Hanhikivi 1:n sähköjärjestelmiin tulee monipuolinen varmennus

3.5.2018

Fennovoiman Hanhikivi 1 -ydinvoimalaitoksen sähkövoimajärjestelmät jaetaan IAEA:n (International Atomic Energy Agency) SSG-34-turvastandardiohjeiden mukaisesti sisäiseksi ja ulkoiseksi verkoksi.

Sisäinen sähkövoimajärjestelmä ja sitä tukevat apulaitteistot ovat välttämättömiä Hanhikivi 1:n turvallisen toiminnan varmistamisiksi ja luovat laitokseen syvyyssuuntaisen puolustuksen erilaisia sisäisiä ja ulkoisia vaaratekijöitä, käyttövirheitä ja mahdollisia onnettomuuksia vastaan.

Leningradin ydinvoimalaitoksen toisen vaiheen 1. voimalayksikön VVER-1200 -reaktori rakennusvaiheessa kuvattuna.

Hanhikivi 1:n lupavaiheessa määriteltiin yhteensä 14 konseptia, jotka kuvaavat yksityiskohtaisesti sen sisäisten ja ulkoisten voimajärjestelmien ja -laitteistojen toimintaa rajapinnat mukaan lukien.

Laitteistojen eri osissa sovelletaan erilaisia standardeja, joiden oikea valinta suunnitteluvaiheessa on avainasemassa laitoksen turvallisuutta tarkasteltaessa. Suomen SFS-standardit ovat projektissa etusijalla. Laitteiston tekniset vaatimukset luokitellaan luotettavuuden, redundanssin ja monimuotoisuuden perusteella IEC:n (International Electrotechnical Commission) ja CENELECin (European standardization organization) teollisuusstandardien mukaisesti.

Tapauksissa, jossa eurooppalaiset standardit eivät kata jotain tiettyä laitteisto-osaa, sovelletaan ANSI:n (American National Standards Institute) valtuuttamien järjestöjen, kuten IEEE:n (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ohjeita. Suunnittelukoodien osalta suositaan saksalaista KTA-standardointia (Nuclear Safety Standards Commission Germany), johon myös suomalaiset ydinturvallisuusohjeet (YVL-ohjeet) usein viittaavat.

Laitoksen testaus perustuu IEC/IEEE 60780-323 -standardeihin ja tutkittuun teknologiaan, jotka takaavat käyttövarmuuden laajamittaisissa sää- ja onnettomuusolosuhteissa.

Erityistä huomiota kiinnitetään käytön aikana tapahtuvan ikääntymisen määrittelemiseen ja sittemmin kehitetään testausmenetelmät, joilla tarkastellaan, vastaako laitteisto sille asetettua käyttötarkoitusta.

Seismisessä testauksessa varmistetaan, että laitos kestää maanjäristykset ja lentokoneen törmäyksen. Sähkötekninen analyysi ja tähän liittyvät mittaukset suoritetaan IEC 62855:n pohjalta. Tämä vahvistaa voimajärjestelmien vakaat ja kestävät suunnittelumarginaalit.

Ulkoinen verkko koostuu kahdesta verkkoyhteydestä

Voimalaitoksen ulkoinen verkko tulee koostumaan kahdesta itsenäisestä verkkoyhteydestä Fingridin suurjännitteiseen jakeluverkkoon: 400 kV kantaverkkoliitännästä ja 110 kV varaliitännästä, joka vastaa varasähköjärjestelmästä. Sisäinen apusähköverkko puolestaan tuottaa kaiken reaktoriyksikön tarvitseman sähkön.

Vara- ja apumuuntajien nimellisteho on suunniteltu pitämään vaihtelu- ja käyttöarvot hyväksyttävien rajojen sisällä.

Hanhikivi 1:n suunnittelussa käytetään monia referenssihankkeena toimivan Leningrad-2 -ydinvoimalaitoksen ratkaisuja, mutta ne sovitetaan vastaamaan tiukasti eurooppalaisen patenttijärjestelmän EPC-sopimusvaatimuksia ja niiden turvallisuusarviointia. Yhteensä Hanhikivi 1:ssa toimii kymmenen toisistaan fyysisesti erotettua osajärjestelmää, jotka muodostavat vakaan sähkövoimajärjestelmän.

Virhemarginaalit suojareleiden asetusarvoina

Sähköjärjestelmän toiminta varmistetaan sähköisillä suojausyksiköillä ja automaattijärjestelmillä.

Yksikön apusähköjärjestelmäksi tulee säteittäinen verkko, joka suojataan sähkö- ja lämpölaukaistavilla katkaisimilla, digitaalisilla suojareleillä ja sulakkeilla. Suojareleiden toiminnan ja huollon yksinkertaistamiseksi niiden asetusarvoina tullaan käyttämään aina virhemarginaalien raja-arvoja, eli ylintä ja/tai alinta oikosulkuvirtaa.

Tämän tuloksena releen laskettu asetusarvo vastaa kaikkia syöttöarvoja. Laitteiden virransyöttö toteutetaan riippumattomasti, ja vikojen sattuessa ne saadaan mahdollisimman nopeasti kytkettyä irti. Vikavirta vaihtelee vian sijainnin mukaan lähteen ja vian välisen impedanssin erosta johtuen. Järjestelmän vialliset osat havaitaan vian sijainnin viereisten suojauslaitteistojen avulla ja suljetaan valikoivasti pois päältä.
  

Automaattisia ja manuaalisia jännitteensäätimiä

Automaattijärjestelmät perustuvat jännitteen stabilointiin ja ohjaukseen, lukitukseen ja synkronoitiin. Lukituksien käyttö takaa työturvallisuuden ja laitteiden suojauksen estäen suunnittelemattomat käynnistymiset. Lukitukset mahdollistavat osajärjestelmien ja laitteistojen eristämisen. Kytkintoiminnot eri teholähteiden ja jakelujärjestelmien välillä toteutetaan synkronointiyksiköillä.

Generaattoreissa käytetään automaattisia ja manuaalisia jännitteensäätimiä. Jännite stabiloidaan hyödyntäen säätömuuntajia ja modulaarisia stabilisaattoreita sekä erityiskuormitustapauksissa tyristorisäätimien avulla.

Laitoksen paikallinen 10 kV jännitejärjestelmä koostuu neljästä varadieselgeneraattorista, jotka ovat äärimmäisen tärkeitä koskien ydinvoimalaitoksen suojausta erilaisilta poikkeustapahtumilta.

Lisäksi silmällä pitäen postuloitua yhteisvikatilannetta – mukaan lukien Fukushiman onnettomuuden kaltainen tapaus – jossa kaikki laitoksen paikalliset dieselgeneraattorit eivät ole käytettävissä, laitosalueen ulkopuolelle on sijoitettu vielä yksi dieselgeneraattori, josta laitokselle voidaan syöttää sähköä 10 kV hätäkiskoa pitkin.

VVER-reaktoreiden kattavien passiivisten turvajärjestelmien lisäksi Hanhikivi 1:een tulee turvaluokiteltuja 400 V dieselgeneraattoreita virranjakelun häiriöiden varalta (täydellinen vaihtosähkön menetys), joilla laitokselle saadaan sähköä kaikissa mahdollisissa onnettomuustilanteissa.

Lisäksi ydinvoimalaitoksen käyttö- ja turvajärjestelmien toiminta varmistetaan katkottoman sähkönsyötön järjestelmien avulla. Näiden akkupohjaisten järjestelmien avulla virtaa saadaan sähköverkkoon ja kriittisiin turvajärjestelmiin myös silloin, kun ydinvoimalaitoksen tai sen dieselgeneraattorien toiminta on väliaikaisesti estynyt.

Hanhikivi 1 saavuttaa korkeimmat turvastandardit EU:n ensimmäisenä projektina, jossa on 20 turvajärjestelmää ja turvallisuuden oheisjärjestelmää akkuteknologialla.

Suomalaiset toimijat osallistuvat tiiviisti Hanhikivi 1 -hankkeen suunnittelu- ja asennustöihin. Suomen ydinenergiamarkkinoilla on jo vakaa pohja maassa toimivien ydinvoimaloiden ja niiden käytöstä ja modernisaatiosta saadun kokemuksen ansiosta. Suomalaiset yritykset taitavat moottorien, generaattorien, kaapelien ja muiden laitteistojen suunnittelun ja tuotannon.


   
Alkuperäinen teksti englanniksi