2.4 Система управления органами регулирования и защит реакторной уста­новки

Система управления и защиты реактора предназначена для управления реактором при его пуске, работе на мощности, плановом или аварийном останове реактора в сле­дующих режимах:

• пуск реактора из подкритического состояния;

• вывод реактора на заданный уровень мощности;

• работа реактора в энергетическом (рабочем) диапазоне;

• регламентная или аварийная остановка реактора;

• поддержание подкритического состояния реактора.

В состав СУЗ входят следующие подсистемы (системы):

• система аварийной и предупредительной защиты, ускоренной предупредительной защиты, устройство разгрузки и ограничения мощности;

• аппаратура контроля нейтронного потока;

• автоматический регулятор мощности;

• система группового и индивидуального управления органами регулирования, кон­троля положения органов регулирования, силового управления приводами СУЗ.

Функциональная схема системы управления и защиты реактора энергоблока ЗАЭС представлена на рисунке 9.

2.4.1 Система аварийной и предупредительной защиты реактора

АЗ реактора предназначена для перевода РУ в подкритическое состояние, защиты активной зоны от недопустимых отклонений основных параметров реакторной установки, путем своевременного прекращения или замедления цепной реакции. Аварийная защита реактора это функция безопасности, которая обеспечивает быстрый перевод активной зоны реактора в подкритическое состояние и поддержание ее в этом состоянии.

Предупредительная защита реактора это функция безопасности, которая предот­вращает срабатывание АЗ и обеспечивает полное или частичное снижение мощности ре­актора.

Система аварийной защиты включает в себя АЗ, ПЗ-1 и ПЗ-2.

Рисунок 9 – Функциональная схема системы СУЗ энергоблока ЗАЭС

Сигналы АЗ вызывают падение всех органов регулирования (путем отключения сило­вого питания приводов) под действием собственного веса до крайнего нижнего поло­жения. Время падения органов регулирования составляет от 1,5 с. до 4 с. Действие АЗ не прекращается независимо от того, снялась ли первопричина срабатывания или нет.

Первопричинами срабатывания аварийной защиты реакторной установки являются следующие условия:

1) период разгона реактора (в любом из диапазонов измерения плотности нейтронного потока) - менее 10 с;

Примечание - периодом реактора называется промежуток времени, за который нейтронная мощность реактора изменяется в е раз (е=2,71828...).

2) увеличение плотности нейтронного потока более заданного оператором значения (в любом из диапазонов измерения АКНП);

3) увеличение плотности потока нейтронов более 107% N_ном;

4) уменьшение разности температуры насыщения теплоносителя первого контура и максимальной температуры в любой из горячих ниток ГЦТ менее 10 °С (ΔT_S<10 °С);

5) снижение давления теплоносителя первого контура менее:

- 140 кгс/см² при температуре в горячих нитках ГЦК более 260 °С;

- 148 кгс/см² при температуре в горячих нитках ГЦК более 260 °С и N_РУ>75 % N_НОМ;

6) снижения перепада давления на любом из работающих ГЦН с 4 кгс/см² до 2,5 кгс/см² за время менее 5 с.;

7) увеличение разности температур насыщения теплоносителя первого контура и рабочего тела второго контура более 75 °С при давлении во втором контуре менее 50 кгс/см²;

8) увеличение давления в первом контуре более 180 кгс/см²;

9) увеличение давления в защитной локализующей оболочке реакторной установки более 0,3 кгс/см²;

10) отключение одного из двух работающих ГЦН при мощности реактора по показаниям АКНП N_АКНП>5% N_НОМ (выдержка времени – 1,4 с.);

11) отключение двух их четырех работающих ГЦН одновременно или последовательно в течение времени менее 70 с. при нейтронной мощности N_РУ>75 % N_НОМ (выдержка времени – 6 с.);

12) сейсмическое воздействие на уровне земли более 6 баллов;

13) снижение уровня в любом из парогенераторов при работающем ГЦН данной петли ГЦК менее 650 мм ниже номинального (выдержка времени – 5 с.);

Примечание - В связи с тем, что первичные измерительные преобразователи уровня в парогенераторах для первого и второго комплектов АЗ установлены в районе холодных и горячих коллекторов, соответственно, электрические уставки защиты выставлены с учетом различной плотности воды при разной температуре (для первого комплекта АЗ уставка больше, чем для второго).

14) повышение температуры теплоносителя в горячей нитке любой из петель ГЦК более чем на 8 °С по сравнению с номинальным значением;

15) снижение уровня теплоносителя в компенсаторе давления ниже 4600 мм (выдержка времени – 5 с.);

16) снижение частоты напряжения на трех из четырех секциях электропитания ГЦН менее 46 Гц;

17) увеличение давления в любом из парогенераторов при работающем ГЦН соответствующей петли ГЦК более 80 кгс/см² (защита шунтируется через 50 с. после отключения соответствующего ГЦН);

18) исчезновение силового питания 220 В 50 Гц на двух вводах СУЗ (выдержка времени – 3 с.);

19) исчезновение надежного питания СУЗ 380/220 В 50 Гц на двух из трех вводах;

20) исчезновение электропитания =220 В на двух вводах любой из панелей аварийных команд (ПАК2);

21) ключ АЗ БЩУ или РЩУ.

Примечание – В защитах, срабатывающих при превышении контролируемого параметра, реализован алгоритм контроля исправности измерительных каналов аварийных сигналов. Для этих целей в измерительных каналах установлены дополнительные аналого-дискретные преобразователи («обрывные»), формирующие сигнал, приводящий к переводу в сработанное состояние информационный канал, при возникновении неисправности измерительного преобразователя или линий связи.

Сигналы ПЗ 1-го рода вызывают поочередное движение всех групп органов регу­лирования вниз, начиная с рабочей группы (в порядке уменьшения их номеров) с ра­бочей скоростью 20 мм/с. Движение органов регулирования прекращается при исчезнове­нии сигнала, вызвавшего срабатывание предупредительной защиты.

Срабатывание ПЗ-1 инициируется при возникновении любого из следующих условий:

1) период разгона реактора в любом из диапазонов измерения уровня нейтронного потока менее 20 с.;

2) увеличение плотности потока нейтронов в любом из диапазонов её измерения выше заданной оператором уставки;

3) увеличение давления теплоносителя над активной зоной более 172 кгс/см²;

4) увеличение температуры теплоносителя в любой из горячих ниток ГЦК более чем на 3 °С от номинального значения;

5) увеличение давления в главном паровом коллекторе более 70 кгс/см²;

6) снижение частоты напряжения электропитания любого из ГЦН менее 49 Гц;

7) исчезновение электропитания =220 В на панели аварийных команд ПЗ (3ПАК2);

8) исчезновение надежного питания СУЗ 220 В 50 Гц на двух из трех вводов;

9) воздействие ключом ПЗ-1 с БЩУ.

Примечание – при выводе в «проверку» любого из комплектов аварийных защит происходит шунтирование защит ПЗ-1 по сигналам от АКНП выведенного из работы комплекта с сигнализацией на БЩУ «ПЗ-1 шунтировано».

Кроме того, через систему ПЗ-1 осуществляется разгрузка энергоблока от устройства РОМ при следующих условиях:

1) снижение частоты на трех из четырех секциях электропитания работающих ГЦН менее 49 Гц – разгрузка до N=90% N_доп;

2) отключение одного из четырех работающих ГЦН – разгрузка до N=67% N_доп;

3) отключение 2-х противоположных ГЦН из 4-х работающих – разгрузка до N=49% N_доп;

4) отключение 2-х смежных ГЦН из четырех работающих – разгрузка до N=39% N_доп;

5) отключение одного из двух работающих ТПН – разгрузка до N=49% N_доп;

6) отключение последнего работающего ТПН - разгрузка до N=10% N_ном;

7) отключение генератора от сети – разгрузка до N=39% N_ном;

8) закрытие двух из четырех стопорных клапанов турбины - разгрузка до N=39% N_ном.

Предупредительная защита 2-го рода запрещает движение органов регулирования вверх до исчезновения сигнала, вызвавшего ее срабатывание.

Условия работы защиты ПЗ-2:

1) повышение уровня плотности потока нейтронов в диапазоне источника (пусковом диапазоне) выше заданной уставки;

2) увеличение давления теплоносителя над активной зоной более 165 кгс/см²;

3) падение одного органа регулирования СУЗ;

4) незакрытое состояние арматуры ТК70S11 или TK70S14;

Примечание – При срабатывании защиты на панели БЩУ HY-18 срабатывает сигнализация «Работа ТК70S11, TK70S14 ПЗ-2». При закрытии вышеуказанных арматур сигнал ПЗ-2 снимается и сигнализация автоматически отключается.

5) температура теплоносителя первого контура на выходе из отдельной ТВС по показаниям СВРК более допустимой (на ЗАЭС не реализована);

6) тепловая мощность реактора по показаниям СВРК для данного количества работающих ГЦН более допустимого значения (на ЗАЭС не реализована);

7) запас до кризиса теплоотдачи на поверхности ТВЭЛ по показаниям СВРК менее допустимого значения (на ЗАЭС не реализована);

8) локальное энерговыделение по показаниям СВРК более допустимого значения (на ЗАЭС не реализована).

Система АЗ и ПЗ предусматривает:

• сигнализацию первопричины АЗ (ПЗ) на БЩУ, ее фиксацию в УВС и на щите СУЗ;

• сигнализацию и фиксацию в УВС последовательности появления сигналов;

• сигнализацию неисправности щита СУЗ и панелей УКТС-СУЗ;

• шунтирование входных сигналов АЗ (ПЗ) в зависимости от режимов работы РУ;

• контроль исправности датчиков и кабельных связей для защит на превышение до­пустимого параметра.

Системой предусмотрено два независимых трехканальных комплекта АЗ и один трехканальный комплект ПЗ со своими первичными преобразователями и блоками питания.

УПЗ вызывает падение группы ОР СУЗ до крайнего нижнего положения под дейст­вием собственного веса и снижение уровня мощности реактора на величину от 30% до 40% номинальной мощности реакторной установки. Действие УПЗ формируется при мощности РУ более 75%N_ном (при мощности реакторной установки менее 75% номинальной сигнал УПЗ шунтируется).

Устройство разгрузки и ограничения мощности предназначено для ограничения по максимуму тепловой и нейтронной мощности реакторной установки, на уровне, который устанавливается автоматически в зависимости от числа включенных ГЦН, ТПН, положения СРК, частоты питающей сети ГЦН, а также в зависимости от того состояния выключателя ВНВ-750.

Состав технических и программно-технических средств, на базе которых реализо­ваны аварийная и предупредительная защиты на энергоблоках ЗАЭС, представлен в таб­лице 1. В ходе работ по модернизации оборудования АСУТП энергоблоков ОП ЗАЭС на энергоблоках №1 и №3 установлены ПТК АЗ-ПЗ (ЗАО «Радий» г. Кировоград).

Таблица 1 – Состав технических средств АЗ и ПЗ на энергоблоках ОП ЗАЭС

Энергоблок	АЗ		ПЗ	УПЗ, РОМ
	I	II
1	ПТК «АЗ-ПЗ» (Ра­дий)	ПТК «АЗ-ПЗ» (Ра­дий)	-	ПТК «АРМ-РОМ-УПЗ» (Ра­дий)
2	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ
3	ПТК «АЗ-ПЗ» (Ра­дий)	ПТК «АЗ-ПЗ» (Ра­дий)	-	ВНИИЭМ
4	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ
5	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ
6	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ	ВНИИЭМ

В состав оборудования систем АЗ и ПЗ производства ВНИИЭМ входят:

- базовые шкафы УКТС, предназначенные для приема аналоговых сигналов от пер­вичных измерительных преобразователей и выдачи дискретных сигналов от АДП, при на­рушении контролируемыми параметрами установленных пределов;

- панели формирования сигналов (ПФС2 и ПФС3), предназначенные для приема сигналов от измерительных преобразователей, их логической обработки, усиления и фор­мирования сигналов аварийных и предупредительных защит. ПФС2 работает совместно с ПФС3 в системе АЗ. ПФС3 работает как в системе АЗ (совместно с ПФС2), так и в системе ПЗ;

- панель аварийных команд (ПАК2), предназначенная для формирования по сигна­лам из ПФС3 соответствующих команд в систему группового и индивидуального управле­ния органами регулирования СУЗ, в систему электропитания СУЗ и другие системы;

- панель шунтирования сигналов (ПШС1), предназначенная для формирования сиг­налов, которыми шунтируются выходные сигналы панелей ПФС3;

- панель сигнализации первопричины срабатывания (ПСП2), предназначенная для формирования и фиксации сигналов срабатывания аварийной и предупредительной за­щиты;

- панель контроля неисправности (ПКН1), предназначенная для формирования обобщенного сигнала неисправности электрооборудования щита СУЗ.

Сигналы АЗ, ПЗ-1 и ПЗ-2 поступают в панели ПФС. Каждая панель ПФС представ­ляет собой один канал АЗ(ПЗ) и формирует сигнал, обработанный по проектным алгорит­мам, в панель ПАК2. Панель ПАК2 выдает сигналы:

- на падение органов регулирования СУЗ в активную зону реактора (АЗ);

- перемещение ОР СУЗ вниз с рабочей скоростью (20 мм/с) для снижения мощности РУ (ПЗ-1);

- запрет перемещения органов регулирования вверх (ПЗ-2).

Структурная схема одного комплекта АЗ представлена на рисунке 10.

Для исключения возможных отказов АЗ в случае возникновения пожара в каком-либо из помещений, в которых расположено оборудование или другом повреждении СУЗ, реа­лизована одновременная автоматическая передача исполнительной команды АЗ:

- на панель силового управления каждого привода (отключение питания);

- на отключение силовых вводов СУЗ по переменному току и по постоянному току (отключение силовых трансформаторов СУЗ и батарей).

На энергоблоках №1 и №3 вместо оборудования аварийных защит разработки и производства ВНИИЭМ установлены ПТК АЗ-ПЗ, реализующие всю номенклатуру функций старого оборудования.

Функции ПТК АЗ-ПЗ:

- автоматический контроль текущих значений технологических и нейтронно-физиче­ских параметров реактора в проектных диапазонах;

- формирование и выдача управляющих сигналов АЗ, ПЗ-1, ПЗ-2 при выходе контроли­руемых технологических и нейтронно-физических параметров за пределы уста­новленных граничных значений (уставок);

- формирование и выдача информационных сигналов для звуковой и световой сигнали­зации на БЩУ;

- хранение информации в оперативном, суточном и долговременном архивах и вы­вод архивных данных на отображение и регистрацию;

- обмен с другими подсистемами СУЗ (АКНП, АРМ, РОМ, СГИУ) и другими систе­мами энергоблока (АСУТ, СВРК, УВС);

- опробование защит комплекта ПТК АЗ-ПЗ перед пуском блока и при работе реак­тора на мощности (в процессе регламентного обслуживания или после устранения де­фекта) без воздействия на ОР СУЗ.

Состав ПТК АЗ-ПЗ:

- шкаф промежуточных клеммников ШПК-1 (3 шт.);

- шкаф формирования сигналов ШФС-1 (3 шт.);

- шкаф кроссовый выходной КШВ-1;

- две рабочие станции (РС) на базе IBM PC – совместимых ПЭВМ;

- рабочее место технолога РМТ;

- стенд проверки ПТК АЗ-ПЗ.

Для повышения надежности срабатывания защит, в ПТК АЗ-ПЗ реализовано три уровня формирования выходных сигналов на основе мажоритарной логики «2 из 3» (в блоке формирования сигналов защит БФЗ-1, в блоке формирования сигналов БФС-1 и в кроссовом шкафу выходном КШВ-1).

Формирование сигналов аварийной и предупредительной защиты обеспечивается тремя независимыми каналами (тремя шкафами формирования сигналов ШФС-1, иден­тичными по своему конструктивному исполнению и выполняемым функциям).

Информация по каждому технологическому параметру вводится от трех независи­мых источников для каждого ШФС-1. Входные дискретные сигналы, от аналоговых измери­тельных преобразователей и термоэлектрический преобразователей типа хромель-копель, подклю­чены через соответствующие ШПК-1, которые выполняют функцию сопряжения.

Для повышения надежности срабатывания защит, в ПТК АЗ-ПЗ реализовано три уровня формирования выходных сигналов на основе мажоритарной логики «2 из 3» (в блоке формирования сигналов защит БФЗ-1, в блоке формирования сигналов БФС-1 и в кроссовом шкафу выходном КШВ-1).

Формирование сигналов аварийной и предупредительной защиты обеспечивается тремя независимыми каналами (тремя шкафами формирования сигналов ШФС-1, иден­тичными по своему конструктивному исполнению и выполняемым функциям).

Информация по каждому технологическому параметру вводится от трех независи­мых источников для каждого ШФС-1. Входные дискретные сигналы, от аналоговых измери­тельных преобразователей и термоэлектрический преобразователей типа TXK(L), подклю­чены через соответствующие ШПК-1, которые выполняют функцию сопряжения.

Каждый канал реализован на основе мажоритарной логики (принимая сигналы защит из других каналов, на выходе формируются сигналы «2 из 3», которые затем поступают в КШВ-1Д).

КШВ-1Д реализован таким образом, что ПТК АЗ-ПЗ выдаст сигналы аварийной за­щиты только в том случае, если эти сигналы будут сформированы в двух или трех ШФС-1Д.

Информация со шкафов ШФС-1Д, КШВ-1Д по оптоволоконным кабелям передаются на рабочую станцию, что позволяет провести визуальный контроль на мониторе рабочей станции срабатывания АЗ в каждом канале в отдельности и в шкафу КШВ-1Д.

Выдача диагностической и технологической информации, поступающей на рабочую станцию, производится через оптоволоконные приемопередатчики, расположенные в бло­ках диагностики БДН-1Д каждого шкафа, посредством оптоволоконных кабелей.

Информация с рабочей станции передается на рабочее место технолога для пред­ставления на видеоконтрольном устройстве.

Прием сигналов от первичных измерительных преобразователей и внешних подсис­тем, их логическая обработка и формирование команд защит выполняется в шкафу фор­мирования сигналов. ШФС-1 обеспечивает:

- прием текущих значений технологических и нейтронно-физических параметров реак­тора;

- формирование и выдачу управляющих сигналов АЗ, ПЗ-1и ПЗ-2 при выходе контроли­руемых технологических и нейтронно-физических параметров за пределы уста­новленных граничных значений;

- формирование и выдачу информационных сигналов для звуковой и световой сигнали­зации на БЩУ;

- диагностику технических и программных средств ПТК АЗ ПЗ, предусматривающую не­прерывный автоматический контроль работоспособности.

Схема функционирования ПТК АЗ-ПЗ приведена на рисунке 11.

Цифровой код входных сигналов из блоков ввода аналоговых сигналов (БВА-1), бло­ков ввода дискретных сигналов (БВД-1) и блоков ввода сигналов термопреобразователей (БВТ-1) передается в блок формирования сигналов защит (БФЗ-1). Диагностическая ин­формация о состоянии этих блоков передается в блок диагностики (БДН-1).

В блоке БФЗ-1 программно выполняется формирование сигналов срабатывания ава­рийной и предупредительных защит при выходе контролируемых технологических и ней­тронно-физических параметров за пределы установленных граничных. Для повышения надежности срабатывания, в логическую структуру каждого канала передаются сигналы срабатывания алгоритмов из БФЗ-1 двух других каналов. Информация о первопричине срабатывания сигналов АЗ, ПЗ-1и ПЗ-2 передается в блок сигнализации первопричины БСП-1. Параллельно с этим передается диагностическая информация о состоянии БФЗ-1 в БДН-1.

В субблок релейных выходов АЗ СРВ-1 каждого канала сигналы АЗ передаются от БФЗ-1 своего канала и двух других каналов. В субблок релейных выходов ПЗ СРВ-2 каж­дого канала сигналы ПЗ-1 и ПЗ-2 передаются от БФЗ-1 своего канала и двух других кана­лов. Эти сигналы управляют реле, находящимися в БФС-1, которые включены таким обра­зом, что сигнал на выходе реализуется по принципу мажоритарной логики «два из трех». Прекращение формирования сигналов АЗ и ПЗ-1 в БФС-1 происходит по директиве опера­тора БЩУ. Размноженные сигналы АЗ, ПЗ-1и ПЗ-2 передаются в КШВ-1.

КШВ-1Д обеспечивает:

- формирование, реализованное на основе мажоритарной логики и выдачу управляю­щих сигналов АЗ по каждому технологическому параметру, полученных от шка­фов формирования сигналов;

- отображение технологической информации и сигнализация первопричины.

Информация о режимах работы ПТК, текущих значениях аналоговых и дискретных входных параметров, архивная информация, диагностическая информация доступны на видеоконтрольных устройствах рабочих станций и рабочего места технолога.

Система УПЗ предназначена для повышения динамической устойчивости работы энер­гоблока и обеспечения щадящих режимов работы РУ, находящейся на уровне мощно­сти более 75% Nном, при непредусмотренных отключениях основного оборудования путем быстрого снижения мощности реактора с одновременной коррекцией уровня разгрузки реактора устройством РОМ.

Автоматическая ускоренная предупредительная защита характеризуется быстрым снижением мощности РУ за счет сброса в активную зону первой группы ОР СУЗ и коррек­тирующим снижением мощности РУ устройством РОМ2 до следующих уровней:

- до 50% Nном. при отключении 2-х противоположных ГЦН;

- до 50% Nном. при отключении 1-го из 2-х работающих ТПН;

- до 40% Nном. при отключении 2-х смежных ГЦН;

- до 40% Nном. при закрытии 2-х из 4-х СК ТГ;

- до 40% Nном. при отключении ВНВ-750.

Действие УПЗ осуществляется при мощности РУ более 75% Nном. При мощности РУ менее 75% Nном. сигнал срабатывания УПЗ шунтируется. Шунтирование не распростра­няется на срабатывание УПЗ от ключа «Сброс УПЗ».

Для системы УПЗ используются сигналы со штатных датчиков участвующих в преду­предительных защитах по отключению ГЦН и ТПН. В качестве датчиков сигналов по от­ключению генератора, посадки СК ТГ используются промежуточные реле соответствующих технологических защит.

Оборудование формирования сигналов УПЗ состоит из:

- трех панелей формирования сигналов ПФС-3 (общих с системой ПЗ-1), предназна­ченных для мажоритарной обработки сигналов срабатывания УПЗ;

- одной панели аварийных команд ПАК-2 (общей с системой ПЗ-1), предназначенной для формирования по принципу «2 из 3» команды УПЗ в систему группового и индивиду­ального управления органами регулирования СУЗ;

- одной панели сигнализации первопричины ПСП-2 (общей с системой ПЗ-1), пред­назначенной для формирования и отображения на БЩУ и передачи в УВС сигнала перво­причины срабатывания УПЗ;

- панели контроля неисправностей ПКН-1 (общей с системой ПЗ-1), предназначен­ной для сбора и отображения сигналов неисправностей аппаратуры УПЗ и формирования обобщенного сигнала неисправностей на БЩУ;

- трех панелей 1÷3ШРС (общих с системой ПЗ-1), предназначенных для шунтирова­ния сигналов УПЗ при нейтронной мощности РУ менее 75% Nном и размножения дискрет­ных сигналов СУЗ для передачи их в СВРК, УВС, СРТ.

Рисунок 11 – Функциональная схема ПТК АЗ-ПЗ

Система УПЗ функционально входит в систему формирования предупредительных за­щит 1 рода (ПЗ-1), имеет 3-х канальную структуру с выдачей команд по мажоритарному принципу «2 из 3» и выполнена на блоках установленных в шкафах и панелях системы ПЗ-1.

Прохождение сигналов по цепям УПЗ выполнено таким образом, что нарушение кон­такта, обрыв линии связи, потеря напряжения питания приводят к срабатыванию канала.

Для уменьшения вероятности ложного срабатывания ускоренной предупредитель­ной защиты в схеме формирования сигнала УПЗ применено двукратное мажоритирование по принципу «2 из 3» (в панелях ПФС3 и ПАК2).

При отключении основного оборудования (ГЦН, ТПН и др.), происходит срабатыва­ние аналого-дискретных преобразователей или блоков преобразования низковольтных сигналов. Сигнал с АДП или с блоков преобразования низковольтных сигналов размножа­ется в БГР-У и передается одновременно в три панели ПФС-3. Каждая панель ПФС-3, при этом, получает 3 из 3-х сигналов срабатывания защиты. При наличии двух сигналов из трех возможных происходит срабатывание каждой из панелей ПФС-3.

Структурная схема формирования сигнала УПЗ (один канал) показана на рисунке 12.

Сигналы о срабатывании панелей ПФС-3 обрабатываются в панелях ПАК-2 и ПСП-2. При наличии двух сигналов из трех возможных происходит срабатывание блоков в панели ПАК-2. Панель ПАК-2 формирует обобщенный сигнал («2 из 3») срабатывания УПЗ и пере­дает его в СГИУ и СРТ.

В панелях шунтирования и размножения сигналов ШРС осуществляется шунтирова­ние в панелях ПФС-3 сигналов УПЗ при мощности реактора менее 75%, за исключением действия от ключа «Сброс УПЗ». Сигнал о мощности РУ формируется в АКНП.

При сигнале УПЗ в панелях СГИУ, через разомкнутые контакты реле панели 3ПАК 2, формируется сигнал «УПЗ», вызывающий обесточивание и сброс группы ОР СУЗ, выбран­ной неоперативным путем, до крайнего нижнего положения.

Панель ПСП-2 фиксирует первопричину срабатывания, передает ее на БЩУ и в УВС.

В ПКН-1 осуществляется сбор сигналов неисправностей, и передача их в УВС и на табло БЩУ.

Устройство РОМ-2 предназначено для ограничения по максимуму тепловой мощно­сти реактора на уровнях, автоматически устанавливаемых в зависимости от состояния ос­новного технологического оборудования:

- главных циркуляционных насосов;

- турбопитательных насосов;

- стопорных клапанов турбогенератора;

- выключателя генератора.

Уровни ограничения мощности устройством РОМ-2:

- 102% Nном - при 4-х работающих ГЦН и 2-х ТПН;

- 69% Nном - при 3-х ГЦН и 2-х ТПН;

- 52% Nном - при 4-х ГЦН или 3-х ГЦН и одном ТПН;

- 52% Nном - при 2-х ГЦН в противоположных петлях и 2-х ТПН или при одном рабо­тающем ТПН;

- 42% Nном - при 2-х ГЦН в смежных петлях и хотя бы одном ТПН;

- 40% Nном – при закрытии 2-х из 4-х стопорных клапанов, отключении энергоблока от энергосистемы, отключении выключателя нагрузки генератора;

- 8-10% Nном – при двух отключенных ТПН.

При снижении частоты на 3-х из 4-х секциях электропитания ГЦН до 49 Гц или ниже уровень ограничения мощности снижается на 10% ниже уровня ограничения мощности, определенного в зависимости от количества работающих ГЦН, ТПН, положения стопорных клапанов турбогенератора, вы­ключателя нагрузки генератора при номинальной частоте электропитания.

Рисунок 12 – Структурная схема канала УПЗ

Сигнал разгрузки РУ устройством РОМ-2 формируется по мажоритарному принципу «2 из 3» и проходит через системы ПЗ-1 и СГИУ, воздействуя на приводы ОР СУЗ, начиная с рабочей группы.

Устройство РОМ-2 выдает сигналы о срабатывании своих каналов в регулятор АРМ5С для формирования сигнала блокировки автоматического перехода АРМ5С из ре­жима «Н» в режим «Т», в систему СВРК и УВС для регистрации срабатывания каналов РОМ-2, а также оператору на БЩУ.

Структурная схема устройства РОМ-2 представлена на рисунке 13.

Устройство РОМ-2 состоит из трех идентичных комплектов аппаратуры, каждый из которых размещается в отдельной панели.

Устройство РОМ-2 принимает дискретные сигналы, характеризующие состояние ГЦН, ТПН, выключателя ВНВ-750, положение СК ТГ. На вход устройства РОМ-2 поступают сигналы о выводе в проверку комплектов АЗ.

Аналоговые входные сигналы:

- перепад температур в петлях ГЦК (от встречно включенных термоэлектрических преобразователей ТХК через НП Ш-78);

- нейтронная мощность реактора в энергетическом (рабочем) диапазоне (от АКНП).

Питание каждого канала устройства РОМ-2 осуществляется напряжением постоян­ного тока 24 В от панелей питания ПП30-1 по двум независимым вводам. Нормирующие преобразователи Ш-78 питаются напряжением переменного тока от шкафов питания 7,8,9 ШПВ для каналов 1,2,3 РОМ-2 соответственно.

Принцип работы устройства РОМ-2 основан на непрерывном сравнении значений нейтронной и тепловой мощности РУ. Нейтронная мощность, в свою очередь, сравнива­ется с заданной нейтронной мощностью, значение которой постоянно для данного числа работающих ГЦН и ТПН и уменьшается ступенчато на фиксированную величину при от­ключении каждого ГЦН и ТПН, а также при посадке 3-х из 4-х СК ТГ, отключении генера­тора от сети или отключении ВНВ-750, снижении частоты питающей сети ГЦН менее 49 Гц.

В процессе работы атомная энергетическая установка неизбежно подвергается раз­личным возмущающим воздействиям. Эти возмущения могут быть как внешние (изменения нагрузки энергосистемы), так и внутренние (плановые или аварийные переключения обо­рудования АЭС и пр.). В связи с этим возникает необходимость в автоматической системе регулирования, которая вырабатывала бы управляющие воздействия на органы управле­ния и таким образом поддерживала АЭУ в заданном режиме работы. Одним из элементов системы регулирования и является регулирующее устройство АРМ-5С.

Автоматический регулятор мощности реактора АРМ-5С является составной частью системы регулирования мощности энергоблока, работающей совместно с системой регу­лирования турбоагрегата и устройством РОМ.

АРМ-5С предназначен для поддержания мощности реактора в соответствии с мощ­ностью турбогенератора, стабилизации нейтронной мощности реактора на заданном уровне и поддержания мощности турбогенератора в соответствии с мощностью реактора.

Принцип работы АРМ-5С основан на непрерывном сравнении значений текущего регу­лируемого параметра (нейтронная мощность реактора, давление пара в главном па­ровом коллекторе) со значениями параметра, записанными в регуляторе и являющимися для него заданием. АРМ-5С воздействует на органы регулирования СУЗ, приводя откло­нившийся регулируемый параметр к заданному значению.

СГИУ

Рисунок 13 – Структурная схема устройства РОМ-2

Устройство АРМ-5С обеспечивает следующие режимы работы:

- режим поддержания нейтронной мощности (режим «Н»);

- режим поддержания теплотехнического параметра (режим «Т»);

- режим поддержания теплотехнического параметра по компромиссной программе (режим «К»);

- стерегущий режим поддержания теплотехнического параметра (режим «С»).

Для выполнения основных функций в комплект АРМ-5С входят два регулятора: РРН и РРТ, каждый из которых состоит из трех независимых каналов. Для повышения надежно­сти и помехоустойчивости выходной сигнал каждого регулятора формируется по мажори­тарному принципу «2 из 3», т.е. воздействие от регулятора передается на ОР СУЗ только в том случае, если по крайней мере два канала из трех выдадут сигнал на перемещение ОР СУЗ в данном направлении.

Функциональная схема регулирования мощности реакторной установки и турбоагре­гата устройством АРМ-5С представлена на рисунке 14.

Регулятор реактора по нейтронной мощности (РРН) предназначен для стабилизации нейтронного потока в ректоре на заданном уровне (режим «Н») путем перемещения орга­нов регулирования реактора. Если регулятор работает в этом режиме, то поддержание давления пара перед турбиной при необходимости осуществляется дистанционно или ав­томатически с помощью автоматизированной системы регулирования турбины.

Регулятор реактора по теплотехническому параметру (РРТ) предназначен для стабили­зации теплотехнического параметра (давление пара перед турбиной) на заданном уровне путем воздействия на мощность реактора перемещением ОР (режим «Т»). В связи с тем, что основной причиной изменения давления пара перед турбиной являются колеба­ния мощности, данный регулятор поддерживает тепловую мощность реактора в соответст­вии с требуемой мощностью турбины.

При работе устройства в режиме «С» осуществляется снижение мощности реактора при увеличении значения давления по сравнению с заданным значением. Увеличение мощности реактора при работе регулятора в этом режиме не производится. Включение АРМ-5С в режим «С» осуществляется только из режима «Т».

При работе устройства АРМ-5С в режиме «К» на уровне мощности, меньшей некото­рой тепловой мощности Q₀, осуществляется поддержание постоянного давления в главном паровом коллекторе, а при уровне мощности большей Q₀, осуществляется поддержание постоянной температуры теплоносителя в реакторе.

Примечание - В конструкции регулятора АРМ-5С режим стабилизации давления пара с автоматическим изменением его заданного значения (режим «К») в настоящее время не используется.

Основными функциями устройства АРМ-5С является поддержание мощности реак­тора в соответствии с мощностью турбогенератора, стабилизации нейтронной мощности реактора на заданном уровне и поддержания мощности турбогенератора в соответствии с мощностью реактора.

Рисунок 14 – Функциональная схема регулирования мощности реактора и турбины устройством АРМ-5С

Кроме основных функций АРМ-5С выполняет следующие дополнительные функции:

- поканальное суммирование и усреднение сигнала текущей нейтронной мощности реактора;

- сравнение входных сигналов регулируемых параметров с заданными значениями;

- преобразование аналоговых сигналов в трехпозиционный дискретный сигнал;

- автоматическая запись заданного значения регулируемого параметра в момент включения АРМ-5С в работу;

- автоматическое переключение режимов работы;

- реализация запрета работы АРМ-5С на изменение мощности реактора при возник­новении на энергоблоке определенных ситуаций;

- автоматическое отключение АРМ-5С от управления реактором при появлении сиг­нала ПЗ-1;

- выдача соответствующих сигналов в устройства, связанные с работой АРМ-5С;

- выдача сигналов о режимах работы АРМ-5С в УВС;

- выдача соответствующих сигналов в цепи световой и звуковой сигнализации на па­нели АРМ-5С и БЩУ.

Конструктивно АРМ-5С состоит из трех независимых технологических каналов, выход­ные сигналы которых объединены схемой «2 из 3». В каждый канал входят по од­ному устройству РРН и РРТ. Блоки каждого регулятора располагаются в четырех каркасах (три собственно регулятор и один - блоки питания).

Каждый технологический канал АРМ-5С имеет собственные блоки питания, располо­женные в отдельном каркасе. Электропитание блоков питания каналов АРМ-5С осуществ­ляется через предохранители от 7ШПВ, 8ШПВ ,9ШПВ напряжением 220В, 50Гц.

В каждый канал регулятора реактора по нейтронной мощности поступают аналого­вые сигналы, пропорциональные нейтронному потоку в активной зоне реактора. Эффек­тивная работа АРМ-5С осуществляется на уровне мощности РУ более 5% номинальной.

В каждый канал регулятора реактора по теплотехническому параметру поступает токо­вый аналоговый сигнал по давлению пара в главном паровом коллекторе 2-го контура. Эти сигналы поканально берутся с датчика давления «Сапфир» и поступают на соответст­вующие входы АРМ-5С. Для первого канала АРМ-5С канала сигнал берется с датчика по­зиция RC12P02B1, для второго канала - RC12P02B2, для третьего канала - RC12P02B3.

Кроме аналоговых сигналов в АРМ-5С поступают и дискретные сигналы от соответст­вующих устройств, используемые для реализации запретов работы АРМ-5С, а также для пере­ключения режимов работы АРМ-5С.

АРМ-5С работает с оборудованием АСУТП энергоблока также с помощью и выход­ных сигналов. Выходные сигналы АРМ-5С используются в СВРК, СРТ, СГИУ, а также по­ступают на БЩУ энергоблока на панель HY-55.

В СВРК поступают поканально дискретные сигналы от АРМ-5С:

- информационный сигнал о воздействии «Б» или «М»;

- информационный сигнал о текущем режиме работы АРМ-5С.

Эти сигналы поступают в измерительную систему ВМПО СВРК «Хортица» для реше­ния соответствующих задач по внутриреакторному контролю.

В СРТ поступают с каждого канала АРМ-5С информационные дискретные сигналы о те­кущем режиме работы АРМ-5С («АР», «Н», «Т», «С»). Одновременная работа АРМ-5С и СРТ в режимах поддержания давления пара во втором контуре не допускается.

В СГИУ подаются команды воздействия на управление ОР СУЗ. Сигнал воздействия на управление ОР СУЗ выдается в СГИУ по схеме «2 из 3». Этот сигнал подается непо­средственно на ту панель группового управления, которая в данный момент переведена в режим работы с АРМ-5С.

На энергоблоке №1 вместо оборудования предупредительных защит разработки и изготовления ВНИИЭМ применено новое оборудование «Программно-технического ком­плекса автоматического регулирования, разгрузки и ограничения мощности и уско­ренной предупредительной защиты реактора (ПТК АРМ-РОМ-УПЗ)», в котором сохра­нены в полном объеме все функции старого оборудования.

ПТК АРМ-РОМ-УПЗ предназначен для выполнения следующих основных функций в со­ставе системы управления и защиты энергоблока:

– группа функций АРМ – автоматическое регулирование мощности реактора в ре­жиме поддержания заданного значения плотности нейтронного потока или давле­ния в главном паровом коллекторе, либо в режиме ограничения мощности в зави­симости от давления в главном паровом коллекторе. Данная группа функций обеспечивает формирование выходных управляющих сигналов «БОЛЬШЕ» или «МЕНЬШЕ»;

– группа функций РОМ – ограничение и снижение до безопасного уровня тепловой мощности реактора при её повышении или при отключении основного технологи­ческого оборудования энергоблока - ГЦН, ТПН, СК ТГ и выключателя энергосистемы. Уровень ограни­чения автоматически устанавливается в зависимости от состояния основного тех­нологического оборудования энергоблока. Данная группа функций обеспечивает формирование управляющего сигнала «РАЗГРУЗКА»;

– группа функций УПЗ – формирование и выдача сигналов, инициирующих срабатыва­ние ускоренной предупредительной защиты при неплановых отключе­ниях основного технологического оборудования. Данная группа функций обеспе­чивает формирование сигнала «УПЗ».

ПТК АРМ-РОМ-УПЗ формирует сигналы «РАЗГРУЗКА», «УПЗ», «БОЛЬШЕ», «МЕНЬШЕ», поступающие в иные подсистемы СУЗ и другие информационные и управ­ляющие системы энергоблока, в соответствии с алгоритмами формирования сигналов за­щиты и карты уставок.

Для повышения надежности срабатывания защит, в ПТК АРМ-РОМ-УПЗ реализо­вано три уровня формирования выходных сигналов на основе мажоритарной логики «2 из 3».

Состав технических средств ПТК АРМ-РОМ-УПЗ:

- три шкафа формирования сигналов ШФС-3;

- три шкафа промежуточных клеммников ШПК1-2;

- выходной кроссовый шкаф КШВ-3;

- пульт сигнализации РОМ-УПЗ ПС-РОМ;

- пульт управления и сигнализации АРМ ПУС-АРМ;

- две рабочие станции.

Структурная схема ПТК АРМ-РОМ-УПЗ представлена на рисунке 15.

Формирование сигналов «РАЗГРУЗКА», «УПЗ», «БОЛЬШЕ», «МЕНЬШЕ» обеспечива­ется тремя независимыми каналами (тремя ШФС-3) идентичными по своему конструктивному исполнению и выполняемым функциям.

Информация по каждому технологическому параметру вводится от трех независи­мых источников для каждого ШФС-3. Входные сигналы проходят на ШФС-3 через соответ­ствующие три ШПК, которые выполняют функцию сопряжения.

Каждый канал реализован на основе мажоритарной логики (принимая сигналы защит из двух других каналов, на выходе формируются сигналы «два из трех», которые затем по­ступают в КШВ-3).

Рисунок 15 – Структурная схема ПТК АРМ-РОМ-УПЗ

КШВ-3 реализован таким образом, что ПТК АРМ-РОМ-УПЗ выдаст сигналы «РАЗ­ГРУЗКА», «УПЗ», «БОЛЬШЕ», «МЕНЬШЕ» только в том случае, если эти сигналы будут сформированы хотя бы двумя ШФС-3.

Информация от ШФС-3 по кабелям ETHERNET передается на РС, что позволяет про­вести визуальный контроль информационной и диагностической информации на мони­торе РС.

Рабочие станции обеспечивает выполнение информационных функций в части ото­бражения информации для оперативного персонала, формирования отчетов и обмена ин­формацией с ИВС.