CC BY
103
ГЛОБАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, 2013 №1(6), С.53-57
= ЭКСПЛУАТАЦИЯ АЭС -
УДК 621.181.29
ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ АЭС С АККУМУЛЯТОРАМИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ НАГРУЗКИ
ЭНЕРГОБЛОКА
© 2013 г. В.В. Бажанов*, И.И. Лощаков**, А.П. Щуклинов**
* ОАО «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова» (ОАО «НПО ЦКТИ»), Санкт-Петербург
**Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (ФГБОУВПО «СПбГПУ»), Санкт-Петербург
Поступила в редакцию 15.02.2013 г.
В статье приводятся способы регулирования АЭС с аккумуляторами тепловой энергии, обеспечивающие переменную мощность турбогенератора при участии АЭС в регулировании частоты тока в сети. По причине различия режима зарядка и разрядка аккумуляторов тепловой энергии предлагаемые способы регулирования рассматриваются для этих режимов отдельно. Исследование проведено применительно к одному из возможных вариантов проекта энергоблока АЭС с ВВЭР МНОМ = 1200 МВт и системой аккумулирования тепловой энергии с несущественными с точки зрения рассматриваемого вопроса отклонениями в схеме, мощности и конструкции системы относительно опубликованных данных по проекту.
Ключевые слова: АЭС, система аккумулирования тепловой энергии (САТЭ), регулирование частоты тока.
ВВЕДЕНИЕ
На международной научно-практической конференции «Безопасность ядерной энергетики» в 2012 году в нашей статье [1] были поставлены задачи по обоснованию возможности участия АЭС в регулировании частоты тока в сети без привлечения реакторной установки. В ходе исследований поставленные задачи были значительно уточнены.
Исследования проводилось применительно к энергоблоку АЭС 2006 (КНом = 1200 МВт) с системой аккумулирования тепловой энергии (САТЭ) разработки ВНИИАЭС с небольшими отклонениями, вызванными в основном удобством моделирования динамики. Система аккумулирования была рассчитана на максимальную мощность ночной разгрузки энергоблока 16,6% КНОМ.
Изменение мощности в режимах зарядки и разрядки САТЭ происходит разными средствами, поэтомуспособы регулирования энергоблока различны для режима зарядки и режима разрядки, и рассматриваются отдельно.
При зарядке САТЭ изменение мощности турбоустановки производится изменением количества пара подаваемого на турбину, а при разрядке - изменением количества пара, отбираемого на регенеративную установку. В промежуточном режиме, когда нет ни зарядки, ни разрядки изменение мощности энергоблока при регулировании частоты тока может производиться аналогично режиму разрядки.
В соответствии с [2] максимальное требуемое изменение мощности равно ±
©Издательство Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2013
2%Кном при нормированном первичном регулировании (НПРЧ) и +2-8%КНОМ при общем первичном регулировании (ОПРЧ), причём за первые 10 сек должно быть отработано не менее 50% требуемого изменения мощности.
При удовлетворении данных требований можно утверждать, что энергоблок с аккумуляторами тепловой энергии способен участвовать в регулировании частоты тока в сети.
Регулирование энергоблока АЭС в режиме зарядки САТЭ
Режим зарядки рассматривается при изменении мощности турбины на ±10% ^ОМ, существенно превышающем максимально требуемое значение для АЭС при регулировании частоты тока, но наглядно демонстрирующем возможность поддержания давления пара в ПГ средствами САТЭ в указанном режиме без изменения мощности реактора.
Расчёты проводились на специально разработанной динамической модели, имитирующей работу одной четвёртой части подсистемы зарядки САТЭ.
Способ регулирования энергоблока при режиме зарядки, в котором ключевую роль играет теплообменник зарядки, представлен на рисунке 1. Сигналом на изменение расхода пара в теплообменник зарядки, осуществляемое изменением положения соответствующих регулирующих клапанов, может являться отклонение от заданного значения давления пара в парогенераторе или перед регулирующим клапаном турбины, вызванное изменением расхода пара на турбину. Если это отклонение, по своей величине находящееся в зоне нечувствительности регулятора давления, задействованного на изменение мощности реактора, отрабатывается теплообменником зарядки, то можно считать, что АЭС с САТЭ удовлетворяет требованиям участия энергоблока в регулировании частоты тока сети. Измеренная величина расхода пара поступает в качестве задания на регулятор расхода масла и регулятор уровня конденсата.
Рис. 1. Способ регулирования энергоблока при режиме зарядки
Результаты расчёта представлены на рисунке 2 в виде графиков изменения во времени основных параметров, характеризующих динамику энергоблока при скачкообразном увеличении нагрузки на 10% КНОМ с последующим, после окончания переходного процесса, скачкообразным возвратом в начальное состояние, выдержки в этом состоянии и скачкообразным сбросом нагрузки на те же 10% КНОМ.
Рис. 2. Графики изменения во времени основных параметров теплообменника зарядки САТЭ при набросе и последующем сбросе нагрузки энергоблока АЭС
На рисунке используются следующие обозначения: расход пара на турбину Отп и в теплообменник зарядки втЗП, давление пара в парогенераторе РПГ и в теплообменнике зарядки РТЗП, расход нагреваемого масла Ом, положение регулирующих клапанов ХклП и ХКЛМ, положение уровня конденсата в теплообменнике Нк.
Из представленных графиков можно видеть, что отклонение давления пара в парогенераторе от заданного значения 7,2 МПа на протяжении всего исследуемого процесса регулирования при отклонении мощности турбины относительно начального значения сначала на +10% КНОМ, затем на -10% КНОМ не превышает 0,03 МПа. Данное отклонение не выходит за пределы зоны нечувствительности датчика давления регулятора мощности реактора.
Регулирование энергоблока АЭС в режиме разрядки САТЭ
Способ системы регулирования мощности энергоблока при режиме разрядки представлен на рисунке 3. Предлагается способ регулирования без участия теплообменника разрядки высокого давления (ТРВД). Из всей регенеративной системы сброс пара при регулировании осуществляется в четвертый подогреватель низкого давления, расположенный перед деаэратором. При рассмотрении питательного тракта и сбросе пара в один из подогревателей высокого давления возникает сложность работы двух последовательно работающих регулирующих клапанов на этом тракте (регулирующий уровень пароводяной смеси в ПГ и расход питательной воды на ТРВД), представляющая значительные трудности в реализации.
Рис. 3. Способ регулирования энергоблока при режиме разрядки
На сегодняшний момент в динамической модели, имитирующей режим разрядки, используется упрощенная модель динамики турбины. Для представления результатов представленного режима в данную модель необходимо внести ряд уточнений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные результаты при режиме зарядки свидетельствуют, что исследуемая система регулирования давления пара в парогенераторе обеспечивает поддержание давления в парогенераторе при сбросах и увеличениях нагрузки с качеством, исключающем необходимость участия, в процессе регулирования, реакторной установки, причём в диапазоне нагрузок, существенно выходящих за рамки существующих требований к АЭС при их участии в регулировании частоты тока.
Для получения корректных результатов в режиме разрядки динамическая модель, имитирующая режим разрядки, требует доработок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бажанов, В.В. и др. К вопросу участия АЭС в регулировании частоты тока и мощности энергосистемы [Текст] / В.В. Бажанов, И.И. Лощаков, А.П. Щуклинов// Глобальная ядерная безопасность. - 2012. - №2-3(4). - С. 104107.
2. Нормы участия энергоблоков АЭС в нормированном первичном регулировании частоты. СТО 5912820.27.120.20.002-2010 [Текст].-М. : ОАО «СО ЕЭС», 2010. - 34 с.
The principles of regulation of nuclear power plants with thermal energy accumulators in the process of changing the power unit loading
V.V. Bazhanov*, I.I. Loshchakov**1, A.P. Shchuklinov**2
* «I.I. Polzunov Scientific Production Association of Power Equipment Research and Design» (JSC «SPA CBTI»), 3/6 Atamanksaya St, St. Petersburg, Russia 191167,e-mail: vladislavbazhanov@yandex.ru ** St. Petersburg State Polytechnic University, 29 Politekhnicheskaya St., St. Petersburg, Russia 195251 e-mail1: loshchakov@mail.ru ; aiteu@spbstu.ru e-mail2: mupol@mail.ru
Abstract - This article presents the methods of regulation of nuclear power plants with thermal energy accumulators which ensure variable power of turbine generator with the participation of nuclear power plants in regulating the frequency of the current in the network. By reason of difference between the charging mode and discharging mode of thermal energy accumulators the methods for regulating, proposed for these modes, are considered separately. The research was performed in relation to one of possible variants of the project for unit VVER reactor Nnom = 1200 MW and thermal energy accumulation system with slight variations in the scheme, capacity and structure of the system relative to the published data of the project.
Keywords: nuclear power plant, thermal energy accumulation system, regulation the frequency of the current.
