Глава 2

Система управления и защиты реактора (СУЗ)

2.1. Общие сведения

Система управления и защиты входит в состав АСУ ТП энергоблока и предназначена для автоматического и ручного управления мощностью, реактивностью и энергораспределением в активной зоне реактора, обеспечения контроля теплогидравлических и нейтронно-физических параметров РУ и контроля положения ОР СУЗ, регистрации событий и взаимообмена сигналами со смежными подсистемами. СУЗ обеспечивает поддержание параметров РУ в рамках эксплуатационных пределов при нормальных условиях эксплуатации, ограничение мощности вплоть до полного останова реактора и аварийную защиту при нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии, формирование сигналов защиты в исполнительную часть УСБ, включая управление и ступенчатую нагрузку дизель-генератора своего канала. СУЗ выполняет свои функции во взаимодействии с основными регуляторами РУ и с системой борного регулирования.

Система управления и защиты реакторной установки является многофункциональной системой, включающей в свой состав оборудование, относящееся к разным функциональным группам. Классификационное обозначение функциональных групп / приведено в таблице 2.1.1.

Табл. .2.1.1Классификационное обозначение функциональных групп СУЗ

Наименование функциональной группы	Классификационное обозначение
1 ФГ «Аварийная защита»	2УК1
2 ФГ «Управляющая система безопасности»	2УК1
3 ФГ «Предупредительная защита»	3НК3
4 ФГ «Регулирование мощности реактора»	3НК3
5 ФГ «Управление приводами ОР СУЗ и контроль положения»	3НК3
6 ФГ «Контроль нейтронно-физических параметров» в составе: - аппаратура физического пуска; - система контроля перегрузки; - аппаратура контроля реактивности	3НК3
7 ФГ «Обмен информацией с СВБУ»	3НК3

Для выполнения функций предназначены подсистемы и аппаратура, приведенные в таблице 2.1.2. Оборудование ПЗ, аппаратура контроля реактивности, система контроля перегрузки, размещаемые в шкафах одного типа с оборудованием АЗ, разрабатывается и изготавливается с выполнением всех требований на оборудование класса 2 и его отказ не должен влиять на выполнение функций аварийной защиты.

Табл. 2.1.2 Классификация оборудования подсистем

Наименование подсистемы (оборудования)	Классификационное обозначение в соответствии с /2/
1 Инициирующая часть подсистемы АЗ-УСБИ	2НУ
2 Инициирующая часть подсистемы ПЗ	3Н
3 Исполнительная часть подсистемы АЗ	2У
4 Исполнительная часть подсистемы ПЗ	3Н
5 Аппаратура контроля нейтронного потока	2НУ
6 Автоматический регулятор мощности	3Н
7 СГИУ и ПТК ИДС	3Н
8 Аппаратура физического пуска	3Н
9 Система контроля перегрузки	3Н
10 Аппаратура контроля реактивности	3Н
11 Оборудование для связи с СВБУ	3Н

СУЗ обеспечивает следующие функции контроля:

• контроль нейтронно-физических и технологических параметров, полученных в результате как прямых, так и косвенных (с использованием расчётных моделей) измерений в диапазонах, соответствующих условиям нормальной эксплуатации и нарушения нормальной эксплуатации;

• контроль дискретных сигналов о состоянии оборудования;

• контроль дискретных сигналов из СКУД;

• контроль дискретных сигналов из СИАЗ;

• контроль положения ОР СУЗ реактора;

• формирование необходимой информации о контролируемых параметрах для представления на БПУ и РПУ;

• формирование сигнализации первопричины срабатывания АЗ, УСБ и состояния оборудования системы для последующего представления на БПУ и РПУ;

• формирование сигнализации о состоянии органов ручного управления;

• регистрацию информации и сигнализацию в помещениях системы;

• выдачу сигналов в смежные системы АСУ ТП.

СУЗ обеспечивает следующие управляющие функции:

• ускоренную предупредительную защиту при нарушениях проектного состава, работающего оборудования и значений параметров РУ;

• предупредительную защиту первого рода (ПЗ-1) при достижении контролируемыми параметрами соответствующих уставок или разгрузку и ограничение мощности реактора в зависимости от состояния оборудования;

• предупредительную защиту второго рода (ПЗ-2) при достижении контролируемыми параметрами соответствующих уставок, а также при падении любого одного ОР СУЗ посредством запрета на движение ОР СУЗ вверх (движение ОР СУЗ вниз при этом разрешается);

• изменение мощности реактора при пуске, останове, переходе с одного режима на другой;

• автоматическое регулирование мощности реактора;

• дистанционное индивидуальное и групповое управление ОР СУЗ.

Действие ПЗ-1 и ПЗ-2 прекращается при снятии сигнала первопричины.

СУЗ обеспечивает выполнение функции аварийной защиты путем обесточивания всех приводов ОР СУЗ с последующим падением всех ОР СУЗ при:

• достижение уставок АЗ нейтронно-физическими, технологическими параметрами, полученными в результате как прямых, так и косвенных (с использованием расчётных моделей) измерений;

• поступление сигналов АЗ из СКУД, СИАЗ;

• исчезновение напряжения в любом комплекте АЗ или на шинах силового электропитания СУЗ;

• нажатие кнопок АЗ на БПУ или РПУ, предназначенных для инициирования срабатывания аварийной защиты.

На рис. 2.1.1 представлена упрощенная блок-схема СУЗ в составе АСУ ТП проекта АЭС-2006, а на рис. 2.1.2 структурная схема СУЗ проекта ВВЭР-ТОИ.

СУЗ относится к восстанавливаемым, обслуживаемым системам непрерывного длительного пользования. Требования к надежности СУЗ устанавливаются по следующим характеристикам:

• безотказность;

• ремонтопригодность;

• долговечность;

• сохраняемость.

Показатели безотказности в зависимости от вида функций.

1. По функциям АЗ и запуска систем безопасности – вероятность невыполнения функции на требование не более 5·10^-7.

2. По функциям ПЗ всех родов и дистанционного управления - наработка на отказ не менее 10⁵ часов, вероятность отказа на требование по функциям ПЗ не более 10^-4.

3. По информационным функциям – параметр потока отказов не более 2·10^-51/ч.

4. По функциям регулирования – параметр потока отказов не более 5·10^-51/ч.

5. По функции диагностики – параметр потока отказов не более 10^-41/ч.

Отказом по функциям АЗ, ПЗ, запуска систем безопасностиявляется невыдача команды при наличии требования на срабатывание. Частота ложных срабатываний по функциям АЗ и запуска систем безопасности не превышает 0,1 1/год.

Отказом по функции регулированияявляется выдача ложной команды при отсутствии условий на ее формирование или невыдача команды при наличии запроса на реализацию.

Отказом по функциям измерения, индикации, регистрации является выдача искаженной информации без указания ее недостатка или отсутствие достоверной информации хотя бы на одном из средств поста управления, не позволяющие оператору принять правильное решение или приводящее к ошибке оператора.

Отказом функции диагностикиявляется отказ в реализации ее информационных или управляющих задач, приводящий к невыполнению АСУ ТП возложенных на нее функций при наличии запроса на реализацию.

Показатель ремонтопригодности - среднее время восстановления по функциям индикации, регистрации не более 2ч. При расчетах надежности время восстановления принимается 8 час для УСБ и 24 часа для УСНЭ с учетом организационно-технических мероприятий на АЭС, включая техобслуживание после устранения дефекта.

Время непрерывной работы СУЗ – 16000 часов. Срок службы СУЗ не менее 30 лет, технических средств, входящих в систему не менее 10 лет. Срок сохраняемости системы до ввода в эксплуатацию 3 года. Гарантийный срок эксплуатации оборудования, входящего в состав системы, 12 месяцев с момента начала работы блока АЭС на мощности.

Для обеспечения высокой функциональной надежностиструктура СУЗ разработана таким образом, чтобы те подсистемы и элементы СУЗ, которые выполняют защитные функции, отвечали принципу единичного отказа, а также исключали возможность отказа по общей причине.

Используются следующие основные принципы проектирования:

• резервирование– применение избыточного количества систем или компонентов для повышения надежности функции при обеспечении безопасности;

• независимость– отказ одной системы не должен зависеть от отказа другой;

• разделение:

1) физическое – физическое отделение систем, выполняющих одну и ту же функцию, барьером или разнесение их (или сочетание того и другого) для уменьшения вероятности одновременного отказа их по общей причине;

2) функциональное – разделение, способствующее уменьшению вероятности отрицательного взаимодействия между резервными частями систем при нормальной и аварийной эксплуатации, которое может быть результатом таких причин как электромагнитная индукция, накопление электростатического электричества, короткие замыкания, разомкнутые цепи, заземления;

• разнообразие (аппаратное)– применение аппаратуры от различных производителей для частей системы выполняющих одну и ту же функцию.

СУЗ должна проходить прямую и полную проверку на соответствие проектным характеристикам при вводе в эксплуатацию, после монтажа, ремонта или модернизации и периодически в течение всего срока службы с обеспечением мер по безопасности и готовности энергоблока.

Рис. 2.1.1. Упрощенная блок-схема СУЗ-УСБ

Рис. 2.1.2 Структурная схема СУЗ-УСБ (проект ВВЭР-ТОИ)