Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні

Розглянуто показники надійності генеруючого обладнання енергоблоків АЕС України в порівнянні з аналогічним обладнанням закордонних АЕС. За результатами проведеного аналізу доведено, що при визначенні одиничної потужності енергоблоків майбутніх АЕС необхідно враховувати стійкість енергосистеми до їхн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Кенсицький, О.Г., Федоренко, Г.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2016
Schriftenreihe:	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
Schlagworte:	Проблеми безпеки атомних електростанцій
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127768
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні / О.Г. Кенсицький, Г.М. Федоренко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2016. — Вип. 26. — С. 69-74. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127768
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1277682025-02-23T20:05:30Z Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні Надежность генерирующего оборудования и перспективы развития атомной энергетики в Украине Reliability of generating equipment and prospects of nuclear power development in Ukraine Кенсицький, О.Г. Федоренко, Г.М. Проблеми безпеки атомних електростанцій Розглянуто показники надійності генеруючого обладнання енергоблоків АЕС України в порівнянні з аналогічним обладнанням закордонних АЕС. За результатами проведеного аналізу доведено, що при визначенні одиничної потужності енергоблоків майбутніх АЕС необхідно враховувати стійкість енергосистеми до їхнього можливого аварійного відключення. Енергоблоки, що мають бути збудовані в Україні, доцільно оснащувати турбогенераторами вітчизняного виробництва з повітряним або повітряно-водяним охолодженням асинхронного або асинхронізованого типу. Розширені можливості останніх щодо регулювання перетоків реактивної потужності в енергосистемі дозволяють у цілому підвищити її стійкість і маневреність. Рассмотрены показатели надежности генерирующего оборудования энергоблоков АЭС Украины в сравнении с аналогичным оборудованием зарубежных АЭС. По результатам проведенного анализа доказано, что при определении единичной мощности энергоблоков будущих АЭС необходимо учитывать устойчивость энергосистемы к их возможному аварийному отключению. Энергоблоки, строящиеся в Украине, целесообразно оснащать турбогенераторами отечественного производства с воздушным или воздушно-водяным охлаждением асинхронного или асинхронизированного типа. Расширенные возможности последних по регулированию перетоков реактивной мощности в энергосистеме позволяют в целом повысить ее устойчивость и маневренность. Considered indicators of the reliability of generating equipment of NPP power units of Ukraine in comparison with similar equipment of foreign nuclear power plants. The results of the analysis proved that in determining the unit capacity of power units of the future nuclear power plants it is necessary to consider the stability of the power system to possible emergency shutdown. The power units under construction in Ukraine it is expedient to equip the domestic production of turbogenerators with air or air-water-cooled asynchronous type. Enhanced capacity to regulate the reactive power flows in the power system allows improving its stability and maneuverability. 2016 Article Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні / О.Г. Кенсицький, Г.М. Федоренко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2016. — Вип. 26. — С. 69-74. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127768 621.313.32:621.311.25 uk Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля application/pdf Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій
spellingShingle	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій Кенсицький, О.Г. Федоренко, Г.М. Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
description	Розглянуто показники надійності генеруючого обладнання енергоблоків АЕС України в порівнянні з аналогічним обладнанням закордонних АЕС. За результатами проведеного аналізу доведено, що при визначенні одиничної потужності енергоблоків майбутніх АЕС необхідно враховувати стійкість енергосистеми до їхнього можливого аварійного відключення. Енергоблоки, що мають бути збудовані в Україні, доцільно оснащувати турбогенераторами вітчизняного виробництва з повітряним або повітряно-водяним охолодженням асинхронного або асинхронізованого типу. Розширені можливості останніх щодо регулювання перетоків реактивної потужності в енергосистемі дозволяють у цілому підвищити її стійкість і маневреність.
format	Article
author	Кенсицький, О.Г. Федоренко, Г.М.
author_facet	Кенсицький, О.Г. Федоренко, Г.М.
author_sort	Кенсицький, О.Г.
title	Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні
title_short	Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні
title_full	Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні
title_fullStr	Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні
title_full_unstemmed	Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні
title_sort	надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в україні
publisher	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Проблеми безпеки атомних електростанцій
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127768
citation_txt	Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні / О.Г. Кенсицький, Г.М. Федоренко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2016. — Вип. 26. — С. 69-74. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
series	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
work_keys_str_mv	AT kensicʹkijog nadíjnístʹgeneruûčogoobladnannâtaperspektivirozvitkuatomnoíenergetikivukraíní AT fedorenkogm nadíjnístʹgeneruûčogoobladnannâtaperspektivirozvitkuatomnoíenergetikivukraíní AT kensicʹkijog nadežnostʹgeneriruûŝegooborudovaniâiperspektivyrazvitiâatomnojénergetikivukraine AT fedorenkogm nadežnostʹgeneriruûŝegooborudovaniâiperspektivyrazvitiâatomnojénergetikivukraine AT kensicʹkijog reliabilityofgeneratingequipmentandprospectsofnuclearpowerdevelopmentinukraine AT fedorenkogm reliabilityofgeneratingequipmentandprospectsofnuclearpowerdevelopmentinukraine
first_indexed	2025-11-24T21:33:46Z
last_indexed	2025-11-24T21:33:46Z
_version_	1849709063218135040
fulltext	ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 69 УДК 621.313.32:621.311.25 О. Г. Кенсицький1, Г. М. Федоренко2 1 Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Лисогірська, 12, Київ, 03028, Україна 2 Інститут електродинаміки НАН України, просп. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна НАДІЙНІСТЬ ГЕНЕРУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ В УКРАЇНІ Розглянуто показники надійності генеруючого обладнання енергоблоків АЕС України в порівнянні з аналогічним обладнанням закордонних АЕС. За результатами проведеного аналізу доведено, що при визначенні одиничної потужності енергоблоків майбутніх АЕС необхідно враховувати стійкість енергосистеми до їхнього можливого аварійного відключення. Енергоблоки, що мають бути збудовані в Україні, доцільно оснащувати турбогенераторами вітчизняного виробництва з повітряним або повітряно-водяним охолодженням асинхронно- го або асинхронізованого типу. Розширені можливості останніх щодо регулювання перетоків реактивної поту- жності в енергосистемі дозволяють у цілому підвищити її стійкість і маневреність. Ключові слова: турбогенератор, надійність, потужність, охолодження, маневреність. Україна входить у десятку провідних держав світу по використанню ядерної енергії. На чоти- рьох АЕС країни експлуатуються 15 енергоблоків загальною потужністю 13,835 ГВт, що складає 25,5 % від загальної генерації. У 2015 р. АЕС було вироблено 87,6 млрд кВт-год електроенергії (53,6 % сумарного виробітку в країні). Сьогодні атомна енергетика в Україні є найбільш стабільним, надійним і прогнозованим ви- робником електроенергії. Подальший розвиток електроенергетики країни відповідно до Енергетичної стратегії України до 2030 р. передбачає створення нових ядерних енергоблоків як на існуючих АЕС, так і на нових промислових майданчиках [3]. Уже сьогодні є доцільним визначитися як з оптималь- ною одиничною потужністю нових енергоблоків, так і з технічними характеристиками їхнього устат- кування. Надійність та ефективність експлуатації енергоблока АЕС у цілому залежить від показників надійності кожного елемента технологічного ланцюга перетворення енергії «ядерний реактор – паро- генератор – турбіна – генератор – блоковий трансформатор». Аналіз інцидентів, пов'язаних із неза- планованими відключеннями енергоблоків від мережі та зниженням навантаження, свідчить, що їхня значна частка (від 30 до 70 %) викликана недостатньою надійністю електротехнічного обладнання. Найбільша частка в недовиробітку електроенергії через відмови електротехнічного обладнання при- падає на турбогенератори (до 70 - 80 %), пристрої релейного захисту та автоматики (до 15 %), вимі- рювальні трансформатори (до 7,5 %), електропривод (5,8 %) і силові трансформатори (до 2,5 %) [2]. Таблиця 1 Тип турбогенера- тора Номер енергоблока, АЕС Середня тривалість позапланових простоїв енергоблока на рік, год Усього У тому числі через відмови турбогенераторів, % ТВВ-220-2АУЗ № 1 Рівненська АЕС № 2 Рівненська АЕС 37 113 5,4 1,8 ТВВ-1000-4УЗ № 1 Запорізька АЕС № 2 Запорізька АЕС № 3 Запорізька АЕС № 4 Запорізька АЕС № 5 Запорізька АЕС № 6 Запорізька АЕС № 1 Южно-Українська АЕС № 2 Южно-Українська АЕС 254 312 66 109 65 22 324 415 11,0 16,7 34,8 50,5 7,7 4,5 29,3 1,7 ТВВ-1000-2УЗ № 3 Рівненська АЕС № 4 Рівненська АЕС № 1 Хмельницька АЕС № 2 Хмельницька АЕС № 3 Южно-Українська АЕС 245 71 171 426 237 39,2 100,0 50,3 98,1 84,4 У складі енергоблоків АЕС України сьогодні експлуатуються три типи турбогенераторів вироб- ництва ВАТ «Силові машини» (Росія). У табл. 1 наведено усереднені за весь строк експлуатації значен- © О. Г. Кенсицький, Г. М. Федоренко, 2016 О. Г. КЕНСИЦЬКИЙ, Г. М. ФЕДОРЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 70 ня тривалості позапланових простоїв енергоблоків на рік, а також їхня частка через відмови турбогене- раторів [1]. Звідки можна визначити середню частку позапланових простоїв через відмови турбогене- раторів по їхніх типах (у %): ТВВ-220-2АУЗ – 3,6; ТВВ-1000-4УЗ – 19,5; ТВВ-1000-2УЗ – 74,4. Тут необхідно додати, що вартість турбогенератора в загальній вартості енергоблока АЕС із реактором на легкій воді потужністю 1000 МВт(е) становить не більше 4 % [2]. І слід очікувати, що їхня частка у тривалості позапланових простоїв енергоблоків також не повинна перевищувати наве- деної величини. Звичайно, якщо надійність турбогенераторів буде відповідати надійності іншого об- ладнання. У нашому випадку тільки турбогенератори ТВВ-220-2АУ3 відповідають такому критерію. Таким чином, із турбогенераторів, що експлуатуються у складі енергоблоків АЕС України, найбільш ненадійними є турбогенератори потужністю 1000 МВт у двополюсному виконанні (типу ТВВ-1000-2У3). З огляду на їхню високу пошкоджуваність (у середньому 0,7 пошкоджень на генера- торо-рік експлуатації) у 2007 р. було прийнято рішення щодо їхньої докорінної модернізації за учас- тю ALSTOM із повною заміною обмотки статора, включаючи кріплення лобових частин. На сьогодні всі турбогенератори даного типу пройшли модернізацію й мають позначення ТВВ-1000-2МУ3. За кордоном у складі енергоблоків АЕС експлуатуються 13 турбогенераторів аналогічної по- тужності 900-1300 МВт у двополюсному виконанні (табл. 2). Співставлення частки відмов турбоге- нераторів у тривалості позапланових простоїв блоків дозволяє зробити висновок, що проблеми із двополюсними турбогенераторами мають аналогічний характер, що і в Україні. Особливо це стосу- ється енергоблоків, побудованих у 70 – 80-х роках минулого століття. Таблиця 2 АЕС, країна Виробник турбогенератора Середня тривалість позапланових простоїв енергоблока за рік, год Усього У тому числі через відмови турбогенераторів, % № 3 Калінінська АЕС № 4 Калінінська АЕС (Росія) ВАТ «Силові машини» 237 237 53,2 100,0 АЭС Gösgen АЭС Leibstadt (Швейцарія) Siemens ABB 50 182 54,0 70,3 № 1 АЭС Olkiluoto № 2 АЭС Olkiluoto (Фінляндія) АВВ 83 283 45,8 85,5 № 1 АЕС Temelin № 2 АЕС Temelin (Чеська республіка) BRUSH SEM s.r.o. (колишня Škoda) 555 346 11,4 10,1 АЕС Trillo (Іспанія) Siemens 137 7,3 П р и м і т к а. Через недостатність інформації у таблиці не наведено дані щодо енергоблоків № 1 АЕС Kudankulam (Індія, запущено 31.12.14), № 1 АЕС Busher (Іран, запущено 23.09.13), № 1 АЕС Tianwan (Китай, запущено 17.05.07), № 2 АЕС Tianwan (Китай, запущено 16.08.07), у складі яких експлуатуються турбогенератори ТВВ-1000-2У3 виробництва ВАТ «Силові машини» (Росія). Виключенням можна вважати енергоблоки АЕС Temelin (Чеська республіка, турбогенератори Škoda) і АЕС Trillo (Іспанія, турбогенератор Siemens). Однак для першої характерними були пробле- ми з турбінами, унаслідок чого енергоблоки значний час експлуатувалися при зниженому наванта- женні. Експлуатація же АЕС Trillo певний час була обмежена внаслідок проблем із ліцензуванням. Виходячи із статистики експлуатації турбогенераторів типу ТВВ-1000-2У3 енергоблоків № 3 і № 4 Калінінської (запущені у 2004 і 2012 р. відповідно), можна прийти до висновку, що проблеми із цими машинами спеціалістами ВАТ «Силові машини» так і не були вирішені. Можливо саме тому в російському проекті енергоблока «АЕС-2006» потужністю 1200 МВт(е) передбачається використання турбогенератора з повним водяним охолодженням типу Т3В-1200-2. На сьогодні виготовлені два тур- богенератори цього типу для Нововоронезької АЕС-2 та Ленінградської АЕС-2. Турбогенератори з повним водяним охолодженням потужністю 1200 МВт є подальшим роз- витком конструкції турбогенераторів Т3В-800-2 [4, 5], які у кількості 6 одиниць експлуатуються на Рязанській, Пермській (Росія) та Талімарджанській ДРЕС (Узбекистан). Безперечною перевагою машин цього типу є відсутність водню в системі охолодження осердя статора, що особливо важливо для забезпечення вибухо- та пожежобезпеки енергоблоків атомної НАДІЙНІСТЬ ГЕНЕРУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 71 електростанції. Осердя охолоджується силуміновими сегментами-охолоджувачами, по яких цирку- лює вода. Така конструкція осердя статора підвищує його жорсткість, що позитивно впливає на віб- раційний стан машини в цілому. Разом з тим такій конструкції притаманні деякі недоліки, які можуть впливати на надійність машини в експлуатації. Система охолодження осердя статора складається з великої кількості силумі- нових охолоджувачів, розташованих між пакетами. Окрім цього передбачене охолодження стяжних призм, натискних плит та екранів за допомогою розміщених у спеціальних пазах трубок, по яких ци- ркулює вода. Тобто система охолодження турбогенератора містить велику кількість гілок охоло- дження і, як наслідок, велику кількість з’єднань металевих і фторопластових трубок. Тільки система охолодження осердя статора включає понад 2500 з’єднувальних трубок [5]. Навіть, якщо надійність (імовірність безвідмовної роботи) одного з’єднання «штуцер охолоджувача – з’єднувальна трубка» становить 0,99999 (що важко собі уявити), надійність всієї системи охолодження осердя статора ста- новитиме 0,951. Що не можна вважати припустимим. Окрім того, при заповненні корпуса турбогенератора повітрям виникають проблеми захисту лобових частин від озону, що може виникати внаслідок коронного розряду. До того ж виникають проблеми з охолодженням натискних плит осердя статора, адже на повітрі коефіцієнт охолодження їхніх поверхонь значно нижчий, ніж при використанні водню. Використання цих машин у складі ене- ргоблока АЕС, щонайменше на початковому етапі, буде пов’язане з низкою проблем, обумовлених їхніми конструктивними особливостями, вирішення яких вимагатиме певних витрат часу і ресурсів. Окремо необхідно зупинитися на обґрунтуванні оптимальної одиничної потужності атомних енергоблоків, що будуватимуться в Україні відповідно до «Енергетичної стратегії України на період до 2030 року» [3]. При цьому слід враховувати низку обставин. По-перше. З огляду на сьогоднішні відносини з Російською Федерацією слід очікувати, що в найближчі 10 - 20 років енергосистеми двох країн будуть працювати окремо. Об’єднання з європей- ською системою UCTE поки що також малоймовірне через невідповідність якості електроенергії в Україні вимогам європейських стандартів. І Об’єднана енергосистема України працюватиме автоно- мно, можливо, за виключенням міжсистемних зв’язків із Молдовою та Білоруссю. По-друге. Виходячи із річного виробітку електроенергії в країні з урахуванням коефіцієнтів використання встановленої потужності атомних (74 %) і теплових (35 %) електростанцій можна ви- значити, що з понад 55 ГВт генеруючих потужностей енергосистеми сьогодні реально експлуатують- ся 38 - 40 ГВт. І енергоблок АЕС потужністю 1000 МВт становить більше 2,5 % всієї генерації. З урахуванням викладено вище стає зрозумілим, що аварійне відключення енергоблока поту- жністю 1000 МВт для Об’єднаної енергосистеми є суттєвим порушенням балансу активної потужно- сті. Не важко орієнтовно визначити рівень зниження частоти в системі із рівняння балансу моментів. До виникнення аварійної ситуації в енергосистемі сумарний момент турбін ( ТMS ) дорівнював сумарному моменту навантаження ( НMS ) Т Т Н 0dJ M M dtS S S w = - = , (1) де ТJS – сумарний момент інерції турбін енергосистеми. У момент часу t = 0 стається відключення 2,5 % генерації. У цьому випадку можна записати * Т Н * 0 Т 0.975 1.0 0.004 2 2 0.975t M Mdf dt J S S = S - - = = = - p p × , (2) де * ТM S і НMS – сумарний момент турбін і навантаження відповідно в момент виникнення порушен- ня; * ТJS – сумарний момент інерції турбін у момент виникнення порушення. Таким чином, відключення енергоблока 1000 МВт викликає зниження частоти в енергосисте- мі з темпом 0,2 Гц/с, що у свою чергу викликає спрацювання системи автоматичного частотного роз- вантаження (АЧР) із відключенням частини споживачів. У випадку подальшого зниження частоти до 49 Гц відповідно до технологічного регламенту безпечної експлуатації АЕС починається автоматичне розвантаження енергоблока, а при 46 Гц він має бути зупинений. Тобто при раптовому аварійному відключенні одного потужного енергоблока й неспрацьовуванні системи АЧР існує ймовірність ви- никнення ланцюгової реакції розвалу («гасіння») енергосистеми. Для запобігання можливості виник- нення такої аварійної ситуації в енергосистемі має бути наявним постійний оперативний резерв ана- О. Г. КЕНСИЦЬКИЙ, Г. М. ФЕДОРЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 72 логічної потужності. Із викладеного можна зробити висновок, що наявність енергоблоків АЕС поту- жністю 1000 МВт є певною проблемою для енергосистеми. Окрім викладеного вище актуальною проблемою завжди є забезпечення пожежо- і вибухобез- пеки обладнання атомних електростанцій. Для турбогенераторів це стосується перш за все наявності водню в їхніх системах охолодження. Досягнення сучасного електромашинобудування при створенні устаткування великої потуж- ності з безпосереднім охолодженням обмоток та активної сталі водою та воднем створили можливос- ті для удосконалення конструкції турбогенераторів із повітряним і повітряно-водяним охолодженням на основі застосування найбільш ефективних схем безпосереднього охолодження, термореактивної корпусної ізоляції обмотки статора з підвищеною механічною й електричною міцністю, нових видів ізоляції ротора, електротехнічної сталі із зменшеними питомими втратами, сучасних конструктивних матеріалів. Наприклад, на АЕС Olkiluoto (Фінляндія) експлуатуються два турбогенератори потужніс- тю 1000 МВт виробництва ABB, що мають водяне охолодження обмотки статора й ротора і повітряне охолодження осердя статора. Провідні електромашинобудівні компанії світу поступово відмовляються від створення тур- боагрегатів надвисокої потужності. Пріоритет віддається турбогенераторам потужністю до 600 МВА без застосування водяного охолодження обмоток з переходом на непряме водневе або навіть повітря- не охолодження. Прикладами таких розробок є турбогенератори потужністю 500 МВА, 50 Гц з повіт- ряним охолодженням фірми Alstom Power і потужністю 620 МВА, 50 Гц фірми Toshiba [2]. Розроб- ляються генератори з розширеними можливостями з регулювання реактивної потужності асинхрон- ного та асинхронізованого типу. Подальше підвищення одиничної потужності машин із повітряним охолодженням може бути досягнуте за рахунок підвищення тиску та швидкості циркуляції повітря. Відродженню робіт по створенню потужних турбогенераторів з повітряним охолодженням сприяв ряд обставин [6]: на енергетичному ринку відбулися суттєві зміни – різко скоротилися замовлення на турбоге- нератори потужністю понад 500 МВт при одночасному зростанні попиту на турбогенератори потуж- ністю 100 - 300 МВт; по ряду технічних причин для енергетичних установок із приводом від газових турбін турбо- генератори з повітряним охолодженням опинилися поза конкуренцією; статистика надійності в експлуатації потужних турбогенераторів свідчить, що машини із фор- сованою системою охолодження мають підвищену пошкоджуваність унаслідок більш складної конс- трукції та великою кількістю допоміжного обладнання зовнішніх систем забезпечення. Заслуговує на увагу досвід будівництва АЕС Temelin (Чеська республіка), енергоблоки якої складаються з російської реакторної установки (ВВЕР-1000) та турбінного й генераторного устатку- вання чеського виробництва (Škoda). У цьому сенсі при створенні нових генеруючих потужностей АЕС в Україні має бути максимально використаний вітчизняний промисловий потенціал, перш за все таких підприємств, як ВАТ «Турбоатом» та ДП «Електроважмаш». Енергетичне обладнання майбутніх енер- гоблоків, у тому числі й електротехнічне, повинно відповідати найвищим світовим стандартам. На ДП «Завод «Електроважмаш» розроблена серія турбогенераторів з повітряним охолоджен- ням одиничною потужністю від 150 до 400 МВА, у тому числі асинхронізовані із поздовжньо- поперечним збудженням. Машини мають низку переваг у порівнянні з турбогенераторами з водневим та воднево-водяним охолодженням, які визначають технічну та економічну доцільність використання в енергоустановках із підвищеними вимогами щодо надійності та екологічної сумісності, розширення діапазону припустимих навантажень, зниження експлуатаційних витрат тощо. Головними з них є: підвищений коефіцієнт готовності 0,997 - 0,998 у порівнянні з 0,95 - 0,995 для турбогенерато- рів із безпосереднім рідинним та водневим охолодженням; спрощені умови експлуатації та ремонту, скорочення терміну проведення та зниження вартос- ті ремонтних робіт; підвищена вибухо- та пожежобезпечність; спрощеність конструкції, що є передумовою скорочення періоду розробки та початку вигото- влення головних зразків; полегшення процедур автоматизації та діагностування стану машини; підвищена маневреність; менш газощільний корпус, відсутність масляних ущільнень вала; відсутність системи маслозабезпечення ущільнень вала; НАДІЙНІСТЬ ГЕНЕРУЮЧОГО ОБЛАДНАННЯ ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 73 відсутність необхідності використання дефіцитних матеріалів при виготовленні гумових ущі- льнень, фторопластових шлангів, порожнистих мідних провідників тощо. Окремо необхідно відзначити, що серія також містить турбогенератори в асинхронізованому виконанні поздовжньо-поперечного збудження. Машини такого типу відрізняються підвищеною ди- намічною стійкістю та розширеним діапазоном регулювання реактивної потужності. Остання обста- вина особливо важлива при можливому розташуванні нових енергоблоків на майданчиках Рівненсь- кої та Хмельницької АЕС. Сьогодні вироблена цими АЕС електроенергія постачається споживачам у центральних регіо- нах країни за допомогою ліній електропередач напругою 330 і 750 кВ, які при неповному заванта- женні є потужними генераторами реактивної електроенергії. Як наслідок, на відкритих розподільчих устроях обох АЕС спостерігається підвищення напруг (9 - 13 %). Для компенсації надлишку реактив- ної електроенергії окрім штатних шунтувальних реакторів вимушено використовуються турбогенера- тори енергоблоків, які експлуатуються з підвищеними значеннями коефіцієнта потужності на рівні сos φ ≈ 1,0, у той час як номінальних значенням є сos φ ≈ 0,9. Це у свою чергу призводить до підви- щеного нагріву елементів і вузлів кінцевих зон осердя статора, збільшення вібрацій лобових частин обмотки, прискореного вичерпання ресурсу головної ізоляції. Використання асинхронних та синхронізованих турбогенераторів у складі енергоблоків до- зволить вирішити проблему компенсації реактивної потужності, знизити рівні напруг і тим самим забезпечити штатні режими експлуатації не тільки турбогенераторів, а й усього електротехнічного обладнання енергоблоків. Уже сьогодні українськими електромашинобудівниками при застосуванні рідинного (водяно- го) охолодження обмотки статора й ротора може бути створений асинхронізований турбогенератор потужністю 600 - 1000 МВт, який не міститиме водню й дозволить підвищити стійкість і маневре- ність енергосистеми в цілому. Висновок Проблеми з надійністю турбогенераторів потужністю 1000 МВт, особливо у двополюсному виконанні, є характерними для всіх АЕС світу незалежно від виробника обладнання. В Україні ава- рійне відключення енергоблока АЕС потужністю 1000 МВт є додатковим навантаженням для Об’єднаної енергосистеми, що вимагає наявності постійного оперативного резерву аналогічної поту- жності. При створенні нових генеруючих потужностей АЕС в Україні вже сьогодні необхідно визна- читися як з оптимальною одиничною потужністю нових енергоблоків, так і з технічними характерис- тиками їхнього устаткування. Має бути максимально використано світовий та вітчизняний досвід експлуатації АЕС, а також потенціал вітчизняного потужного енергомашинобудування, перш за все таких підприємств, як ВАТ «Турбоатом» та ДП «Електроважмаш». Енергетичне обладнання майбут- ніх енергоблоків, у тому числі й електротехнічне, повинно відповідати найвищим світовим стандар- там, перш за все щодо надійності та пожежо- і вибухобезпеки, а також його маневрених характерис- тик. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Operating Experience with Nuclear Power Stations in Member States in 2014/CD. – Vienna: IAEA, 2015. 2. Кенсицкий О.Г., Ключников А.А., Федоренко Г.М. Безопасность, надежность и эффективность эксплуатации электротехнического и электроэнергетического оборудования блоков АЭС. – Чернобыль: Ин-т проблем без- опасности АЭС НАН Украины, 2009. – 240 с. 3. Енергетична стратегія України на період до 2030 року // Відомості Міністерства палива та енергетики України. Спеціальний випуск. – К.: Міністерство палива та енергетики, 2006. – 144 с. 4. Глебов И.А., Быков В.М., Данилевич Я.Б. Турбогенераторы с полным водяным охлаждением – следующая ступень развития турбогенераторостроения // Исследования генераторов с полным водяным охлаждением. Сб. науч. тр. – Ленинград: ВНИИЭ, 1983. – С. 3 - 11. 5. Журавлев Г.С., Иогансен В.И., Кади-Оглы И.А. и др. Отработка конструкции и опытная эксплуатация тур- богенераторов типа Т3В-800-2 мощностью 800 МВт, 3000 об/мин с полным водяным охлаждением // Ис- следования генераторов с полным водяным охлаждением. Сб. науч. тр. – Ленинград: ВНИИЭ, 1983. – С. 11 - 22. 6. Зозулін Ю.В., Антонов О.Є., Бичік В.М. та ін. Створення нових типів та модернізація діючих турбогене- раторів для теплових електричних станцій. – Харків: ПФ «Колегіум», 2011. – 228 с. О. Г. КЕНСИЦЬКИЙ, Г. М. ФЕДОРЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 74 О. Г. Кенсицкий1, Г. М. Федоренко2 1 Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, ул. Лысогорская, 12, Киев, 03028, Украина 2 Институт электродинамики НАН Украины, просп. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина НАДЕЖНОСТЬ ГЕНЕРИРУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В УКРАИНЕ Рассмотрены показатели надежности генерирующего оборудования энергоблоков АЭС Украины в сравнении с аналогичным оборудованием зарубежных АЭС. По результатам проведенного анализа доказано, что при определении единичной мощности энергоблоков будущих АЭС необходимо учитывать устойчивость энергосистемы к их возможному аварийному отключению. Энергоблоки, строящиеся в Украине, целесообразно оснащать турбогенераторами отечественного производства с воздушным или воздушно-водяным охлаждением асинхронного или асинхронизированного типа. Расширенные возможности последних по регулированию пере- токов реактивной мощности в энергосистеме позволяют в целом повысить ее устойчивость и маневренность. Ключевые слова: турбогенератор, надежность, мощность, охлаждение, маневренность. О. G. Kensytskyi1, G. M. Fedorenko2 1 Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants NAS of Ukraine, Lysohirska str., 12, Kyiv, 03028, Ukraine 2 Institute of Electrodynamics NAS of Ukraine, Peremohy av., 56, Kyiv-57, 03680, Ukratne RELIABILITY OF GENERATING EQUIPMENT AND PROSPECTS OF NUCLEAR POWER DEVELOPMENT IN UKRAINE Considered indicators of the reliability of generating equipment of NPP power units of Ukraine in comparison with similar equipment of foreign nuclear power plants. The results of the analysis proved that in determining the unit capacity of power units of the future nuclear power plants it is necessary to consider the stability of the power system to possible emergency shutdown. The power units under construction in Ukraine it is expedient to equip the domestic production of turbogenerators with air or air-water-cooled asynchronous type. Enhanced capacity to regulate the reac- tive power flows in the power system allows improving its stability and maneuverability. Keywords: turbogenerator, reliability, power, cooling, mobility. REFERENCES 1. Operating Experience with Nuclear Power Stations in Member States in 2014/CD. – Vienna: IAEA, 2015. 2. Kensitskiy O. G., Kliuchnykov A. A., Fedorenko G. M. Safety, reliability and efficiency in the operation of electri- cal and power equipment of nuclear power plants. – Chernobyl: Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants, 2009. – 240 p. (Rus) 3. The energy strategy of Ukraine till 2030 // Vidomosti Ministerstva palyva ta enerhetyky Ukrainy. Spetsialnyi vypusk (Information of the Ministry of fuel and energy of Ukraine. Special edition). – Kyiv: Ministerstvo palyva ta enerhetyky, 2006. – 144 p. (Ukr) 4. Glebov I. A., Byikov V. M., Danilevich Ya. B. Turbogenerators with full water cooling – the next stage of devel- opment the construction of turbine generators // Issledovaniya generatorov s polnyim vodyanyim ohlazhdeniem. Sbornik nauchnyih trudov (Research generators with full water cooling. Collection of scientific works). – Leningrad: VNIIE, 1983. – P. 3-11. (Rus) 5. Zhuravlev G. S., Iogansen V. I., Kadi-Oglyi I. A. et al. Training design and experimental operation of the turbo- generator type Т3V-800-2 800 MW, 3000 rpm with full water cooling // Issledovaniya generatorov s polnyim vodyanyim ohlazhdeniem. Sbornik nauchnyih trudov (Research generators with full water cooling. Collection of scientific works). – Leningrad: VNIIE, 1983. – P. 11 - 22. (Rus) 6. Zozulin Yu. V., Antonov O. Ie., Bychik V. M. et al. The creation of new types and modernization of existing tur- bine generators for thermal power stations. – Kharkiv: PF «Kolehium», 2011. – 228 p. (Ukr) Надійшла 30.03.2016 Received 30.03.2016

Надійність генеруючого обладнання та перспективи розвитку атомної енергетики в Україні

Institution

Ähnliche Einträge