西方的商業核技術始于 20 世紀 60 年代末核電站的設計和建設，并在 20 世紀 80 年代達到頂峰。核管理委員會最初授予核電站 40 年的運行許可，一些核電站在使用壽命結束時面臨退役;然而，許多核電站獲得了 20 多年的運行許可延期。

核電站評估報告顯示，最初的壽命是保守的，核電站可以安全運行的時間比預期的要長得多。根據這些分析，許多核電站預計還能再運行 20 或 30 年。在幾座核電站中，他們重建了核反應堆并運行了新管道，預期壽命可達到 2050 年甚至更久。然而，在申請延長運行許可證時，有一個因素對于每座核電站的持續生存都至關重要：電力供應。

電源的重要性

核電源在核電站安全高效運行中發揮著至關重要的作用。電源連接著核電站內的多個外圍元件，包括控制系統、控制系統周圍的 I/O 子系統、現場儀表回路(每個電源多達 50 個或更多)，實際上為上千個不同的設備供電，例如壓力和溫度變送器，甚至控制計算機本身。

第一批電子核電站使用的線性技術可以追溯到 20 世紀 30 年代和 40 年代。該設計使用全波整流器將 120 或 230 伏交流電源轉換為直流電源，然后使用大型電解電容器和固態調節器維持輸出。線性電源是最初核電站中安裝的主導技術。

開關電源于 20 世紀 80 年代開發，并在 10 年內成為事實上的標準。它們的工作原理與線性電源完全不同。它們兼容各種輸入電壓;例如，使用單相電源線時，它們通常可以在 70 至 260 VAC 的電壓下運行，同時仍能產生穩定的輸出。

正如人們所料，這項新技術比傳統設備帶來了許多優勢。

1. 線性電源的效率約為 50%。而開關電源的效率約為 75%。

2. 效率較低意味著“浪費”更多電力，從而產生更多熱量。組件暴露在更高的工作溫度下會導致使用壽命縮短。

3. 在較高溫度下運行會導致更多故障，因此提高效率可以提高可靠性。

4. 開關電源可以使用更小的組件，提供更好的氣流，使其能夠在更低的溫度下運行。

5. 電解電容器是線性電源和開關電源的關鍵元件。也就是說，開關電源使用的電容器更少、更小;這是一個主要優勢，因為電解電容器是常見的故障點。

6.開關技術使得它們相對不受電力線波動、噪聲和諧波的影響，從而使其更加穩定。

開關電源經常引發的一個問題是，它們會產生自己的 EMI 噪聲場，并可能干擾附近的儀器。由于這項技術已經使用了幾十年，因此已經開發出可靠的設計方法來解決這個問題。開關電源用于許多關鍵任務應用，例如軍事、航空航天和醫療設備。

了解更換過程

當需要更換陳舊電源時，核電站有兩種選擇：

1. 使用 20 世紀 40 年代的相同線性技術替換核電源，并使用逆向工程來生產同類替代品。

2.用具有可靠性、維護和性能優勢的新型開關技術電源替換它。

毫無疑問，選擇開關電源是明智之舉，但它們的運作方式確實不同。由于電源涉及工廠的很多元素(控制、儀表等)，因此積極主動地啟動更換過程非常重要——設計、識別和采購與傳統設備相當的電源可能需要數年時間。

最重要的是，更換過程中最重要的方面是與電源制造商密切合作，例如PYRAGON，他們作為核電供應商擁有豐富的經驗。

根據 PYRAGON 的經驗，最好在技術規格最終確定之前盡早與制造商接洽。這樣制造商就可以審查技術規格，驗證遺留供應應用程序和相關特性是否正確陳述，避免后續延誤并確保及時提供合適的解決方案。

主要考慮因素

首要考慮的是保持當前的形式-配合-功能，以確保新電源與舊電源匹配。同樣，對下游儀器的影響也不容忽視。這應包括檢查與電源連接的所有設備并了解其影響，例如新舊電源技術之間可能存在哪些特性和功能差異。

• 如前所述，開關電源產生的 EMI 噪聲比線性電源大。PYRAGON 可以建議應執行哪些 IEC 測試以確保不會出現此問題。

• 關斷和過載特性 - 線性和開關電源通常對這些功能采用不同的方法。PYRAGON 可以確保規范的編寫方式能夠使由開關電源供電的設備保持兼容。

• 遠程感應 - 此功能類似于關機和過載特性，通過與制造商的密切審查可以識別并解決所提解決方案的任何問題。

這些物品可以設計成開關電源，這樣如果了解了性能要求，它們就可以與舊電源無縫協作。

最后，許多核電站都在推動為替換設備添加 IEC 61000 保護。這些標準的目的是提高設備可靠性;然而，它們可能占用 10% 到 30% 的運行電路。由于開關電源使用更小、更高效的組件，因此更容易納入 IEC 要求，同時仍保持傳統電源的形式要求。PYRAGON 在編寫這些規范和測試性能方面擁有豐富的經驗。他們全面的內部 IEC/EMI 測試能力有助于保證獲得適當的結果。

結論

鑒于北美和歐洲許多核電站的許可延期以及該技術在減少碳排放方面發揮的關鍵作用，電源是翻新核電站和維持安全高效運行的關鍵組成部分，直至 2050 年或 2060 年。

無論實際控制算法如何，電源都是任何控制系統的核心，用于支持單回路控制器、PLC 和其他關鍵設備。替代傳統電源的選項已經變得非常有限。任何核電站可用的大多數電源都需要進行一定程度的定制，無論是完全重新設計還是部分重新設計。

核工業中有些人對轉向開關電源技術存在擔憂。通過正確的信息和來自工廠操作員和工程師的周密計劃，并與 PYRAGON 等電源制造商密切合作，正確選擇的開關電源已被證明是任何核電站持續運行的關鍵升級。

PYRAGON 按照我們的 CSA-N299.2 核能質量保證計劃設計和制造電子儀器、輸入/輸出子系統和電源。這些產品為新舊核能儀器提供外形尺寸和功能上的替代品。

75 多年來，SOR 控制集團一直是工業過程儀表和取樣系統設計和制造領域值得信賴的全球領導者，旗下品牌包括 SOR 測量與控制、SSi 溫度傳感器、SENSOR 取樣系統和PYRAGON。