Остановка Ростовской АЭС. По горячим следам аварии
- четверг, 13 ноября 2014 г. в 02:11:18
http://geektimes.ru/post/241330/
4 ноября сего года новость об остановке Ростовской АЭС всколыхнула всю мировую общественность. Интернет забурлил заголовками типа «Авария на Ростовской АЭС», «Аварийно остановились два энергоблока Ростовской АЭС». Несведущий народ, а в особенности рядом проживающий, сразу же начал строить домыслы. Слово «авария»+ слово «АЭС» в последнее время вызывает ассоциации с радиационным загрязнением.
В данном случае грамотно и оперативно отработало управление информации Ростовской АЭС. Они сообщили, что остановка энергоблоков вызвана проблемами в электрической части системы и радиационный фон в норме. Такие вещи, как повышение уровня загрязнения в наше время уже не скрывают, поскольку уже не СССР и написать в твитере о повышении фона может любой гражданин с дозиметром. Поэтому таким заявлениям официальных служб следует доверять. Но все же, что произошло в этой электрической части, что повлекло «отвал» двух блоков и повсеместное масштабное отключение потребителей объединенной энергосистемы Юга (ОЭС Юга)?
Попробуем, имея кое-какие данные, разобрать этот масштабный сбой пошагово. В этом мне поможет обсуждение на портале профессионалов-релейщиков rzia.ru и некоторые данные от оперативного и режимного персонала энергосистем.
Мы имеем такую формулировку специалиста: «При выводе ВЛ-500кВ Южная происходит ошибочное наложение ЗН на оборудование, находящееся под напряжением. Отключается от ДЗШ секция с присоединениями 500кВ. Происходит резкий сброс нагрузки. При этом от АЛАР отключается ВЛ-500кВ Флоровская-Волжская ГЭС. Тем самым ОЭС Юга отделятся от Центра (системы), становится изолированной и происходит повсеместное снижение частоты и работа АЧР. Могу добавить, что по результатам анализа частота снижалась до 48.2 Гц. С последующим восстановлением через 23 секунды».
Как это было? Версия.
4 ноября … 5 часов 23 минуты. Оперативный персонал Ростовской АЭС предположительно выводит в ремонт ВЛ-500 кВ «Южная» для этого на открытом распределительном устройстве 500 кВ (ОРУ 500 кВ) проводятся оперативные переключения.
При включении одного из выключателей (предположительно В-50 по схеме) 500кВ происходит подача напряжения на заземляющие ножи. Возникает короткое замыкание. Оно произошло предположительно на участке между выключателем В-50 и В-51, то есть были включены одни из трех заземляющих ножей: ЗРВ-50Л, ЗРВ-51Л или ЗРС. И тут счет пошел на милисекунды…
Через 76 милисекунд выключатель В-50 отключается от защит и действие КЗ прекращается. И казалось бы, что ошибка персонала ликвидирована успешной работой защит, и станция, и энергосистема должны были продолжить работу… Но нет! Одновременно запускается и отрабатывает защита ошиновки 4 секции 500 кВ – дифференциальная защита шин (ДЗШ). С нее и начинаются все дальнейшие беды.
Эта защита должна запускаться только от короткого замыкания только на самих шинах 500 кВ, но не в другом месте (это защита с абсолютной селективностью). Но защита запустилась (это сейчас самый пристальный момент расследования), и назад дороги нет. Она начала отключать все присоединенные к 4-ой секции ОРУ-500 кВ отходящие линии 500 кВ.
Станция в доли секунды потеряла нагрузку. Естественно, что потеряв нагрузку, генераторы стали ускорятся, потому что нагрузки нет, а мощность на турбине осталась прежней. Но генераторам разгоняться нельзя! Во-первых, начинается рассинхронизация, т.е. вектор напряжения генератора начинает «обгонять» вектор напряжения энергосистемы, а во вторых, может произойти механическое разрушение элементов турбины, или генератора.
Поэтому автоматика АРОЛ отключила сразу один генератор, а затем и второй. И естественно, предполагается, что специальная автоматика реакторов их немного «приглушила», однако это все произошло по регламенту работы в данной ситуации. В подобных случаях иногда работает автоматика АРБКЗ (автоматика разгрузки при близких коротких замыканиях), но она не часто применяется, и похоже, что на РостАЭС ее не было.
А тем временем в энергосистеме ОЭС Юга происходили такие вещи.
ОДУ_ЮГ
Утро в ОЭС Юга начиналось с профицита мощности, то есть генерации было больше, чем потребления. А значит, перетоки мощности шли из ОЭС Юга в соседние энергосистемы. Это нормально. И тут в один момент из энергосистемы «исчезает» 2000 МВт мощности, то есть это мощность Ростовский АЭС. Возникает резкий небаланс активной мощности, который приводит к снижению частоты в энергосистеме до 48,2 Гц. В самый неподходящий момент автоматика АЛАР отключает линию 500 кВ «Фроловская-Волжская ГЭС». Это приводит к отделению ОЭС Юга от ОЭС Цента, и ОЭС Юга начинает работать изолированно. Начинает работать противоаварийная автоматика АЧР, которая отключает потребителей, спасая энергосистему от полного развала. Через 23 секунды частота в энергосистеме восстанавливается, то есть снова приходит на уровень 50 Гц. Параллельно со снижением частоты идет падение напряжения на шинах подстанций 330-220 кВ, и работает автоматика САОН.
Что мы имеем в сухом остатке?
1) Первопричина всего произошедшего – ошибочная подача напряжения на заземленную часть электроустановки. Если это ошибка в бланке переключений (программе), то виновен будет тот, кто составлял и подписывал бланк (программу). Если эта операция была добавлена оперативным персоналом АЭС в ходе переключений (по местным условиям), то большая часть вины будет на нем. Плюс, скорее всего, было допущено такое нарушение, как деблокирование ЭМБ. Оперативная блокировка не должна была позволить включить выключатель при включенных заземляющих ножах. Однако здесь не все однозначно: зачастую логика ЭМБ не позволяет выполнять операции, предусмотренные бланком, и оперативный персонал ее выводит, делая запись в журнале деблокирования, или в оперативном журнале.
2) Оперативный персонал ошибся, это бесспорно. Но развитие и масштаб эта авария получила благодаря излишнему действию релейной защиты – ДЗШ. Именно эта защита «отделила» АЭС от энергосистемы и создала предпосылки для дальнейших отключения генераторов, работы противоаварийной автоматики, отделения энергосистемы. Сейчас начинается «война», и эксплуатирующий персонал начинает искать любые оправдания в «косяках монтажников», в контактах испытательных блоков… И это правильно, искать причину нужно.
3) В сложившейся ситуации можно сказать, что оперативный персонал энергосистемы довольно оперативно справился с такой «суровой вводной» и не дал ОЭС Юга развалиться до конца. Есть одна цитата специалиста, которая здесь очень к месту: «За плановые переключения в потёмках я бы вышестоящие диспетчерские службы в полном составе гонял бы станциям и подстанциям на такие ночные переключения. И чтоб сами носились ОПУ-ОРУ-ОПУ. Ошибки персонала в ночную смену, да ещё под конец смены, наиболее вероятны.»
4) Сложившуюся ситуацию должны проанализировать режимщики энергосистемы, ведь произошла ситуация, которая может повториться. И нужно быть готовым к «выпадению» двух блоков одновременно. Оценить эту ситуацию будет полезно и режимщикам Беларуси, ведь в ОЭС Беларуси 2 энергоблока АЭС будут иметь еще больший «вес», чем 2 энергоблока Ростовской АЭС в ОЭС Юга. Так что есть хороший шанс поучиться на чужих ошибках, и предусмотреть такой режим. Есть уверенность в том, что белорусские энергетики все учтут.
Справочно:
Какие преобразования ждут ОЭС Юга в перспективе?
В ОЭС Юга баланс мощности в период 2013–2014 годы складывается с дефицитом нормативного резерва мощности порядка 370,1 – 626 ,9 МВт, покрытие которого может быть обеспечено из ОЭС Центра и ОЭС Средней Волги. В последующие 2015 –2019 годы развитие электростанций ОЭС Юга обеспечиет потребность региона в мощности.
В ОЭС Юга прирост производства электрической энергии на АЭС за период 2015-2019гг. составит 15,3 млрд. кВт.ч (с 19,8% в 2012 году до 29,7% в 2019 году). Долевое участие ТЭС снизится с 56,2% в 2012 г оду до 49,4% в 2019 году при росте абсолютной величины выработки ТЭС с 44,7 млрд. кВт.ч до 51,6 млрд. кВт.ч
4 ноября сего года новость об остановке Ростовской АЭС всколыхнула всю мировую общественность. Интернет забурлил заголовками типа «Авария на Ростовской АЭС», «Аварийно остановились два энергоблока Ростовской АЭС». Несведущий народ, а в особенности рядом проживающий, сразу же начал строить домыслы. Слово «авария»+ слово «АЭС» в последнее время вызывает ассоциации с радиационным загрязнением.
В данном случае грамотно и оперативно отработало управление информации Ростовской АЭС. Они сообщили, что остановка энергоблоков вызвана проблемами в электрической части системы и радиационный фон в норме. Такие вещи, как повышение уровня загрязнения в наше время уже не скрывают, поскольку уже не СССР и написать в твитере о повышении фона может любой гражданин с дозиметром. Поэтому таким заявлениям официальных служб следует доверять. Но все же, что произошло в этой электрической части, что повлекло «отвал» двух блоков и повсеместное масштабное отключение потребителей объединенной энергосистемы Юга (ОЭС Юга)?
Попробуем, имея кое-какие данные, разобрать этот масштабный сбой пошагово. В этом мне поможет обсуждение на портале профессионалов-релейщиков rzia.ru и некоторые данные от оперативного и режимного персонала энергосистем.
Мы имеем такую формулировку специалиста: «При выводе ВЛ-500кВ Южная происходит ошибочное наложение ЗН на оборудование, находящееся под напряжением. Отключается от ДЗШ секция с присоединениями 500кВ. Происходит резкий сброс нагрузки. При этом от АЛАР отключается ВЛ-500кВ Флоровская-Волжская ГЭС. Тем самым ОЭС Юга отделятся от Центра (системы), становится изолированной и происходит повсеместное снижение частоты и работа АЧР. Могу добавить, что по результатам анализа частота снижалась до 48.2 Гц. С последующим восстановлением через 23 секунды».
Как это было? Версия.
4 ноября … 5 часов 23 минуты. Оперативный персонал Ростовской АЭС предположительно выводит в ремонт ВЛ-500 кВ «Южная» для этого на открытом распределительном устройстве 500 кВ (ОРУ 500 кВ) проводятся оперативные переключения.
При включении одного из выключателей (предположительно В-50 по схеме) 500кВ происходит подача напряжения на заземляющие ножи. Возникает короткое замыкание. Оно произошло предположительно на участке между выключателем В-50 и В-51, то есть были включены одни из трех заземляющих ножей: ЗРВ-50Л, ЗРВ-51Л или ЗРС. И тут счет пошел на милисекунды…
Через 76 милисекунд выключатель В-50 отключается от защит и действие КЗ прекращается. И казалось бы, что ошибка персонала ликвидирована успешной работой защит, и станция, и энергосистема должны были продолжить работу… Но нет! Одновременно запускается и отрабатывает защита ошиновки 4 секции 500 кВ – дифференциальная защита шин (ДЗШ). С нее и начинаются все дальнейшие беды.
Эта защита должна запускаться только от короткого замыкания только на самих шинах 500 кВ, но не в другом месте (это защита с абсолютной селективностью). Но защита запустилась (это сейчас самый пристальный момент расследования), и назад дороги нет. Она начала отключать все присоединенные к 4-ой секции ОРУ-500 кВ отходящие линии 500 кВ.
Станция в доли секунды потеряла нагрузку. Естественно, что потеряв нагрузку, генераторы стали ускорятся, потому что нагрузки нет, а мощность на турбине осталась прежней. Но генераторам разгоняться нельзя! Во-первых, начинается рассинхронизация, т.е. вектор напряжения генератора начинает «обгонять» вектор напряжения энергосистемы, а во вторых, может произойти механическое разрушение элементов турбины, или генератора.
Поэтому автоматика АРОЛ отключила сразу один генератор, а затем и второй. И естественно, предполагается, что специальная автоматика реакторов их немного «приглушила», однако это все произошло по регламенту работы в данной ситуации. В подобных случаях иногда работает автоматика АРБКЗ (автоматика разгрузки при близких коротких замыканиях), но она не часто применяется, и похоже, что на РостАЭС ее не было.
А тем временем в энергосистеме ОЭС Юга происходили такие вещи.
ОДУ_ЮГ
Утро в ОЭС Юга начиналось с профицита мощности, то есть генерации было больше, чем потребления. А значит, перетоки мощности шли из ОЭС Юга в соседние энергосистемы. Это нормально. И тут в один момент из энергосистемы «исчезает» 2000 МВт мощности, то есть это мощность Ростовский АЭС. Возникает резкий небаланс активной мощности, который приводит к снижению частоты в энергосистеме до 48,2 Гц. В самый неподходящий момент автоматика АЛАР отключает линию 500 кВ «Фроловская-Волжская ГЭС». Это приводит к отделению ОЭС Юга от ОЭС Цента, и ОЭС Юга начинает работать изолированно. Начинает работать противоаварийная автоматика АЧР, которая отключает потребителей, спасая энергосистему от полного развала. Через 23 секунды частота в энергосистеме восстанавливается, то есть снова приходит на уровень 50 Гц. Параллельно со снижением частоты идет падение напряжения на шинах подстанций 330-220 кВ, и работает автоматика САОН.
Что мы имеем в сухом остатке?
1) Первопричина всего произошедшего – ошибочная подача напряжения на заземленную часть электроустановки. Если это ошибка в бланке переключений (программе), то виновен будет тот, кто составлял и подписывал бланк (программу). Если эта операция была добавлена оперативным персоналом АЭС в ходе переключений (по местным условиям), то большая часть вины будет на нем. Плюс, скорее всего, было допущено такое нарушение, как деблокирование ЭМБ. Оперативная блокировка не должна была позволить включить выключатель при включенных заземляющих ножах. Однако здесь не все однозначно: зачастую логика ЭМБ не позволяет выполнять операции, предусмотренные бланком, и оперативный персонал ее выводит, делая запись в журнале деблокирования, или в оперативном журнале.
2) Оперативный персонал ошибся, это бесспорно. Но развитие и масштаб эта авария получила благодаря излишнему действию релейной защиты – ДЗШ. Именно эта защита «отделила» АЭС от энергосистемы и создала предпосылки для дальнейших отключения генераторов, работы противоаварийной автоматики, отделения энергосистемы. Сейчас начинается «война», и эксплуатирующий персонал начинает искать любые оправдания в «косяках монтажников», в контактах испытательных блоков… И это правильно, искать причину нужно.
3) В сложившейся ситуации можно сказать, что оперативный персонал энергосистемы довольно оперативно справился с такой «суровой вводной» и не дал ОЭС Юга развалиться до конца. Есть одна цитата специалиста, которая здесь очень к месту: «За плановые переключения в потёмках я бы вышестоящие диспетчерские службы в полном составе гонял бы станциям и подстанциям на такие ночные переключения. И чтоб сами носились ОПУ-ОРУ-ОПУ. Ошибки персонала в ночную смену, да ещё под конец смены, наиболее вероятны.»
4) Сложившуюся ситуацию должны проанализировать режимщики энергосистемы, ведь произошла ситуация, которая может повториться. И нужно быть готовым к «выпадению» двух блоков одновременно. Оценить эту ситуацию будет полезно и режимщикам Беларуси, ведь в ОЭС Беларуси 2 энергоблока АЭС будут иметь еще больший «вес», чем 2 энергоблока Ростовской АЭС в ОЭС Юга. Так что есть хороший шанс поучиться на чужих ошибках, и предусмотреть такой режим. Есть уверенность в том, что белорусские энергетики все учтут.
Справочно:
Какие преобразования ждут ОЭС Юга в перспективе?
В ОЭС Юга баланс мощности в период 2013–2014 годы складывается с дефицитом нормативного резерва мощности порядка 370,1 – 626 ,9 МВт, покрытие которого может быть обеспечено из ОЭС Центра и ОЭС Средней Волги. В последующие 2015 –2019 годы развитие электростанций ОЭС Юга обеспечиет потребность региона в мощности.
В ОЭС Юга прирост производства электрической энергии на АЭС за период 2015-2019гг. составит 15,3 млрд. кВт.ч (с 19,8% в 2012 году до 29,7% в 2019 году). Долевое участие ТЭС снизится с 56,2% в 2012 г оду до 49,4% в 2019 году при росте абсолютной величины выработки ТЭС с 44,7 млрд. кВт.ч до 51,6 млрд. кВт.ч