หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้ง คลาส 1E สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

1. หม้อแปลงแบบแห้ง Class 1E คืออะไร?

ก่อนอื่น จำเป็นต้องเข้าใจแนวคิดหลักของ "Class 1E" ก่อน

ระดับ 1E: นี่คือการจำแนกประเภทความปลอดภัยที่ได้มาจากมาตรฐานการออกแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (เช่น IEEE Std 323 ในสหรัฐอเมริกา หรือ GB/T 12727 ในประเทศจีน) ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์และระบบไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการปฏิบัติหน้าที่ด้านความปลอดภัยที่สำคัญ เช่น การปิดระบบฉุกเฉินของเครื่องปฏิกรณ์ การแยกพื้นที่กักเก็บ การระบายความร้อนของแกนเครื่องปฏิกรณ์ และการป้องกันการรั่วไหลของวัสดุกัมมันตรังสี

หม้อแปลงแบบแห้ง: หม้อแปลงที่ขดลวดไม่ได้จุ่มอยู่ในน้ำมันฉนวน แต่ได้รับการปกป้องด้วยวัสดุฉนวนแข็ง (เช่น เรซินอีพ็อกซี)

ดังนั้น หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งคลาส 1E จึงถูกกำหนดไว้ดังนี้: หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อจ่ายพลังงานให้กับระบบระดับความปลอดภัย (1E) ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จะต้องสามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและต่อเนื่องภายใต้สภาวะปกติ สภาวะอุบัติเหตุ (เช่น แผ่นดินไหว อุบัติเหตุสารหล่อเย็นรั่วไหล) และสภาพแวดล้อมหลังเกิดอุบัติเหตุเป็นระยะเวลาที่กำหนด

กล่าวโดยสรุป มันเป็นหนึ่งใน "แหล่งพลังงานที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต" สำหรับระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

1. เหตุใดโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าประเภท 1E?

ความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นสิ่งสำคัญสูงสุด บทบาทของหม้อแปลงไฟฟ้าคลาส 1E คือการจ่ายพลังงานที่เสถียรและเชื่อถือได้ให้กับอุปกรณ์ความปลอดภัยที่สำคัญภายใต้สภาวะที่รุนแรงที่สุด ซึ่งรวมถึง:

ระบบจำหน่ายที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย

อุปกรณ์สวิตช์สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลฉุกเฉิน

ระบบควบคุมและป้องกันเครื่องปฏิกรณ์

มอเตอร์สำหรับปั๊มระบบระบายความร้อนแกนกลางฉุกเฉิน (ECCS)

ระบบตรวจสอบหลังเกิดอุบัติเหตุ

ระบบระบายอากาศและการแยกกักกัน

การที่ระบบเหล่านี้เกิดขัดข้องอาจนำไปสู่ผลร้ายแรงได้ ดังนั้น หม้อแปลงไฟฟ้าคลาส 1E จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญในกลยุทธ์การป้องกันเชิงลึกของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

1. ข้อกำหนดหลักและเทคโนโลยีสำคัญสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้ง Class 1E

หม้อแปลงไฟฟ้าคลาส 1E แตกต่างอย่างมากจากหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งมาตรฐานสำหรับงานอุตสาหกรรมหรือเชิงพาณิชย์ ข้อกำหนดหลักของหม้อแปลงประเภทนี้ปรากฏให้เห็นในด้านต่อไปนี้:

1. การรับรองความน่าเชื่อถือขั้นสูงสุดและการรับรองด้านสิ่งแวดล้อม (อุปกรณ์ K1, K2, K3)

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จัดประเภทอุปกรณ์ Class 1E ตามความรุนแรงของสภาพแวดล้อมที่ต้องทนทาน หม้อแปลงไฟฟ้าก็จัดอยู่ในประเภทที่สอดคล้องกันดังนี้:

หมวด K1: ติดตั้งอยู่ภายในโครงสร้างกักเก็บ ต้องทนทานต่อสภาวะปกติ แผ่นดินไหว (OBE/SSE) และอุณหภูมิสูง ความดันสูง ความชื้นสูง และสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมีกระเด็นจากอุบัติเหตุการสูญเสียสารหล่อเย็น (LOCA) และต้องยังคงใช้งานได้หลังเกิดอุบัติเหตุ นี่คือหมวดที่มีมาตรฐานเข้มงวดที่สุด

หมวดหมู่ K2: ติดตั้งอยู่ภายในโครงสร้างกักเก็บ แต่จำเป็นต้องทนทานต่อสภาวะปกติและแผ่นดินไหวเท่านั้น ไม่รวมถึงสถานการณ์การรั่วไหลของสารกัมมันตรังสี (LOCA)

หมวดหมู่ K3: ติดตั้งอยู่นอกพื้นที่กักเก็บ แต่เป็นส่วนหนึ่งของระบบที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย จำเป็นต้องทนทานต่อสภาวะปกติและแผ่นดินไหว

เทคโนโลยีหลักที่เกี่ยวข้อง:

ระบบฉนวนพิเศษ: ใช้วัสดุฉนวนคุณภาพสูง ทนไฟ ทนความชื้น และทนรังสี (เช่น เรซินอีพ็อกซีเกรดพรีเมียม) ใช้กระบวนการหล่อ/อัดขึ้นรูปขั้นสูง (เช่น เทคโนโลยีฉนวนบาง การอัดขึ้นรูปด้วยแรงดันสุญญากาศ) เพื่อให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างฉนวนมีความหนาแน่น ปราศจากช่องว่าง และมีระดับการปล่อยประจุบางส่วนต่ำมาก

ทนไฟได้ดีเยี่ยม (ระดับ F1): วัสดุเหล่านี้สามารถดับไฟได้เองและจะไม่ลุกไหม้ต่อไปแม้จะสัมผัสกับเปลวไฟโดยตรง จึงป้องกันการลุกลามของไฟได้

ความแข็งแรงเชิงกลที่แข็งแกร่ง: โครงสร้างหม้อแปลงไฟฟ้าทั้งหมด (รวมถึงขดลวด โครง ฯลฯ) ต้องทนทานต่อแผ่นดินไหวที่ทำให้ต้องปิดระบบอย่างปลอดภัย (Safe Shutdown Earthquake: SSE) โดยไม่เกิดความเสียหาย เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของการทำงาน ซึ่งต้องได้รับการตรวจสอบผ่านการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (Finite Element Analysis: FEA) ที่แม่นยำ และการทดสอบคุณสมบัติทางด้านแผ่นดินไหวอย่างเข้มงวด

2. การประกันคุณภาพและการรับรองที่เข้มงวด

โครงการประกันคุณภาพด้านนิวเคลียร์: ตลอดวงจรชีวิตทั้งหมด ตั้งแต่การออกแบบ การจัดหาวัสดุ การผลิต การทดสอบ ไปจนถึงการส่งมอบ จะต้องปฏิบัติตามโครงการประกันคุณภาพด้านนิวเคลียร์ (โดยทั่วไปอิงตาม HAF 003 หรือ 10 CFR 50 ภาคผนวก B) เพื่อให้มั่นใจได้ถึงการควบคุมกระบวนการและการตรวจสอบย้อนกลับอย่างครบถ้วน

คุณสมบัติและการรับรอง: หม้อแปลงไฟฟ้าต้องผ่านการทดสอบประเภทและการทดสอบคุณสมบัติทางด้านแผ่นดินไหวที่ดำเนินการโดยหน่วยงานที่ได้รับการยอมรับจากหน่วยงานกำกับดูแลความปลอดภัยทางนิวเคลียร์แห่งชาติ (เช่น NNSA ในประเทศจีน) เพื่อแสดงให้เห็นถึงการปฏิบัติตามมาตรฐาน Class 1E นี่คือ "ใบอนุญาต" ในการเข้าสู่ตลาด

3. การออกแบบและการทดสอบประสิทธิภาพเฉพาะ

ความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพจากรังสี: โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าประเภท K1 วัสดุฉนวนและส่วนประกอบโครงสร้างจะต้องได้รับการประเมินเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่มีการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญภายใต้ปริมาณรังสีที่คาดการณ์ไว้ตลอดอายุการใช้งาน

การทดสอบตามขั้นตอนและประเภทอย่างเข้มงวด: นอกเหนือจากการทดสอบมาตรฐาน (อัตราส่วน ความต้านทาน การสูญเสียขณะไม่มีโหลด/มีโหลด ค่าไดอิเล็กทริก ระดับเสียง ฯลฯ) แล้ว ยังจำเป็นต้องมีการทดสอบพิเศษเพิ่มเติม เช่น:

การวัดการปล่อยประจุบางส่วน: ข้อกำหนดมีความเข้มงวดเป็นพิเศษ โดยทั่วไปต้องมีระดับต่ำกว่า 5-10 pC เพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือของฉนวนในระยะยาว

การทดสอบแรงดันอิมพัลส์ (อิมพัลส์ฟ้าผ่าและอิมพัลส์สวิตช์)