателей

7.3.4.1 Общие положения

Пусковой ток для электродвигателей (особенно для крупных) приводит к возникновению существенного падения напряжения на клеммах оборудования (и в подсоединенных щитах управления). Это может потенциально привести к сбою пуска электродвигателя из-за низкого крутящего момента при пуске или срыву других работающих электродвигателей, подсоединенных к сети. При исследованиях пуска электродвигателей следует рассматривать наиболее тяжелые условия нагрузки и источников энергии.

7.3.4.2 Рекомендации

В отношении исследований пуска и перезапуска электродвигателей можно выдать следующие рекомендации:

a) исследования пуска электродвигателей следует выполнять как часть исследования переходных процессов. При этих исследованиях следует охватывать все возможные сценарии;

b) профили тока и напряжения после переключения питания шины с одного источника питания на другой или после кратковременной посадки напряжения во внутренней электроэнергетической системе следует проанализировать. Следует определить соответствующее падение напряжения в трансформаторах и кабелях.

7.3.4.3 Приемочные требования

Исследования по запуску и перезапуску электродвигателей должны верифицировать следующее:

a) пуск и перезапуск всех асинхронных электродвигателей не должен приводить:

- к опрокидыванию электродвигателя в ходе пуска,

- к опрокидыванию других электродвигателей,

- к переключению на внешний источник энергопитания, и

- к пуску источников переменного тока, находящихся в режиме ожидания;

b) напряжение на клеммах асинхронных электродвигателей после пуска или перезапуска должно соответствовать требованиям технических спецификаций на оборудование (особенно, что относится к напряжению и времени пуска);

c) время пуска асинхронных электродвигателей в постулируемых наихудших условиях (см. 5.7) должно соответствовать:

- критериям, установленным в анализе ядерной безопасности,

- любым эксплуатационным ограничениям,

- уставкам системы защиты;

d) после пуска электродвигателей электрооборудование должно работать при допустимых напряжении и частоте.

7.3.5 Работа в режиме нагрузки для собственных нужд

7.3.5.1 Общие положения

Некоторые атомные станции имеют способность работать в режиме собственных нужд, т.е. преобразовывать вырабатываемое электричество только в нагрузку на собственные нужды NPP. Причиной такого режима могут быть сбои в электросети или на распределительной подстанции. Переход на нагрузку на собственные нужды вызовет колебания напряжения и частоты на клеммах генератора, а также во внутренних системах.

7.3.5.2 Рекомендация

Следует исследовать воздействие на электрооборудование NPP из-за колебаний напряжения и частоты. Электронное оборудование, такое как выпрямители и инверторы, чувствительно к изменениям параметров генератора, если только оно не спроектировано для такого применения. Воздействие на электронные защитные устройства также следует исследовать.

7.3.5.3 Приемочные требования

Исследование должно верифицировать следующее:

a) в ходе и после перехода на нагрузку на собственные нужды частота и напряжение на клеммах электрооборудования должны соответствовать требованию спецификаций на оборудование и его возможностей;

b) переход на нагрузку на собственные нужды не должен привести:

- к опрокидыванию асинхронных электродвигателей,

- к переключению питания шины на внешние источники электроснабжения,

- к пуску источников переменного тока, находящихся в режиме ожидания.

7.3.6 Резкое отклонение напряжения

7.3.6.1 Общие положения

Примерами нарушений напряжения являются пониженное напряжение, несимметричное напряжение (такое как потеря фаз), кратковременные посадки напряжения и перебои в напряжении.

Перебои в напряжении могут привести к отключению избыточных подключенных нагрузок.

7.3.6.2 Рекомендации

В отношении исследований по нарушениям напряжения можно дать следующие рекомендации:

a) исследования нарушения напряжения следует выполнять как часть исследований в переходном режиме для поддержки исследований по координации защиты электрического напряжения;

b) при исследованиях по нарушениям напряжения следует рассматривать варианты симметричные и несимметричные (такие как потеря фаз) для нормальной и резервной подачи энергопитания. Схемы защиты должны обнаруживать условия понижения напряжения на источнике питания при отсутствии или минимальной нагрузке, а также при работе с полной нагрузкой.

7.3.6.3 Приемочные требования

Исследования по нарушениям в напряжении должны верифицировать следующее:

a) уставки защитной схемы (напряжение и время) должны обеспечить, чтобы оборудование не было повреждено в ходе работы при пониженном напряжении;

b) защитная схема должна обеспечить, чтобы шины обеспечения безопасности с недопустимым напряжением были отключены от источника с пониженным напряжением и переведены на альтернативный источник энергопитания.

7.3.7 Перенапряжения, вызванные переключениями и неисправностями

7.3.7.1 Рекомендации

Даны следующие рекомендации:

a) исследования перенапряжения следует выполнять как часть исследований в переходном режиме. Быстрые переходные напряжения также следует проанализировать;

b) исследования следует выполнять, чтобы показать, что быстрые переходные возмущения в электрической системе, не вызовут повреждения или сбоев в системе. Некоторые из явлений, которые нужно проанализировать, это:

- коммутирование индуктивности,

- коммутирование емкости,

- срез тока,

- незаземленные трехфазные системы.

В отношении перенапряжений, вызванных молнией, см. 9.1.

7.3.7.2 Приемочные требования

Исследования по координации изоляции должны гарантировать, что пики напряжения не превышают возможностей оборудования выдерживать перенапряжение.

По вопросам защиты от напряжения см. 7.5.

7.3.8 Исследования ступенчатого нагружения

7.3.8.1 Рекомендации

В отношении исследований последовательности нагружения даны следующие рекомендации:

a) исследования последовательности нагружения резервных источников переменного тока следует выполнять с использованием моделей, которые позволяют оценить амплитуду напряжения на шине, а также фазовый сдвиг, ток, частоту, и время отклика регулирования первичного привода;

b) динамический анализ должен продемонстрировать, что:

- все нагрузки могут быть подключены в предварительно определенной последовательности,

- период времени устройства управления последовательностью достаточен для восстановления адекватного напряжения и частоты перед тем, как будет выполнен следующий шаг нагружения, и

- пусковые токи электродвигателей находятся в допустимых пределах;

c) следует исследовать отклонения частоты, как часть исследования ступенчатого нагружения, с помощью единственного резервного источника системы электропитания, важного для безопасности.

Примечание - Частотные переходы возникнут в ходе последовательного нагружения. Воздействие на расход насоса можно игнорировать, пока вариации кратковременные.

7.3.8.2 Приемочные требования

Последовательность нагружения должна верифицировать следующее:

a) в ходе последовательного нагружения отклонения частоты и напряжения на клеммах асинхронных электродвигателей не должно привести к срыву других вспомогательных нагрузок;

b) напряжение на клеммах асинхронных электродвигателей после пуска и перезапуска должно соответствовать требованиям технических спецификаций на оборудование (особенно это касается напряжения и времени пуска);

c) время пуска асинхронных электродвигателей для постулируемого наихудшего напряжения, частоты и условий нагружения должно соответствовать допущениям и критериям анализов по безопасности;

d) уставки системы защиты должны учитывать наихудшее напряжение, частоту и условия нагружения;

e) после последовательности нагружения электрооборудование должно работать в пределах номинального напряжения и диапазона частоты;

f) после каждого шага в последовательности нагружения частота и напряжение на клеммах резервного источника питания переменного тока должны находиться на уровне приемлемых значений, чтобы разрешить выполнение следующего шага;

g) функция безопасности оборудования, необходимая для безопасного останова, должна иметь приоритет при определении защитных схем.

7.3.9 Исследования частоты

Внутренние колебания частоты (по отношению к нормальной частоте), инициируемые сетью, следует оценить и продемонстрировать приемлемый уровень с точки зрения их воздействия на оборудование, такое как источники бесперебойного питания (UPS).

Минимально и максимально допустимые частоты установившегося режима следует оценить с точки зрения их воздействия на работу больших асинхронных электродвигателей и способности обеспечивать требуемый расход у подсоединенных насосов, вентиляторов, компрессоров, и т.п.

Максимальные/минимальные требования к расходу жидких сред должны удовлетворять требованиям к анализу ядерной аварии. Время срабатывания для задвижек с электроприводом не должно превышать допустимое время хода затвора.

Эти оценки требований к требуемому расходу и времени хода затвора, не являющиеся частью анализа электроэнергетической системы, должны выполнять специалисты по гидравлическим системам или анализу ядерной безопасности.

7.4 Исследование отказов

7.4.1 Исследования коротких замыканий

7.4.1.1 Общие положения

Вычисления коротких замыканий в соответствии с МЭК 60909 (все части) следует выполнять с целью определения максимального и минимального значений переменного тока в аварийных условиях. Исследования коротких замыканий необходимы для проверки способности оборудования противостоять аварийным условиям, чтобы спроектировать адекватную и избирательную защитную схему.

Аварийные условия могут быть вызваны симметричными или несимметричными короткими замыканиями. Отказы могут быть вызваны или замыканиями на землю, или замыканиями между проводниками под напряжением.

7.4.1.2 Рекомендации

Даны следующие рекомендации:

a) следует учитывать подпитку коротких замыканий от всех работающих источников в любое указанное время:

- подпитка от параллельных резервных источников переменного тока в ходе тестирования;

- существенная подпитка от больших асинхронных электродвигателей имеющегося тока коротких замыканий в электроэнергетической системе станции;

b) исследования коротких замыканий следует применять, чтобы определить необходимые номинальные значения распределительных устройств, кабелей и другого оборудования.

7.4.1.3 Приемочные требования

Результаты вычислений симметричных и несимметричных коротких замыканий должны согласовывать:

a) с максимальной возможностью выдерживать ток коротких замыканий всего электрооборудования,

b) с отключающей способностью коммутирующих устройств.

7.4.2 Исследования замыкания на землю (нарушенная изоляция)

7.4.2.1 Общие положения

Замыкания на землю могут сформировать условия несбалансированного напряжения, с риском нарушения изоляции, или несбалансированного тока, с риском чрезмерного нагрева.

7.4.2.2 Рекомендация

Исследования замыкания на землю следует выполнять, чтобы верифицировать, что нарушенная изоляция с замыканием на землю будет обнаружена. Следует учитывать подпитку коротких замыканий ото всех работающих источников в любое указанное время.

7.4.2.3 Приемочные требования

Если защитные схемы имеют функцию отсутствия срабатывания на условия замыкания на землю (как, например, заземление через системы импеданса), то рабочее оборудование должно суметь продемонстрировать свою способность выполнения предназначенной(ых) функции(й).

7.5 Исследования по координации электрической защиты

7.5.1 Рекомендации

Рекомендуется делать следующее:

a) следует определить адекватную селективность в отношении всех имеющихся источников и нагрузок.

В особых случаях и в отношении конкретных источников (например, источников энергопитания в режиме ожидания), а также потребителей защита оборудования может быть уменьшена до основного набора для сохранения функции ядерной безопасности.

Защитная схема не должна срабатывать на нормальные эксплуатационные переходные условия, такие как бросок тока при пуске электродвигателя, коммутационное перенапряжение, бросок тока трансформатора;

b) при расчетах координации электрической защиты следует определить оптимальные настройки с целью достижения высокой готовности электроэнергетических систем. В данных вычислениях следует учитывать все условия эксплуатации, включая использование резервных источников.

Защитная схема должна побуждать к отключению оборудование, которое находится ближе всего к нарушенной части системы, чтобы не допустить еще большего повреждения оборудования. Это обеспечит минимальное нарушение системы за счет сохранения непрерывности подачи питания на нетронутые участки энергосистемы;

c) максимальная токовая защита должна учитывать следующее:

- наивысший переходный процесс в ходе эксплуатации (см. 7.3), и

- наименьший ток коротких замыканий (см. 7.4);

d) защитная схема от пониженного и несимметричного напряжения должна предотвращать возникновение тока перегрузки оборудования системы обеспечения безопасности (в основном вращающегося оборудования), отключая его. Система защиты постоянного тока должна обеспечивать защиту по термической стойкости, отрицательной фазировки (т.е. несимметричных нарушений) и несимметричного DC смещения. Она должна также защищать от разбалансированных эксплуатационных условий, насколько это применимо к различным компонентам станции и эксплуатационным ситуациям;

e) при пониженном или разбалансированном напряжении систему электроснабжения для обеспечения безопасности следует, после приемлемой задержки, отделить от пониженного напряжения питания и перевести на резервный источник переменного тока.

Когда используются схемы для резервирования (часто с логикой "два из трех") для контроля за напряжением, то конфигурация оборудования и принцип измерения должны быть способны обнаружить аналогичное уменьшение питания;

f) следует провести скоординированное исследование полной системы защиты, демонстрирующей устойчивость всей электрической системы к перенапряжениям;

g) следует осуществлять мониторинг электроэнергетической системы, чтобы подать аварийный сигнал или вызвать срабатывание при обнаружении нарушенной изоляции относительно земли. При координированном исследовании следует продемонстрировать устойчивость всей электроэнергетической системы.

7.5.2 Приемочные требования

Исследования по координации электрической защиты должны верифицировать следующее:

a) нарушенные цепи должны быть селективно отключены;

b) пониженное напряжение или разбалансированное напряжение должно быть обнаружено, и предприняты корректирующие меры;

c) электроэнергетическая система должна быть защищена от опасного перенапряжения;

d) срабатывание защит системы электроснабжения оборудования, важного для безопасности, в ходе устранения нарушений или аварийного режима работы должно быть оценено для анализа воздействия на выполнение функций безопасности.

8 Анализ системы постоянного тока и системы бесперебойного питания переменного тока

8.1 Исследования потокораспределения

8.1.1 Общие положения

Анализ потокораспределения является важной частью расчетов электрической системы, поскольку в нем оцениваются рабочие характеристики сети в режиме нормальной, нарушения нормальной эксплуатации и аварийной работы, и устанавливаются граничные условия.

Примечание - Как правило, пиковая нагрузка появляется при поступлении аварийного сигнала, совпадающего с потерей внешнего питания.

Система DC и система бесперебойного питания АС должны поддерживать достаточное напряжение на шинах при потере внутреннего и внешнего питания АС.

8.1.2 Рекомендации

Даны следующие рекомендации:

a) исследования потокораспределения, включая эксплуатационную продолжительность нагрузок для системы DC, следует использовать для верификации следующих аспектов:

- емкости батареи,

- нагружения элемента или цепи,

- напряжения на шине и на нагрузке в ходе зарядки аккумуляторной батареи, подзаряда и разряда батареи.

Следует помнить, что напряжение на шине и на нагрузке в ходе подзаряда или уравновешивающего заряда не должно быть выше, чем расчетные характеристики подсоединенных нагрузок;

- напряжения нагрузки при нормальных и аварийных условиях, включая броски тока;

b) следует проанализировать способность аккумуляторных батарей обеспечивать электропитание нагрузки в соответствии с профилями нагрузки в ходе расчетного времени разряда. Профиль напряжения на клеммах элемента следует оценить в конце расчетного срока службы аккумуляторной батареи при минимально допустимой температуре окружающего воздуха, с учетом того, что:

- нагрузки могут вызывать переходный ток, и это следует учитывать при подборе размера батареи и эксплуатации защитного оборудования, и

- ток включения и общий ток для некоторых нагрузок (таких как реле сцепления или катушки отключения) может длиться в течение нескольких секунд. При расчетах с запасом такие конкурентные нагрузки следует учитывать для полной минуты и добавлять к другим таким нагрузкам в течение той же минуты;

с) исследования потокораспределения для систем бесперебойного питания переменного тока (источник тока UPS или инвертор) следует использовать для верификации:

- нагружения элемента или цепи,

- напряжения на клеммах нагрузки (с учетом падения напряжения от шины к нагрузке) в нормальных, нарушении нормальных и аварийных условиях,

- способности аккумуляторной батареи по мере приближения остаточной емкости в конце сертифицированного срока службы (изготовители аккумуляторных батарей предоставляют подробную информацию о сроке службы батареи, кривые разряда остаточного напряжения элементов и время, оставшееся до окончания срока службы), и

- профиля напряжения на клеммах элемента, оцениваемого при минимально допустимой температуре окружающей среды.

8.1.3 Приемочные требования

Исследования потокораспределения должны верифицировать следующее.

a) емкость батареи должна соответствовать расчетным требованиям;

b) мгновенное напряжение в течение первой(ых) минуты (минут) события, связанного с потерей питания АС, должно быть достаточным для запуска и эксплуатации всех требуемых нагрузок, включая пиковую нагрузку;

c) анализ потокораспределения должен продемонстрировать достаточную емкость батареи для обеспечения пуска и работы в установившемся режиме всех нагрузок, которые нужны после потери питания переменного тока.

8.2 Исследования в переходном режиме

8.2.1 Выпрямитель

8.2.1.1 Рекомендация

Исследования в переходном режиме, выполненные в соответствии с 7.3, должны верифицировать, что напряжение системы DC будет поддерживаться (как показано тестами или имитацией) в приемлемом диапазоне при переходном режиме входного напряжения АС:

- кратковременные посадки и прерывания напряжения с возвратом номинального напряжения;

- кратковременные посадки и прерывания напряжения с возвратом высокого напряжения;

- переходные процессы высокого напряжения;

- гармонические волны на входе выпрямителя;

- работа без подключенной батареи.

Работа без подключенной аккумуляторной батареи в принципе не разрешается, смысл заключается в том, чтобы дать время для корректирующих действий или запланированного останова.

8.2.1.2 Приемочные требования

Исследования должны верифицировать следующее:

a) нарушения на входе системы АС должны быть ослаблены или ограничены до приемлемого уровня, чтобы гарантировать, что функциональность системы DC или системы бесперебойного питания переменного тока сильно не нарушена;

b) функциональная способность системы DC или системы бесперебойного питания АС не должна быть снижена из-за резкого отклонения напряжения, такого как коммутационное перенапряжение или броски тока в сети АС, питающей цепи выпрямителя.

8.2.2 Инвертор/система бесперебойного питания и шунтирующий выключатель

8.2.2.1 Рекомендации

Рекомендуется сделать следующее:

а) при исследованиях в переходном режиме, выполненных в соответствии с 7.3, следует верифицировать, что выходные напряжения системы UPS остаются в приемлемом диапазоне в ходе резкого изменения входного напряжения АС:

- прерывание напряжения с возвратом к номинальному напряжению;

- прерывание напряжения с возвратом к высокому напряжению;

- перенапряжения.

Нарушения на входе системы АС (включая высоковольтную электросеть) следует ослабить и ограничить до приемлемого уровня, чтобы не допустить негативного воздействия на функциональность UPS;

b) при исследованиях перенапряжения, выполненных в соответствии с 7.3 и 9.1, следует верифицировать, что любое перенапряжение не окажет воздействия на шунтирующий выключатель.

Примечание - Примером этого является повышенное напряжение обратной полярности.

8.2.2.2 Приемочные требования

Функциональная возможность системы UPS не должна уменьшаться из-за нарушений напряжения, таких как кратковременное отключение питания, коммутационные перенапряжения или броски тока в системе АС, питающей цепи UPS.

8.3 Исследования отказов

8.3.1 Исследования короткого замыкания

8.3.1.1 Рекомендация

При исследованиях коротких замыканий следует верифицировать в соответствии с требованиями МЭК 61660, что любое короткое замыкание будет обнаружено и устранено (или будет подан аварийный сигнал) в приемлемое время для минимальных и максимальных условий отказа. Отказы могут быть вызваны либо замыканием на землю, либо между проводниками под напряжением.

8.3.1.2 Приемочные требования

Исследования коротких замыканий должны верифицировать следующее:

a) защитные устройства для систем DC и систем бесперебойного питания должны обнаруживать все неисправности в системе;

b) не должны превышаться номинальные параметры оборудования;

c) критическая функция систем DC и АС по обеспечению безопасности станции должна учитываться при определении требований к отключению неисправных цепей;

d) UPS переменного тока должны обеспечивать достаточный ток для работы защитных устройств с целью устранения короткого замыкания.

8.3.2 Исследования замыкания на землю (нарушенная изоляция)

8.3.2.1 Рекомендация

Системы DC и системы бесперебойного питания АС, которые глухо заземлены, требуют особого внимания при работе с одной фазой/полюсом в условиях отказа. При исследованиях по замыканию на землю для этих систем следует верифицировать, что нарушенная изоляция будет обнаружена до нежелательного срабатывания или утраты работоспособности оборудования, важного для безопасности.

8.3.2.2 Приемочные требования

Если защитные схемы не обладают функцией срабатывания на условия замыкания на землю (такие как при заземлении через системы импеданса), то работающее оборудование должно демонстрировать способность выполнять предназначенные функции.

8.4 Исследования по координации электрической защиты

8.4.1 Рекомендации

Рекомендуется сделать следующее:

a) селективность должна быть адекватной для всех имеющихся источников питания.

В результате исследований коротких замыканий следует установить величину токов, протекающих по энергетической системе в различные периоды времени после возникновения нарушения, а также оценить параметры и уставки защитных устройств системы, таких как элементы измерения, плавкие предохранители и автоматические выключатели. Величина тока при замыкании на землю зависит от метода заземления системы;

b) защитная схема должна селективно отключить оборудование, расположенное вблизи нарушенной части системы, чтобы предотвратить дальнейшее распространение повреждения системы. Схема должна с минимальным нарушением системы обеспечить непрерывность подачи электропитания на неповрежденные части энергосистем. Расчеты по координации электрической защиты определяют оптимальные уставки для достижения высокой готовности электроэнергетических систем с учетом всех эксплуатационных условий, включая энергопитание от резервных источников;

c) схема защиты от напряжения должна работать таким образом, чтобы не допустить срабатывания защиты от перегрузки оборудования системы обеспечения безопасности, делая его неработоспособным;

d) схема защиты от понижения напряжения должна выдавать аварийный сигнал, когда это необходимо, и инициировать переход на резервное энергопитание;

e) электроэнергетическую систему следует защитить от опасного воздействия перенапряжения. Следует провести координированное исследование всей системы защиты от перенапряжения, чтобы продемонстрировать устойчивость всей электроэнергетической системы к перенапряжениям;

f) отключение системы электроснабжения для обеспечения безопасности при ликвидации аварийного режима следует проанализировать с учетом функции безопасности.

8.4.2 Приемочные требования

Нарушенные цепи должны быть селективно отключены, за исключением тех участков, которые считаются необходимыми в соответствии с требованиями безопасности.

9 Другие аналитические исследования

9.1 Исследования молниезащиты

9.1.1 Общие положения

Удары молнии:

- в здания,

- в непосредственной близости от NPP,

- в линии электропередач могут вызвать нарушения и повреждения электрических и электронных систем.

Последствия попадания молнии следует уменьшить за счет конструктивных элементов, таких как клетки Фарадея (экраны), сети эквипотенциальных соединений, трансформаторов, экранирования кабелей, проектирования схемы прокладки кабелей и дополнительной молниезащиты, при необходимости. Эти положения следует выявить и обосновать до начала любого анализа действия молний.

Система молниезащиты должна подтвердить соответствие требованиям МЭК 62305-1, МЭК 62305-3 и МЭК 62305-4.

9.1.2 Рекомендация

Система молниезащиты должна значительно уменьшить воздействие молнии для обеспечения того, чтобы воздействие молнии было слабее защиты от магнитных полей защищаемого оборудования.

Когда используются модель и имитирующее устройство, то они должны быть пригодны для исследования высокочастотных явлений.

9.1.3 Приемочные требования

Результаты аналитических исследований должны демонстрировать с достаточными допущениями, что перенапряжения из-за удара молнии не создают проблем для защищаемого оборудования и ниже расчетных значений, заложенных в проектные основы. Индуцированные напряжение/токи должны находиться в проектных пределах.

9.2 Электромагнитная совместимость

9.2.1 Общие положения

Следует определить требования к квалификации оборудования с точки зрения электромагнитного излучения и/или устойчивости к его воздействию (например, МЭК 62003). В то же самое время очень важно использовать передовые методы для выполнения таких работ, как:

- разделение,

- укладка кабелей,

- экранирование кабелей,

- эффективное экранирование зданий/помещений/панелей,

- принципы заземления,

- и т.п.

9.2.2 Рекомендация

Выполнение этих требований следует верифицировать при оценке проекта.

9.3 Исследования гармонических волн

9.3.1 Общие положения

При использовании частотно-регулируемых приводов и других коммутирующих средств, подсоединенных к электроэнергетической системе, формирование гармонических волн и их распространение и воздействие на другие нагрузки следует учитывать.

9.3.2 Рекомендация

Следует исследовать электрическую распределительную систему в отношении гармонического возмущения и распространения несинусоидных токов, создаваемых нелинейными нагрузками, подсоединенными к шинам. В исследование следует включать оценку THD в точке общего присоединения и их воздействия на все подсоединенные нагрузки в точке общего присоединения. Следует оценивать нагрузки, прямо подсоединенные к шине, чтобы гарантировать, что их характеристики включают THD.

9.4 Индуцированный геомагнитный ток

Обоснованная техническая оценка должна продемонстрировать, что проектные решения в достаточной мере снижают риски GIC на NPP.

Следует помнить, что следует предпринимать (в основном TSO) защитные меры против GIC.

9.5 Феррорезонансные исследования

Техническая оценка на основе анализа чувствительных факторов должна обосновать адекватность снижения риска феррорезонанса.

Библиография

IEC 60034 (all parts), Rotating electrical machines

IEC 60038, IEC standard voltages

IEC 60364 (all parts), Low-voltage electrical installations

IEC 60364-5-52, Low-voltage electrical installations - Part 5-52: Selection and erection of electrical equipment - Wiring systems

IEC 60479 (all parts), Effects of current on human beings and livestock

IEC 60880, Nuclear power plants - Instrumentation and control systems important to safety - Software aspects for computer-based systems performing category A functions

IEC 60909 (all parts), Short-circuit currents in three-phase a.c. systems

IEC 60964, Nuclear power plants - Control rooms - Design

IEC 61000 (all parts), Electromagnetic compatibility (EMC)

IEC 61225, Nuclear power plants - Instrumentation and control systems important to safety - Requirements for electrical supplies

IEC 61508 (all parts), Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems

IEC 61508-1, Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 1: General requirements

IEC 61508-2, Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 2: Requirements for electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems

IEC 61508-3, Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 3: Software requirements

IEC 61508-4, Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems - Part 4: Definitions and abbreviations

IEC 61513, Nuclear power plants - Instrumentation and control important to safety - General requirements for systems

IEC 61660 (all parts), Short-circuit currents in d.c. auxiliary installations in power plants and substations

IEC 62003, Nuclear power plants - Instrumentation and control important to safety - Requirements for electromagnetic compatibility testing

IEC 62138, Nuclear power plants - Instrumentation and control important for safety - Software aspects for computer-based systems performing category В or С functions

IEC 62271-200, High-voltage switchgear and controlgear - Part 200: AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV

IEC 62305 (all parts), Protection against lightning

IEC 62305-1, Protection against lightning - Part 1: General principles

IEC 62305-3, Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard

IEC 62305-4, Protection against lightning - Part 4: Electrical and electronic systems within structures

IEC 62340, Nuclear power plants - Instrumentation and control systems important to safety - Requirements for coping with common cause failure (CCF)

IEC 62342, Nuclear power plants - Instrumentation and control systems important to safety - Management of ageing

IEC 62443 (all parts), Industrial communication networks - Network and system security

IEC 62566, Nuclear power plants - Instrumentation and control important to safety - Development of HDL-programmed integrated circuits for systems performing category A functions

IEC 62645, Nuclear power plants - Instrumentation and control systems - Requirements for security programmes for computer-based systems

IEC 62671, Nuclear power plants - Instrumentation and control important to safety - Selection and use of industrial digital devices of limited functionality

IEC 63046**, Nuclear power plants - Electrical systems - General requirements

ISO/IEC 27001, Information technology - Security techniques - Information security management systems - Requirements

ISO/IEC 27002, Information technology - Security techniques - Code of practice for information security controls

IAEA GS-G-3.1, Application of the management System for facilities and activities

IAEA GS-G-3.5, Management system for nuclear installations

IAEA GS-R-3, The management system for facilities and activities

IAEA SSG-30, Safety classification of structures, systems and components in Nuclear Power Plants

IAEA Safety Guide SSG-34, Design of Electrical Power Systems for Nuclear Power Plants

IAEA Safety Guide SSG-39, Design of Instrumentation and Control Systems for Nuclear Power Plants

IAEA SSR-2/1:2012, Safety of nuclear power plants: design

IAEA Nuclear Energy Series NG-T-3.8, Electric Grid Reliability and Interface with Nuclear Power Plants

IAEA NSS 17, Reference Manual, Computer security at nuclear facilities

IAEA Safety Glossary:2016, Terminology used in nuclear safety and radiation protection

IAEA Safety Report, Impact of Open Phase Conditions on Nuclear Power Plants Electrical Power Supply Systems***

IAEA - TECDOC - 1770, Design Provisions for Withstanding Station Blackout at Nuclear Power Plants

------------------------------

** На этапе подготовки. Этап на момент публикации: IEC ANW 63046:2016.

*** На этапе подготовки.