10.02.2019

Огонь, вода и медные провода

В январе в лаборатории F-Lab VOLTA во французском Гренобле отечественные производители низковольтных комплектных устройств (НКУ) одержали настоящую и долгожданную победу. Успешно завершился этап из 14 испытаний шкафов НКУ новой серии USG производства ФГУП УЭМЗ на соответствие международным стандартам. Все из 11 представленных шкафов успешно выдержали цикл проверок. Важность события связана с тем, что оно является необходимой частью программы АО «РАСУ» по выводу продукции Уральского электромеханического завода (ФГУП «УЭМЗ») на международный рынок. Именно по этой причине курировали испытания специалисты РАСУ и Росатома. О том, как проходили испытания, какова промышленная ценность нового оборудования и станет ли АО «РАСУ» эксклюзивным поставщиком НКУ при реализации зарубежных проектов Росатома по строительству энергоблоков АЭС, «Вестнику Атомпрома» рассказал руководитель проекта филиала АО «РАСУ» – «РЭТ» Дмитрий Москаленко.

Дмитрий Леонидович, как проходили испытания и какова была их цель?

Главной целью сертификационных испытаний было подтверждение соответствия оборудования требованиям Евросоюза в части обеспечения требований безопасности при различных внешних условиях и воздействиях, включая экстремальные ситуации, создаваемые внешними факторами природного и техногенного характера. Во Франции мы проводили комплексные испытания на соответствие двум стандартам МЭК (IEC 61439-1 и IEC/TR 61641), а также техническим требованиям, предъявляемым при строительстве АЭС за рубежом. Соответствие указанным стандартам является подтверждением безопасного и бесперебойного выполнения оборудованием своих функций с обеспечением всех заявленных характеристик. Проверке подвергались все параметры шкафов НКУ. Например, проверка превышения температуры отдельных частей НКУ. Испытания на превышение температуры отдельных цепей проводились с тем видом тока и при той частоте, для которых они рассчитаны. Ток номинальный подавался на каждый шкаф, и контролировалось повышение температуры в точках, наиболее подверженных нагреву. При этом испытании на одной только конфигурации серии USG номинальным током 2500А контролировалось до 220 точек датчиками температуры. При проверке на устойчивость к токам короткого замыкания, на термическую стойкость испытывается, выдержит ли шкаф ток в 100 кА в течение трех секунд. Понятно, что такие испытания являются разрушительными для оборудования. При этом испытания считаются успешными, если шкаф не позволил оказать негативное воздействие на рядом стоящего человека, то есть не открылись двери шкафа, не вылетел какой-нибудь элемент или не вырвалось наружу открытое пламя. Мы рассчитали такую нагрузку, заявили в программе испытаний, и наше оборудование успешно прошло испытания.

При испытаниях, естественно, никто не экспериментирует с воз- действием на реального человека, идёт имитация – вокруг шкафа выставляются специальные стенды с тканью. И если на эту ткань воздействовала дуга и раскалённые частицы, после чего она за- дымилась или прожглась насквозь, то тест не пройден. Самый примечательный эксперимент – проверка на устойчивость к динамическому току короткого замыкания в 220 кА. В этом случае даже не говорится об устойчивости в течение нескольких секунд, речь просто о пиковом значении. Динамический ток короткого замыкания очень важен для определения прочностных характеристик распределительных систем шин, изоляторов и в целом всей конструкции. Все гадали, выдержит ли наш шкаф, но после испытаний, – а шум был немалый! – открыли шкаф, а он абсолютно цел, всю нагрузки выдержал. Французские коллеги даже позавидовали: «Вот как так, ведь даже у нас такую нагрузку не выдерживают». Таким образом, наши НКУ прошли всю серию из 14 разных испытаний на работоспособность в разных условиях и доказали, что все заявленные технические параметры соответствуют, они устойчивы во всех ситуациях, при этом не оказывают вредного воздействия на обслуживающий персонал.

Какие-то ещё параметры подтверждали?

По факту мы проводили испытания на двух образцах, с защитными оболочками IP31 и IP54. В случае IP31 это означает, что устройство должно работать в условиях, когда вода капает сверху (например, протечки крыши в помещении). Шкаф должен выдержать и не пропустить определённое количество влаги. В случае IP54 вода может литься со всех сторон под разными углами (например, когда прорвало трубу отопления или сработала система пожаротушения, и вода хлынула снизу струёй прямо на шкаф). Были также проверки на устойчивость к ударной нагрузке (например, имитировался мощный удар кувалдой) и другие. Одним словом, проверяли работоспособность и защиту в очень разных условиях. Что касается квалификации НКУ на сейсмическую устойчивость и вибрационные испытания по максимальным требованиям иностранных заказчиков, учитывающих особенности каждого региона, в которых находятся или строятся АЭС, то на соответствующие испытания мы в ближайшее время только собираемся ехать в Германию.

Важно отметить, что по этим видам устойчивости каждая площадка АЭС имеет свои особые требования. Само название «квалификационные испытания» подразумевает необходимость подтверждения стойкости оборудования ко всем известным факторам плюс дополни- тельные требования, характерные для конкретного региона эксплуатации. Как пример: для таких АЭС, как «Куданкулам», «Руппур», требуется обеспечение тропического исполнения оборудования – поэтому испытания на нагрев номинальными токами проводят при темпера- туре +43 °С и шкаф должен работать непрерывно не менее 6 часов в таком режиме.

Возможно ли в принципе учесть все эти пожелания?

Естественно, когда мы собирались на испытания во Францию, знали, какими будут эти требования, и проводили предварительные тестирования. Например, проверку на ток в 2500 ампер проводили при температуре +35 °С. Как результат, восемь часов всё работало, и оборудование в итоге даже перестало нагреваться, то есть стабилизировалось. Кстати, судя по графику нагрева, у нас есть запас в десять градусов. Соответственно, при 43 °С шесть-то часов мы уверены, что оборудование выдержит. Некоторые заказчики выставляют дополнительно требования выше стандартов МЭК. Например поднять допустимую температуру эксплуатации, либо (при влажном климате) обеспечить устойчивость к грибкам плесени и так далее. Во многих контрактах при строительстве АЭС есть требования по ресурсу НКУ и по эксплуатации до 60 лет работы, вот заказчики и предъявляют порой такие экзотические требования. Представьте себе, каким должно быть оборудование, проработавшее 60 лет в тропических условиях или в условиях соляного тумана? Поэтому и проводятся испытания на воздействия соляного тумана и нескольких видов бактерий и грибов. Все это приходится учитывать на квалификационных испытаниях.

Сколько шкафов НКУ требуется на одну АЭС?

Количество шкафов варьируется. Во многом оно зависит от места и региона строительства и наличия существующей инфраструктуры, в том числе и от того, речь идёт о первом блоке АЭС или нет. При строительстве с нуля такой АЭС, как «Аккую», расположенной на морском побережье, на этапе строительства первого блока требуется установить сразу 1400 единиц оборудования. При этом половина из них, то есть около 700 штук, необходима для вспомогательных нужд: стройплощадка, освещение, общестанционные насосы, станция обессоливания, станция очистки воды и так далее. Примерно столько же потребуется для нужд первого энергоблока.

Есть ли что-либо инновационное в описанных НКУ серии USG? В чём вообще их отличие от других серий и продукции конкурентов?

Да, конечно, есть. Сама жизнь заставила реализовать ряд решений, которые по праву могут считаться инновационными и отличными от многих других. В частности, после печальных фукусимских событий НКУ запрещено ставить в подвальные этажи атомных станций, теперь их положено размещать выше. Как результат – возросли требования по безопасности при интенсивности землетрясений с привычных, по российским меркам, 7 баллов до 9 баллов на отметке 30 метров. Если продолжить, то у новой серии USG (Ural Switchgears) до 2,5 миллиметра увеличена толщина металла каркасов шкафов (ранее это было 1,5–2 миллиметра), в несколько раз возросло количество крепёжных элементов и держателей для шин и выключателей. Важно то, что помимо возросших требований к безопасности увеличился и гарантийный срок эксплуатации, до 50 и более лет (для СССР и России ранее этот срок ограничивался 25–40 года- ми). В итоге это побудило нас применять в конструкции НКУ не просто оцинкованный металлопрокат, а прокат с алюмоцинковым покрытием. Как я уже говорил ранее, сегодня для строящихся за рубежом российского дизайна АЭС ужесточены требования к способности НКУ выдерживать токи короткого замыкания: для термической стойкости – не менее 100 кА продолжительностью до одной секунды, а для динамического воздействия – до 185 кА. Такие характеристики существенно выше, чем у предыдущей серии шкафов НКУ-РУ производства УЭМЗ. Что же касается вашего вопроса о конкурентах, то на российском рынке нет производителей НКУ с параметрами нашего USG, причём подтверждёнными в лабораториях Евросоюза. Одновременно с уверенностью можно сказать, что по всем показателям безопасности и требованиям зарубежных потребителей к НКУ переменного тока линейки от 100A до 2500А мы приближаемся к таким специализированным компаниям-гигантам, как Schneider Electric, ABB, Siemens и General Electric. При этом НКУ серии USG конкурентна по цене, она в 1,5, а то и в 2 раза дешевле зарубежных аналогов.

Реализация НКУ серии USG на международном рынке – это уникальный прецедент? В смысле, смог ли кто-либо из России до РАСУ выйти на него?

В России выведением подобной продукции на международный рынок занимается пока только АО «РАСУ». До сих пор ни одна российская компания ничего подобного реализовать не смогла. В том числе из-за того, что это очень трудоёмкое и дорогостоящее мероприятие, а сами сертификационные испытания НКУ в лабораториях Евросоюза и мира существенно отличаются от принятых в России как в части требований стандартов (ГОСТов), так и в методиках проверки. Кстати, с учётом этого мы планируем зачесть часть испытаний, пройденных в Лаборатории  F-lab Volta, при получении сертификатов на соответствие НКУ серии USG российским стандартам. Такой подход должен позволить избежать больших расходов на испытания в России, а они необходимы для обеспечения квалификационных требований в данном случае уже заказчиков строящихся АЭС в Азии.

А пакет заказов есть на перспективу?

Портфель заказов есть, но он на ближайшее время ориентирован на южные регионы: АЭС «Аккую», АЭС «Куданкулам» и так далее. Турецкие заказчики требуют соблюдения обязательных стандартов МЭК, причём в любых лабораториях – американских или европейских. Финские требуют, чтобы сертификация была пройдена исключительно в Евросоюзе. И так далее. Наличие сертификатов соответствия НКУ стандартам МЭК позволит АО «РАСУ» осуществить поставки НКУ на АЭС «Пакш-2», «Ханхикиви-1», «Аккую», «Эль-Дабаа», «Руппур» и другие станции, общий планируемый объём поставок – более 12 тысяч штук на общую сумму более 20 млрд рублей в течение ближайших 10 лет.

Как будет развиваться это направление дальше? НКУ будут модернизироваться?

Реальность такова, что на сегодняшний день НКУ становятся интеллектуальными устройствами. В каждом НКУ уже есть элементы АСУ ТП, и ими можно управлять чуть ли не с планшета. По имеющейся статистике из 650 НКУ на рынке лишь 150–170 «обычных», а остальные 500 – уже интеллектуальные. Но раз они интеллектуальные, то, значит, подразумевается использование специализированного программного обеспечения, элементов АСУ ТП. Отмечу, что все эти составные части российского происхождения и стоимость их чуть ли не в два раза больше всего остального содержимого шкафа НКУ. Если перейти к цифрам, говорить предметно, то «обычный» шкаф стоит порядка полутора миллионов рублей, а его «умный» собрат нового поколения – в два раза дороже. «Обычные» шкафы НКУ достигли своего максимума, а их интеллектуальные собратья постоянно развиваются, причём настолько, что уже невозможно взять дешёвый обычный шкаф, а потом его модернизировать – они просто несовместимы. И реальная экономия недостижима при выборе дешёвого, но устаревшего решения, в итоге эффект от использования интеллектуального НКУ перекроет все дополнительные затраты на него и даст возможность постоянно развиваться.

НАША СПРАВКА

Низковольтные комплектные распределительные устройства (НКУ) предназначены для эксплуатации в системах собственных нужд электростанций, в том числе атомных, а также в электроустановках различных отраслей промышленности. Используются для ввода, секционирования и распределения электроэнергии, включая управление электроприводами исполнительных механизмов различного назначения. Основной изготовитель данного вида оборудования –ФГУП «Уральский электромеханический завод» (ФГУП УЭМЗ, г. Екатеринбург), который с 2008 года организовал его серийное производство в рамках программы освоения продукции гражданского назначения. Изготовленные НКУ установлены и успешно эксплуатируются на большинстве российских атомных станций. В настоящий момент заводом ведётся сборка продукции для нужд Белорусской АЭС, Курской АЭС-2 и АЭС «Куданкулам».