Вопрос 6

Структурная технологическая схема АЭС

АЭС — это тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций.

Один из основных элементов АЭС - реактор. Для осуществления ядерных реакций в реакторе, кроме топлива (U-235), должен быть замедлитель нейтронов и теплоноситель, отводящий тепло из реактора.

В реакторах типа ВВЭР (водо-водяной энергетический) в качестве замедлителя и теплоносителя используется обычная вода под давлением. В реакторах типа РБМК (реактор большой мощности канальный) в качестве теплоносителя используется вода, а в качестве замедлителя — графит.Схемы АЭС в тепловой части могут выполняться в различных вариантах. На рис. 1.7 в качестве примера представлена двухконтурная схема АЭС для электростанций с реакторами ВВЭР. АЭС строятся по блочному принципу как в тепломеханической, так и в электрической части. АЭС выгодно оснащать энергоблоками большой мощности, тогда по своим технико-экономическим показателям они не уступают КЭС. Перспективными являются АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (БН), которые могут использоваться для получения тепла и электроэнергии.

Рис. 1.7. Принципиальная технологическая схема АЭС с реактором типа ВВЭР: 1 — реактор; 2 — парогенератор; 3 — турбина; 4 — гене­ратор; 5 — трансформатор; 6 — конденсатор турби­ны; 7 — кондснсатмый (питательный) насос; 8 — главный циркуляционный насос

Схема АЭС с реактором БН трехконтурная, в двух из них используется жидкий натрий (в контуре реактора и промежуточном). Жидкий: натрий бурно реагирует с водой и водяным паром. Поэтому, чтобы избежать при авариях контакта радиоактивного натрия первого контура с водой или водяным паром, выполняют второй (промежуточный) контур, теплоносителем в котором является" нерадиоактивный натрий. Рабочим телом третьего контура является вода и водяной пар.

АЭС не имеют выбросов дымовых газов и не имеют отходов в виде золы и шлаков. Однако удельные тепловыделения в охлаждающую воду у АЭС больше, чем у ТЭС, вследствие большего удельного расхода пара, а следовательно, и больших удельных расходов охлаждающей воды. Поэтому на большинстве новых АЭС предусматривается установка градирен, в которых теплота от охлаждающей воды отводится в атмосферу.

Важной особенностью возможного воздействия АЭС на окружающую среду является необходимость захоронения радиоактивных отходов.

Вопрос 7

Режимы работы нейтралей электроустановок энергосистем. Сети с изолированной нейтралью

Нейтралями электроустановок называют общие точки обмотки генераторов или трансформаторов, соединенные в звезду.Вид связи нейтралей машин и трансформаторов с землей в значительной степени определяет уровень изоляции электроустановок и выбор коммутационной аппаратуры, значения перенапряжений и способы их ограничения, токи при однофазных замыканиях на землю, условия работырелейной защиты и безопасности в электрических сетях, электромагнитное влияние па линии связи и т. д.

В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы:

1) сети с незаземленными (изолированными) нейтралями;

2)сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями;

(Кэтим группам относятся сети напряжением 3-35 кВ, нейтрали трансформаторов или генераторов которых изолированы от земли или заземлены через заземляющие реакторы.)

3)сети с эффективно-заземленными нейтралями (применяют на напряжение выше 1 кВ. В них коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Коэффициентом замыкания на землю называют отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю поврежденной фазы к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.К эффективно-заземленные сетям относят; сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землей непосредственно или через небольшое активное сопротивление; сети 110 кВ и выше);

4) сети с глухозаземленными нейтралями (сети напряжением до 1 кВ).

Режим работы нейтрали определяет ток замыкания на землю. Сети, в которых ток однофазного замыкания на землю менее 500 А, называют сетями с малыми токами замыкания на землю (в основном это сети с незаземленными и резонансно-заземленными нейтралями). Токи более 500 А соответствуют сетям с большими токами замыкания на землю (это сети с эффективно-заземленными нейтралями).

В сетях с незаземленными нейтралями токи при однофазном замыкании на землю протекают через распределенные емкости фаз, которые для упрощения анализа процесса условно заменяют емкостями, сосредоточенными в середине линий (рис. 1.16). Междуфазные емкости при этом не рассматриваются, так как при однофазных повреждениях их влияние на токи в земле не сказывается.

В нормальном режиме работы напряжения фаз сети относительно земли симметричны и равны фазному напряжению, а емкостные (зарядные) токи фаз относительно земли также симметричны и равны между собой. Емкостный ток фазы(С — емкость фазы относительно земли):

Геометрическая сумма, емкостных токов грех фаз равна нулю. Емкостный ток нормального режима в одной фазе в современных, сетях с незаземленной нейтралью, не превышает нескольких ампер и практически не влияет на загрузку генераторов.

В случае металлического замыкания на землю в одной точке напряжение неповрежденных фаз относительно земли возрастают в 3 раз и становятся равными междуфазному напряжению.

При замыкании на землю фазы А поверхность земли в точке повреждения приобретает потенциал этой фазы, а напряжения фаз В и С относительно земли становятся соответственно равными междуфазным напряжениям. Емкостные токи неповрежденных фаз такжеувеличиваются в соответствии с увеличением напряжения в3 раз. Ток на землю фазы А,обусловленный ее собственной емкостью, будет равен нулю, т.к. эта емкость оказывается закороченной.

Для тока в месте повреждения можно записать:

т. е. геометрическая сумма векторов емкостных токов неповрежденных фаз определяет вектор тока через место повреждения. Ток оказывается в 3 раза больше, чем емкостный ток фазы в нормальном режиме:

При однофазных замыканиях на землю в сетях с незаземленной нейтралью, треугольник линейных напряжений не искажается, поэтому потребители, включенные на междуфазные напряжения, продолжают работать нормально. Т.к.при замыкании на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в 3 раз по сравнению с нормальным значением, изоляция в сетях с незаземленной нейтралью должна быть рассчитана на междуфазное напряжение. Это ограничивает область использования этого режима работы нейтрали сетями с напряжением 35 кВ и ниже, где стоимость изоляции электроустановок не является определяющей и некоторое ее увеличение компенсируется повышенной надежностью питания потребителей.

Более опасно однофазное замыкание ла землю через дугу, так как дуга может повредить оборудование и вызвать двух- или трехфазное КЗ.

Работа сети с незаземленной (изолированной) нейтралью применяется и при напряжении до 1 кВ. При этом основные свойства сетей с незаземленной нейтралью сохраняются и при этом напряжении. Эти сети обеспечивают высокий уровень электробезопасности.