[Глоссарий безопасности МАГАТЭ, издание 2016 г.]
3.7 резервирование (redundancy): Использование альтернативных (одинаковых или неодинаковых) конструкций, систем и элементов таким образом, чтобы все они могли выполнять необходимую функцию независимо от эксплуатационного состояния или отказа (выхода из строя) любого из них.
[Глоссарий безопасности МАГАТЭ, издание 2016 г.]
3.8 система, связанная с безопасностью (safety related system): Система, важная для безопасности, которая не является частью системы безопасности.
[Глоссарий безопасности МАГАТЭ, издание 2016 г.]
3.9 система безопасности (safety system): Система, важная для безопасности, обеспечивающая безопасный останов реактора или отвод остаточного тепла из активной зоны либо ограничивающая последствия ожидаемых при эксплуатации событий и проектных аварий.
[Глоссарий безопасности МАГАТЭ, издание 2016 г.]
3.10 единичный отказ (single failure): Отказ, который приводит к потере способности системы или элемента выполнять предписанные им функции безопасности, а также любые последующие отказы, являющиеся результатом этого.
[Глоссарий безопасности МАГАТЭ, издание 2016 г.]
3.11 критерий единичного отказа (single failure criterion): Критерий (или требование), применяемый(ое) к системе таким образом, чтобы она обязательно сохраняла способность выполнять свою функцию в случае любого единичного отказа.
[Глоссарий безопасности МАГАТЭ, издание 2016 г.]
3.12 обесточивание станции; ОС (station blackout, SBO): Состояние станции, которое характеризуется полной потерей всего энергопитания переменного тока от внешних источников, главного электрического генератора и резервных источников электропитания переменного тока, которые важны с точки зрения безопасности для шин ответственных и неответственных потребителей распределительного устройства.
Примечания
1 ССБЭ постоянного и переменного тока работоспособны до тех пор, пока батареи могут обеспечивать электропитание нагрузок.
2 Имеются альтернативные источники энергопитания переменного тока в соответствии с МАГАТЭ SSG-34.
[МАГАТЭ SSG-34, 2016]
В настоящем стандарте применены следующие сокращения <1>:
AC - переменный ток;
ОЭС - ожидаемое при эксплуатации событие;
ООП - отказ по общей причине;
DC - постоянный ток;
ЭМС - электромагнитная совместимость;
КИПиУ - контрольно-измерительные приборы и управление;
БТИЗ - биполярный транзистор с изолированным затвором;
АС - атомная станция;
ОС - обесточивание станции;
КСК - конструкции, системы и компоненты;
ССБЭ - статическая система бесперебойного энергоснабжения;
ИБП - источник бесперебойного питания.
--------------------------------
<1> Аббревиатуры AC и DC используют для обозначения элементов электрических схем, на рисунках и маркировке.
Настоящий стандарт устанавливает требования к надежности и устойчивости ССБЭ на АС. В отношении источников питания систем безопасности применяют более строгие критерии и проводят дополнительную проверку, при этом следует учитывать, что все локальные и внешние системы электроснабжения АС вносят вклад в надежность и устойчивость энергосистем АС. Следует применять одинаковые требования к ССБЭ независимо от классификации безопасности с дифференцированным подходом к проверке и аттестации.
ССБЭ должны иметь в достаточном объеме запасы надежности и устойчивости для того, чтобы гарантировать, что:
- нормируемые характеристики оборудования, возможности и емкости, необходимые для достижения поставленных целей, соответствуют установленным требованиям;
- уставки защиты оборудования в системе распределения электроэнергии АС выбраны с учетом потенциальных возмущений во всех режимах работы;
- оборудование имеет достаточную энергоемкость и способно поддерживать работу в аварийных ситуациях.
Конструкция ССБЭ должна обеспечивать пользователям возможность анализировать:
- переходные, динамические и квазистационарные изменения напряжения и частоты (в случае источника переменного тока);
- перебои в подаче электроэнергии (или провалы напряжения/частоты, превышающие допустимый диапазон динамических колебаний) продолжительностью от миллисекунд до состояния обесточивания станции (ОС);
- асимметричные условия.
5.2.1 Общие положения
ССБЭ должна обеспечивать непрерывное бесперебойное питание всех подключенных нагрузок в пределах указанных допусков по напряжению, а также (для систем переменного тока) формы волны и частоты для всех условий на входе источника.
ССБЭ, как правило, состоит из одной или двух систем (см. рисунок 1):
- системы питания постоянного тока (DC) с зарядными устройствами и батареями, питающими нагрузки;
- системы питания переменного тока (AC) с зарядными устройствами, резервными батареями, статическими переключателями и инверторами, питающими нагрузки переменного тока.
![]() --------------------------------
<a> Прямоугольник обозначает:
- прямое соединение;
- трансформатор;
- регулируемый трансформатор.
Допускается использование общих зарядных устройств и батарей для систем питания постоянного и переменного тока.
Функции ССБЭ и классификация функций по важности для безопасности должны быть установлены в соответствии со схемой классификации безопасности АС. Как правило, классификация функций по важности для безопасности базируется на наиболее высокой классификации нагрузки, обеспечиваемой источником питания, как установлено в 7.2.
Ограничения на подключение нагрузок с различными классификациями установлены в 8.5.
DC/DC-преобразователи, AC/DC-преобразователи и преобразователи для стабилизации напряжения на рисунке 1 не показаны. ССБЭ может служить также источником бесперебойного питания переменного тока и, как правило, представляет собой интегрированную сборку зарядного устройства, батареи и инвертора, как показано в правой части рисунка 1.
5.2.2 Обозначения
Входной фидер: ССБЭ оснащена входным фидером, как правило, от низковольтной силовой шины переменного тока, являющейся частью шин электрической безопасности <1>.
--------------------------------
Выходной фидер: ССБЭ оснащена комплектом, состоящим из зарядного устройства/батареи или зарядного устройства/батареи/инвертора в сочетании с выходным фидером, который подключен к распределительной системе.
ССБЭ обеспечивает питание нагрузок распределительной системы (см. рисунок 1).
5.2.3 Системы бесперебойного энергоснабжения постоянного тока
Каждая группа резервирования системы бесперебойного энергоснабжения постоянного тока должна состоять как минимум:
- из батареи;
- зарядного устройства для батареи;
- системы распределения.
Чтобы повысить надежность группы резервирования, а также для облегчения обслуживания следует рассмотреть возможность внутреннего резервирования в каждой группе резервирования. Информация относительно обеспечения резервирования приведена в 5.3.
Система электропитания постоянного тока должна обеспечивать нагрузки постоянного тока во время нормальной работы (включая отключения), ожидаемые при эксплуатации и аварийных событиях.
Система электропитания постоянного тока должна в течение заданного минимального периода времени обеспечивать нагрузки постоянного тока при потере питания на входном фидере без отклонения напряжения выходного фидера за пределы установленных допусков.
5.2.4 Системы бесперебойного переменного тока
Каждая группа резервирования системы бесперебойного питания переменного тока должно состоять:
- из линии питания от системы постоянного тока до инвертора;
- в качестве альтернативы - линии питания от бесперебойной шины переменного тока, специализированного зарядного устройства, батареи и инвертора;
- системы распределения.
Резервное питание распределительной системы от бесперебойной шины переменного тока должно быть установлено вместе с устройством для автоматического переключения между линией питания от инвертора и резервным источником питания.
Для того чтобы повысить надежность группы резервирования, а также для облегчения обслуживания, следует рассмотреть возможность внутреннего резервирования в каждой группе резервирования. Информация относительно обеспечения резервирования приведена в 5.3.
Система электропитания переменного тока должна обеспечивать питание нагрузок переменного тока во время нормальной работы (включая отключение), ожидаемых при эксплуатации и аварийных событиях.
Система электропитания переменного тока должна в течение заданного минимального времени обеспечивать нагрузки переменного тока при потере питания на входном фидере без отклонения напряжения выходного фидера за пределы установленных допусков.
Ввиду более высокой надежности систем постоянного тока следует рассмотреть возможность подключения системы КИПиУ безопасности от системы постоянного тока, а также использования комбинации питания постоянного и переменного токов для минимизации рисков отказа при нормальном режиме работы. При питании только нагрузок постоянного тока применение источника постоянного тока должно быть предпочтительным решением. Такой подход устраняет возможный источник отказа.
Система электропитания постоянного и переменного тока должна быть разделена на резервные и независимые группы. Нагрузки, гарантирующие безопасность, должны быть обеспечены энергией по крайней мере от одного выделенного источника питания для каждой группы резервирования, чтобы сделать возможными физическое и функциональное разделения. Требуемое число резервных источников зависит от конструкции системы защиты реактора и резервирования в проекте АС.
Источники питания для нагрузок безопасности, на которые распространяется настоящий стандарт, должны соответствовать критерию единичного отказа согласно МЭК 61513 и требованиям по разделению и устойчивости к отказу, установленным в МЭК 60709.
Следует учитывать функциональное различие (разнообразие) систем переменного и постоянного токов для источников питания КИПиУ для повышения надежности всего энергообеспечения. Принцип независимости и разнообразия следует применять для защиты от вероятных отказов по общей причине (ООП), которые могут повлиять на резервирующие части и возникают:
- в самом оборудовании;
- вследствие коммутационных скачков;
- вследствие скачков напряжения и/или частоты.
Примеры таких событий приведены в приложении A.
Необходимо предусмотреть возможность ООП, например путем анализа и обеспечения глубоко эшелонизированной защиты при проектировании, обслуживании, испытании и эксплуатации системы.
В объем аспектов области применения настоящего стандарта входит система электропитания от выходных выводов выключателя к зарядному устройству до выключателей на входе каждой отдельной нагрузки (см. рисунок 1).
В пределах, указанных выше, каждая система может включать в себя такое оборудование, как трансформаторы, преобразователи, зарядные устройства батарей, инверторы, кабели, изолирующие устройства, распределительные щиты, переключающие устройства, центральные и локально расположенные батареи, а также оборудование коммутации, мониторинга и защиты.
При необходимости нагрузка с более низкой классификацией безопасности в пределах того же подкласса может снабжаться энергией от шины, питающей оборудование с более высокой классификацией безопасности, в соответствии с положениями, установленными в 8.5.
ССБЭ может подвергаться воздействию электрических возмущений на входном фидере. Эти переходные процессы следует идентифицировать и смягчать. Должна быть предусмотрена защита для предотвращения воздействия возмущений, выходящих за допустимые пределы, на выходное напряжение (или частоту, если применимо) фидера и распределительной системы. Конструкция ССБЭ должна обеспечивать защиту подключенного оборудования от таких возмущений и колебаний.
Выходное напряжение для питания нагрузок (переменного или постоянного тока) должно поддерживаться в установленных пределах после потери и после восстановления питания на входящем фидере. Следует предусмотреть анализ нагрузок на предмет их устойчивости к кратковременным перебоям в электроснабжении во время операций переключения с временами, характерными для используемого байпасного переключателя.
Конструкция ССБЭ должна гарантировать, что прерывания и возмущения входного напряжения фидера не повлияют на подключенное оборудование при выполнении его функции безопасности.
Следует учитывать требования электромагнитной совместимости (ЭМС), например путем проведения анализа, по результатам которого должен быть продемонстрирован адекватный иммунитет. Компоненты, используемые в источниках питания для ССБЭ, должны соответствовать требованиям к помехоустойчивости, установленным в МЭК 62003.
Примечание - Основным стандартом ЭМС для ИБП (см. 6.4) является МЭК 62040 в сочетании с МЭК 61000-6-2 и МЭК 61000-6-4.
Риск отказа программного обеспечения или ООП в оборудовании, используемом для управления и мониторинга ИБП, должен быть снижен до приемлемого уровня, сообразно обоснованию безопасности за счет разработки соответствующего программного обеспечения, установления категоризации, проведения проверки и аттестации. Следует учитывать разнообразный дизайн аппаратного и программного обеспечения.
Рекомендации по разработке, проверке и аттестации программного обеспечения приведены в МЭК 60880 (для систем класса 1), МЭК 62138 (для систем класса 2/3), МЭК 62566 и МЭК 62566-2.
Допускается использование устройств класса SIL3 по МЭК 61508 после соответствующего испытания оборудования и опыта эксплуатации.
Для обеспечения бесперебойного электропитания постоянного тока батарея и зарядное устройство должны быть постоянно подключены к соответствующей шине. Емкость батареи и мощность зарядного устройства должны быть достаточными для питания подключенных нагрузок (включая переходные и периодические нагрузки) и поддержания питания в течение заданного минимального времени.
Зарядное устройство батареи должно иметь достаточную мощность, чтобы:
- восстановить батарею из разряженного состояния до состояния перехода на поддерживающий заряд в течение приемлемого времени при сохранении допустимого диапазона напряжения потребителей;
- обеспечивать максимальные предполагаемые требования в отношении питания всех подключенных нагрузок после начальной потери нормального питания (одновременно с проведением заряда батареи).
Если предусмотрена возможность быстрого заряда батареи, следует изучить последствия повышенного напряжения для потребителей.
Зарядное устройство должно иметь соответствующие отключающие устройства в цепях переменного и постоянного токов, позволяющие его изолировать.
Батареи каждой резервированной системы электропитания должны быть установлены в отдельных помещениях с собственным независимым контролем и вентиляцией, производительность которой должна поддерживать условия в пределах проектного диапазона.
Примечание - В ЕН 50272-2 приведена информация о требованиях безопасности для батарейных установок с целью исключения образования опасного количества водорода.
Все батареи должны иметь соответствующие отключающие устройства, чтобы изолировать их от зарядного устройства и шины постоянного тока и обеспечивать возможность проверки емкости.
При расчете емкости батарей и мощности зарядных устройств в системе постоянного тока необходимо учитывать следующее:
- запас прочности конструкции;
- температурные эффекты;
- старение, износ компонентов.
Возможности батарей должны соответствовать всем требуемым нагрузкам и условиям эксплуатации в течение указанного промежутка времени во всех состояниях АС и без работающего зарядного устройства. Условия эксплуатации включают, но не ограничивают:
- рабочие циклы;
- электрические переходные процессы при нормальных условиях эксплуатации;
- условия проектных аварий;
- потерю питания переменного тока.
Примечание - Исследования потока распределения приведены в МЭК 62855.
Батареи и зарядные устройства должны работать таким образом, чтобы батарея постоянно поддерживалась в заряженном состоянии. Батарея подает ток на нагрузки только тогда, когда питание с помощью зарядного устройства недоступно. Зарядное устройство для батарей должно поддерживать стабильное напряжение и обеспечивать непрерывные и кратковременные нагрузки без подключенных батарей (работа в этом режиме, как правило, не ожидается) <1>. Батареи и зарядные устройства должны соответствовать тем условиям окружающей среды, для которых оборудование рассчитано при его эксплуатации, с целью смягчения последствий проектной аварии.
--------------------------------
<1> Это недопустимый рабочий режим для нормальной работы. Способность зарядного устройства к короткому замыканию ограничена, и, возможно, оно переходит в режим ограничения тока, что может помешать устранению неисправностей. Цель требования состоит в том, чтобы предотвратить аномальное напряжение постоянного тока, если батарея отключена.
Пример технических характеристик батареи и зарядного устройства приведен в приложении B.
Необходимо учитывать способ функционирования и возможности оборудования в том случае, если батареи или зарядные устройства не работают из-за неисправности.
Локальные источники питания, например обеспечивающие питание одного прибора или шкафа управления, также должны отвечать требованиям, установленным в соответствующих разделах настоящего стандарта.
Для питания оборудования, требующего непрерывного питания переменного тока, должно быть обеспечено наличие ИБП переменного тока. ИБП должен гарантировать функциональную возможность питания всех подключенных нагрузок, включая переходные и периодические нагрузки.
Источник бесперебойного питания переменного тока должен включать:
- входной фидер переменного тока;
- зарядное устройство для батареи;
- батарею как накопитель энергии;
- инвертор;
- выходной фидер переменного тока;
- байпасный переключатель для автоматического переключения между инвертором и резервным источником переменного тока (см. ниже).
Если требуются ИБП переменного тока с наиболее высокой степенью готовности, необходимо обеспечить быстрое автоматическое переключение между инвертором и альтернативным резервным источником питания переменного тока <1> с использованием статического переключателя или переключающего контактора. Примерами альтернативных источников резервного питания переменного тока являются трансформаторы или регулируемые трансформаторы.
--------------------------------
<1> При использовании альтернативного источника питания возмущения в фидере будут передаваться на шины бесперебойного питания и могут отрицательно повлиять на питаемые нагрузки (например, оборудование КИПиУ).
Требования и рекомендации для батарей и зарядных устройств установлены в 6.2.
Конструкция инвертора должна учитывать следующие условия в дополнение к суммированию общей нагрузочной способности:
- контроль напряжения во время пропадания и последующего возврата основного источника питания должен обеспечивать выходное напряжение в установленных пределах;
- инвертор должен быть пригоден для нелинейных нагрузок.
Инвертор, а также резервный источник питания должны быть способны по отдельности запускать устройство защиты, расположенное ниже по потоку, чтобы изолировать отказ системы на стороне нагрузки.
Инвертор должен быть спроектирован таким образом, чтобы выдерживать максимальное перенапряжение, ожидаемое на входе постоянного тока, без необходимости активировать собственную защиту.
С целью более быстрого переключения инверторы должны работать синхронно с выделенной резервной системой в нормальном рабочем режиме. Коммутационное оборудование должно выдерживать максимальное обратное напряжение, которое может возникать во время возмущений напряжения на резервном источнике переменного тока. Устройство переключения должно иметь собственный блок управления, на который не влияют отказы в управлении инвертором.
Пример технических характеристик инвертора и байпасного переключателя приведен в приложении B.
Источником бесперебойного питания переменного тока может служить ИБП. ИБП, как правило, представляет собой интегрированную сборку зарядного устройства и инвертора с подключенной батареей.
Требования и рекомендации для батарей и зарядных устройств приведены в 6.2; требования и рекомендации для инверторов и байпасных выключателей - в 6.3.
Для питания электронных устройств допускается применять DC/DC-преобразователи промежуточной цепи. Сторона входа этих DC/DC-преобразователей должна быть подключена к напряжению ССБЭ. Данные DC/DC-преобразователи могут питать на выходной стороне нагрузки или группы нагрузок контролируемым напряжением, номинальное значение которого может отличаться от напряжения ССБЭ, для того, чтобы:
- стабилизировать выходное напряжение в зависимости от нагрузки и степени заряженности (СЗ) батареи;
- уровень напряжения потребителя привести к уровню напряжения, отличающемуся от уровня напряжения источника питания.
Такие преобразователи должны быть установлены либо в системе питания постоянного тока, либо во входном фидере соответствующего шкафа управления, как указано в 6.6.
Требования и рекомендации для инверторов приведены в 6.3. Пример спецификации преобразователя представлен в приложении B.
Системы КИПиУ, как правило, оснащены DC/DC-преобразователями или AC/DC-преобразователями. Эти преобразователи регулируют уровень напряжения и обеспечивают оборудование КИПиУ энергией.
Преобразователь питается от ССБЭ и может содержать переключающее устройство (например, БТИЗ), трансформатор, выпрямитель и фильтр на выходе. Преобразователь должен обеспечивать гальваническую развязку источника питания КИПиУ через установленный трансформатор.
DC/DC-преобразователи и AC/DC-преобразователи размещают в специализированных шкафах КИПиУ или группах шкафов КИПиУ. DC/DC-преобразователи или AC/DC-преобразователи должны иметь достаточную мощность для питания подключенных нагрузок с учетом требований защиты.
Требования и рекомендации, применяемые к батареям и зарядным устройствам, приведены в 6.2, для инверторов - в 6.3. Пример спецификации DC/DC-преобразователя представлен в приложении B.
Система распределения получает питание от резервных источников питания и обеспечивает непрерывное питание каждой нагрузки в пределах указанных допусков по напряжению, форме волны и частоте для всех входных условий.
Сечение проводки для каждой ответвленной цепи с предохранителями выбирают таким образом, чтобы ограничить стационарное падение напряжения от источника питания до конечной нагрузки не более 5%. Следует учитывать падение напряжения между зарядным устройством/батареей или инвертором и шинами системы распределения.
В нормальных условиях эксплуатации система распределения постоянного тока должна быть подключена к батарее и зарядному устройству. Бесперебойная распределительная система переменного тока должна питаться от инвертора, а резервный источник питания переменного тока должен (см. 6.3, когда это рекомендуется) быть готовым обеспечить питание с минимальным временем прерывания. Если происходит переключение на резервный источник питания, возврат к питанию от инвертора должен быть автоматическим после возобновления его работы. Время переключения должно быть менее времени отключения, допускаемого нагрузками, подключенными к шинам системы распределения.
При нормальных условиях эксплуатации следует избегать параллельной работы батарей разных элементов резервирования. Любое применение двойного питания из разных элементов резервирования допускается только при достаточно низкой вероятности ООП. Контроль такого соединения должен быть проведен и подтвержден путем оценки безопасности его состояния.
Нагрузки должны быть распределены по наиболее подходящим источникам переменного или постоянного тока в соответствии с их конкретными требованиями.
В процессе проектирования должен быть составлен перечень всех нагрузок, включая их классификацию по важности для безопасности. Должны быть установлены требования для каждой нагрузки, в том числе напряжение, ток в нормальном режиме, пиковый пусковой ток или ток включения, коэффициент мощности, профиль нагрузки и требуемая мощность, допуски источника питания переменного или постоянного тока. Должно быть установлено максимально допустимое время прерывания для каждой нагрузки.
Примечание - Исследования потока распределения нагрузок приведены в МЭК 62855.
Альтернативные типы систем распределения, описанные в настоящем стандарте, приведены на рисунках 2 и 3.
![]() --------------------------------
<a> Допускается совместное использование батарей и зарядных устройств для систем питания постоянным током и бесперебойного питания переменным током, если обеспечены условия оперирования
для безопасности;
системы бесперебойного питания
![]() переменного тока КИПиУ
Нагрузки, не связанные с безопасностью, для которых требуется ИБП, рассмотрены в 8.5.
Для обеспечения возможности использования широкого спектра оборудования для систем распределения должны быть выбраны стандартные напряжения с минимальным числом уровней, чтобы избежать сложности системы. При необходимости допускается использование собственных преобразователей для отдельных нагрузок, чтобы адаптировать их к стандартным напряжениям. Рекомендуемые значения напряжения указаны в МЭК 60038.
Характеристики источников постоянного тока, установленные для отдельных нагрузок, должны иметь запас по значениям, установленным для выхода системы питания, чтобы учесть:
- ухудшение условий эксплуатации;
- падение напряжения между нагрузкой и питанием;
- напряжение батареи во время непрерывного подзаряда;
- падение напряжения батареи при разряде.
Характеристики источников переменного тока, установленные для отдельных нагрузок, должны иметь запас по значениям, установленным для выхода системы питания, чтобы учесть:
- ухудшение условий эксплуатации;
- падение напряжения между нагрузкой и питанием.
В случае трехфазного питания нагрузки должны быть соответствующим образом сбалансированы по трем фазам.
Для надежности питания отдельной нагрузки в случае неисправности в системе важное значение имеет конструкция системы электрической защиты. Система электрической защиты рассмотрена в 9.3.
Заземление служит для поддержания как электробезопасности, так и работоспособности систем электроснабжения, КИПиУ.
Примечание - Инструкции по проектированию заземления приведены в национальных и международных стандартах.
На любой АС, как правило, имеется четыре концептуально идентифицируемых, но не обязательно физически различных системы заземления: для безопасности персонала, от молнии, для систем электроснабжения и для систем КИПиУ, включая сигнальное заземление. Все системы заземления должны быть подключены к единой сети заземления.
Как правило, распределительную систему следует заземлять для предотвращения потенциальных опасных неисправностей, которые могут возникнуть в нормально незаземленной системе. Если применяют незаземленную систему, особое внимание следует уделять контролю уровня изоляции относительно земли и последующему устранению повреждений, чтобы предотвратить возможный отказ при возникновении в системе питания двух замыканий на землю или более. Контрольно-измерительное оборудование должно сигнализировать и определять места повреждения до того, как полное сопротивление относительно земли упадет ниже значения, при котором могут возникнуть неисправности.
Система заземления сигналов КИПиУ должна быть совместима с системой заземления распределения электропитания КИПиУ.
Существует ряд решений по заземлению систем КИПиУ. Как правило, на АС используется один из двух подходов: одноточечное заземление или многоточечное заземление. Выбор предпочтительного решения зависит от особенностей проектных характеристик.
Используемый подход к заземлению должен быть обоснован и согласован с общими проектными положениями по ЭМС.
Конструкция локальной энергосистемы и распределение нагрузок должны быть такими, чтобы на источник питания КИПиУ не оказывали неблагоприятного воздействия другие нагрузки. При проектировании следует учитывать переходные процессы, возникающие из-за быстрых изменений электрической нагрузки (например, из-за работы клапанов, двигателей и других устройств, из-за срабатывания предохранителей и других защитных устройств). Источник питания КИПиУ должен быть отделен до степени, необходимой для изоляции этих эффектов.
Как нелинейные нагрузки, так и преобразователи мощности могут создавать помехи, которые излучаются напрямую или передаются по линиям электропитания другому оборудованию. Влияние помех должно быть минимизировано за счет использования оборудования, которое соответствует уровням помех согласно МЭК 61000, а также путем физического разделения и экранирования кабелей по МЭК 60709.
Примечание - Промышленные ИБП, как правило, не соответствуют требованиям ЭМС, необходимым для применения на АС.
Ряд нагрузок (например, импульсные блоки питания) генерирует импульсы тока, которые вызывают гармоники тока. Эти нагрузки должны быть указаны для соответствия допустимым уровням формы волны тока и помех, чтобы гарантировать, что могут поддерживаться приемлемые формы волны напряжения.
Примечание - Исследования на ЭМС приведены в МЭК 62855.
Многие типы нагрузок, например компьютеры и программируемые устройства, подвержены неисправностям, вызванным искажением формы сигнала напряжения питания, чрезмерным содержанием гармоник и переходными процессами/скачками напряжения. Срабатывание предохранителей или включение нагрузок (например, трансформаторов или вращающегося оборудования) вызовет переходный процесс, который может на мгновение снизить напряжение на оборудовании, питаемом от того же источника питания, до недопустимо низкого уровня и вызвать вышеуказанные помехи. Точно так же перенапряжение или скачки напряжения могут вызвать повреждение компьютерных устройств. Для предотвращения подобного рода последствий должны быть приняты превентивные меры. Например, ответвления, подающие питание на соленоидные клапаны или реле высокой мощности и двигатели, и ответвления, подающие питание на контуры управления измерениями, компьютеры и программируемые контроллеры должны быть подключены к разным системам. Во избежание помех такие ответвления следует подводить отдельными кабелями с соответствующим экраном.
Максимальный ток, подаваемый инвертором в данных условиях, может привести к его переходу в режим ограничения тока. Защита в распределительной системе (например, предохранители или автоматические выключатели) должна соответствовать характеристикам источника питания.
Пусковые токи должны быть ограничены до приемлемого значения конструкцией или последовательностью нагрузок. Источник питания должен обеспечивать также пусковой ток наибольшей группы нагрузки (например, шкафы КИПиУ, двигатели и т.д.) в течение требуемого времени.
Ток нагрузки переменного тока редко бывает синусоидальным из-за характеристик индуктивных нагрузок, таких как трансформаторы и заряд конденсаторов.
Пиковый ток/напряжение оказывает значительное влияние на характеристики нагрузки, и формы сигналов тока и напряжения должны быть указаны в определенных пределах. В приложении B приведены типичные значения для источника питания переменного тока. Допускаются также другие пиковые значения тока/напряжения в зависимости от номинального уровня напряжения системы распределения при условии, что эти пиковые значения соответствуют приведенным в МЭК 60038.
Нагрузки с более низким классом безопасности, как правило, не должны запитываться от шин с более высоким классом безопасности.
Если оценка безопасности показывает, что допустимо питать нагрузку с более низким классом безопасности от шины с более высоким классом безопасности, необходимо соблюдать следующие критерии для повышения надежности системы электропитания:
- шина с более высоким классом безопасности может питать нагрузки с более низким классом безопасности, только если они подключены через устройства, которые предотвращают распространение неисправностей на этих небезопасных нагрузках или их отрицательное влияние [например, изолирующие устройства (см. рисунок 2) типа предохранителей].
Примечание - Информация о разделении приведена в МЭК 60709;
- возможности системы питания должны быть достаточными для поддержки как безопасных, так и небезопасных нагрузок в течение времени, установленного критериями безопасности.
Высокий уровень надежности и постоянная готовность к работе источников питания зависят от эффективной защиты и контроля всех значимых характеристик источника питания.
Устройства контроля и надлежащей блокировки для защиты от общих отказов должны быть установлены в каждом резервном элементе. Следует применять требования к разделению, установленные в МЭК 60709.
Требования к проводимому мониторингу должны быть определены на основе идентификации неисправностей для поддержания непрерывности электроснабжения. Результатом мониторинга должны быть соответствующий объем информации и/или сигналы тревоги или инициирование соответствующих защитных действий. Сигналы тревоги должны быть классифицированы аналогично другим сигналам тревоги на предприятии в соответствии с их значимостью и необходимыми действиями оператора.
Концепция мониторинга должна быть сосредоточена на том, что необходимо для обеспечения постоянной готовности и надежности.
Мониторинг, необходимый для каждой резервированной системы питания, должен включать, но не ограничиваться, следующее:
a) зарядное устройство/преобразователь батареи:
- выходное напряжение вне допустимого диапазона (выше или ниже установленного значения),
- входное напряжение вне допустимого диапазона (выше или ниже установленного значения, также несимметричный вход переменного тока),
- сбой питания внутреннего контроля (отказ источника питания внутреннего контроля);
b) инвертор:
- выходное напряжение вне допустимого диапазона (выше или ниже установленного значения),
- выходная частота вне допустимого диапазона (выше или ниже установленного значения),
- ошибка синхронизации (инвертор не синхронизирован с резервным источником или резервный источник недоступен),
- сбой питания внутреннего контроля (отказ источника питания внутреннего контроля),
- низкое напряжение батареи (напряжение постоянного тока ниже допуска);
c) система распределения:
- выходное напряжение вне допустимого диапазона (выше или ниже установленного значения),
- плохая изоляция от земли (если система распределения не заземлена).
Для батарей требуемый контроль зависит от типа батареи. Как минимум, необходимо регулярно контролировать общее напряжение батареи и напряжение на нескольких отдельных элементах батареи. В этот мониторинг должны также быть включены локальные батареи.
Аварийная сигнализация должна инициироваться в случае защитного действия, которое приводит к потере одного источника питания в резервированной системе или к потере питания нагрузки. Устройства контроля и защиты каждого элемента резервирования должны быть физически и функционально независимыми от других элементов резервирования.
Зарядные устройства и инверторы батарей являются источниками ограниченного тока короткого замыкания. При исследованиях координации защиты следует учитывать максимально допустимые токи короткого замыкания от зарядных устройств и инверторов.
Примечание - Исследования координации защиты приведены в МЭК 62855.
В системе электропитания должна быть предусмотрена защита, чтобы минимизировать влияние на систему и количество нагрузок, затронутых неисправностью. Эффект от ложного обнаружения и устранения неисправностей должен быть минимизирован. Основным источником повреждений, как правило, являются нагрузки, поэтому должна быть предусмотрена соответствующая индивидуальная защита от перегрузки по току, перегрузки и (если применимо) замыкания на землю.
Соответствующие защитные действия должны быть определены на основе возможностей подключенных нагрузок, а также долговременных и краткосрочных возможностей источника питания.
Примечание - Собственная защита устройства может оказать нежелательное влияние на сохранение функциональной работоспособности.
Как правило, следует избегать параллельного подключения источников питания. Если для конкретных приложений разрешены параллельные соединения, то должна быть обеспечена соответствующая защита.
Устройство максимальной токовой защиты питаемых нагрузок должно быть рассчитано на основе полного сопротивления короткого замыкания и критериев отключения по низкому напряжению, установленных в МЭК 60364-4-41.
Все оборудование, используемое в системе питания, должно быть аттестовано в соответствии с конкретными правилами и стандартами, применимыми к оборудованию для нормальных, аномальных и аварийных условий, чтобы обеспечить функции безопасности и надежную работу в течение всего срока службы.
Оборудование должно быть сертифицировано для ожидаемых условий окружающей среды, в которых оно будет работать.
Если этого требует проект АС, оборудование должно быть аттестовано для тех условий, которые могут возникнуть во время эксплуатации станции, то есть природных явлений (сейсмических и т.д.), внутренних событий (отказов станции) и особых внешних событий, например вызванных деятельностью человека.
Программа аттестации должна соответствовать применимым требованиям, определенным в серии стандартов МЭК 60146-1-1, МЭК/IEEE 60780-323, МЭК 60146-2, МЭК 60980 и МЭК 62040 соответственно.
Механизмы старения, которые могут существенно повлиять на электрические компоненты, и средства отслеживания эффектов таких механизмов должны быть определены в процессе проектирования. Это включает понимание соответствующих явлений старения. Эффекты старения чаще всего возникают из-за воздействия тепла и радиации.
Программы технического обслуживания, программы наблюдения и программы управления старением должны включать действия по выявлению любой тенденции к деградации (старению), которая может привести к тому, что работа оборудования будет нарушена.
В частности, следует учитывать периодические испытания батарей для отслеживания снижения емкости и ограниченного срока службы конденсаторов.
Квалифицированный срок службы компонентов безопасности должен быть установлен для определенной рабочей среды.
Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы позволять осуществлять испытания в рамках эксплуатационного контроля. Испытания следует проводить на регулярной основе в соответствии с интервалами, установленными в конкретных правилах и руководствах технического обслуживания для каждого типа оборудования.
Предпочтительным является поэтапное испытание, т.е. системы резервирования не следует проверять одновременно.
Контрольные испытания должны в достаточной мере продемонстрировать, что системы сохраняют свою проектную мощность и резервирование, работоспособность средств переключения и что батареи сохраняют соответствующую емкость. Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы ее секции или части могли быть отключены без потери неприемлемого количества нагрузок и не подвергая опасности безопасную работу станции.
Примечание - Во время испытания резервирование может быть ослаблено на ограниченный период времени.
Разработчик должен проанализировать возможности проведения испытаний без отключения и с отключением для каждой части системы, а также необходимость минимизировать ручную реконфигурацию системы для проведения испытаний. Неисправность или обход компонентов системы безопасности должны быть отмечены в главной диспетчерской. Систему электропитания и ее компоненты следует периодически проверять в соответствии с графиком испытаний системы безопасности.
Должны быть предусмотрены условия, позволяющие выполнять испытание разряда батареи (проверка емкости) при проектном токе нагрузки. В качестве альтернативы испытание допускается проводить постоянным током, соответствующим 5-часовому режиму разряда в соответствии с рекомендациями изготовителя батареи.
В целях испытания зарядные устройства могут работать в тестовом режиме с выходным напряжением, меньшим, чем напряжение подзаряда батареи. В этом режиме можно проверить работу диодов развязанных нагрузок на их заданную функцию.
По возможности пусконаладочные испытания следует проводить в реальных или смоделированных рабочих условиях, преобладающих при обращении к источнику питания. Испытания также должны продемонстрировать работоспособность нагрузок во всем расчетном диапазоне напряжений системы электроснабжения.
Для оборудования, требования к которому установлены в настоящем стандарте, должна быть предусмотрена программа технического обслуживания.
Конструкция и расположение всех компонентов системы электропитания должны обеспечивать простую идентификацию компонентов, удобство в обслуживании и короткие сроки ремонта (например, за счет доступности и возможности замены). Должен быть обеспечен легкий доступ к компонентам для обслуживания.
(справочное)
Система электроснабжения АС должна отвечать всем функциональным требованиям в условиях установившегося режима, краткосрочных условиях эксплуатации и переходных режимов, определенных в проекте. На рисунках A.1 - A.3 приведены примеры изменений напряжения.
Примечание - IAEA SSG-34 и МЭК 62855 предоставляют информацию по основам проектирования.
![]() a - напряжение при отказе; b - быстрый рост напряжения;
c - повышение напряжения из-за возбуждения генератора
и возврат к нормальному напряжению
электроснабжения переменного тока во время устранения
неисправности системы передачи
![]() Рисунок A.2 - Пример профиля напряжения
на месте после потери нагрузки (переход на работу
на местную нагрузку)
![]() обеспечения безопасности, состояние обрыва двух фаз
в линии 400 кВ к трансформатору устройства
(справочное)
B.1 Пример 1. Спецификация источника постоянного тока для оборудования, требующего бесперебойного питания
Пример 1
B.2 Пример 2. Спецификация источника питания переменного тока для оборудования, требующего бесперебойного питания
Пример 2
B.3 Пример 3. Спецификация источника питания постоянного тока с преобразователем постоянного тока в постоянный для оборудования
Пример 3
B.4 Программа учета человеческого фактора
При проектировании бесперебойного электроснабжения рекомендуется разработать и применять план программы учета человеческого фактора в соответствии с МЭК 60964. План должен включать вопросы, такие как:
a) использование условных графических символов;
b) цветовое кодирование световых индикаторов;
c) аудиовизуальное оповещение;
d) калибровка шкалы прибора;
e) форма рукояток ручного переключателя - действие и выбор;
f) стандартизация аварийных сообщений;
g) стандартизация маркировки;
h) предупреждающие таблички об опасном напряжении;
i) отделение опасного напряжения от низкого управляющего напряжения;
j) диагностические средства.
(справочное)
НАЦИОНАЛЬНЫМ И МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫМ СТАНДАРТАМ
Таблица ДА.1
IEC 60364 (all parts), Low-voltage electrical installations (Электроустановки низкого напряжения)
IEC 60479 (all parts), Effects of current on human beings and livestock (Влияние тока на людей и домашний скот)
IEC 60964, Nuclear power plants - Control rooms - Design (Атомные электростанции. Диспетчерские. Проектирование)
IEC 61000-6-2, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-2: Generic standards - Immunity standard for industrial environments [Электромагнитная совместимость (EMC). Часть 6-2. Общие стандарты. Стандарт помехоустойчивости для промышленных сред]
IEC 61000-6-4, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-4: Generic standards - Emission standard for industrial environments [Электромагнитная совместимость (EMC). Часть 6-4. Общие стандарты. Стандарт излучения для промышленных сред]
IEC 61226, Nuclear power plants - Instrumentation and control important to safety - Classification of instrumentation and control functions (Атомные электростанции. Контрольно-измерительные приборы и средства управления, важные для безопасности. Классификация контрольно-измерительных приборов и функций управления)
IEC 62040-3, Uninterruptible power systems (UPS) - Part 3: Method of specifying the performance and test requirements [Источники бесперебойного питания (ИБП). Часть 3. Метод определения рабочих характеристик и требований к испытаниям]
IEC 62340, Nuclear power plants - Instrumentation and control systems important to safety - Requirements for coping with common cause failure (CCF) [Атомные электростанции. Контрольно-измерительные системы, важные для безопасности. Требования к устранению отказов по общей причине (ООП)]
IEC 62671, Nuclear power plants - Instrumentation and control important to safety - Selection and use of industrial digital devices of limited functionality [Атомные электростанции. Контрольно-измерительные системы, важные для безопасности. Требования к устранению отказов по общей причине (CCF)]
IEC 62855, Nuclear power plants - Electrical power systems - Electrical power systems analysis (Атомные электростанции. Электроэнергетические системы. Анализ электроэнергетических систем)
IEC 63046, Nuclear power plants - Electrical systems - General requirements (in preparation) [Атомные электростанции. Электрические системы. Общие требования (в разработке)]
EN 50272-2, Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 2: Stationary batteries (Требования безопасности для аккумуляторных батарей и аккумуляторных установок. Часть 2. Стационарные батареи)
IAEA Specific Safety Requirements SSR-2/1 rev 1, Safety of Nuclear Power Plants: Design (Специальные требования безопасности МАГАТЭ SSR-2/1 ред. 1. Безопасность атомных электростанций: проектирование)
IAEA Safety Guide SSG-34, Design of Electrical Power Systems for Nuclear Power Plants (Руководство МАГАТЭ по безопасности SSG-34. Проектирование электроэнергетических систем для атомных электростанций)
IAEA Safety Guide SSG-39, Instrumentation and control systems important to safety in nuclear power plants (Руководство МАГАТЭ по безопасности SSG-39. Контрольно-измерительные приборы и системы управления, важные для безопасности на атомных электростанциях)
IAEA Nuclear Energy Series NG-T-3.8, Electric Grid Reliability and Interface with Nuclear Power Plants (Серия МАГАТЭ по ядерной энергии NG-T-3.8. Надежность электрических сетей и взаимодействие с атомными электростанциями)
IAEA Safety Report Series No 91, Impact of Open Phase Conditions on Nuclear Power Plants Electrical Power Supply Systems (Серия отчетов МАГАТЭ по безопасности N 91. Влияние условий обрыва фазы на системы электроснабжения атомных электростанций)
IAEA - TECDOC - 1770, Design Provisions for Withstanding Station Blackout at Nuclear Power Plants (МАГАТЭ - TECDOC - 1770. Проектные положения для выдерживания обесточивания станций на атомных электростанциях)
IEEE Std 946-2004, IEEE Recommended Practice for the Design of DC Auxiliary Power Systems for Generating Systems (Рекомендуемая практика IEEE для проектирования систем вспомогательного питания постоянного тока для генерирующих систем)
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost-r_gosudarstvennyj-standart/4/gost_68334.html
На правах рекламы:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||