西方的商业核技术始于 20 世纪 60 年代末核电站的设计和建设，并在 20 世纪 80 年代达到顶峰。核管理委员会最初授予核电站 40 年的运行许可，一些核电站在使用寿命结束时面临退役;然而，许多核电站获得了 20 多年的运行许可延期。
核电站评估报告显示，最初的寿命是保守的，核电站可以安全运行的时间比预期的要长得多。根据这些分析，许多核电站预计还能再运行 20 或 30 年。在几座核电站中，他们重建了核反应堆并运行了新管道，预期寿命可达到 2050 年甚至更久。然而，在申请延长运行许可证时，有一个因素对于每座核电站的持续生存都至关重要：电力供应。
电源的重要性
核电源在核电站安全高效运行中发挥着至关重要的作用。电源连接着核电站内的多个外围元件，包括控制系统、控制系统周围的 I/O 子系统、现场仪表回路(每个电源多达 50 个或更多)，实际上为上千个不同的设备供电，例如压力和温度变送器，甚至控制计算机本身。
第一批电子核电站使用的线性技术可以追溯到 20 世纪 30 年代和 40 年代。该设计使用全波整流器将 120 或 230 伏交流电源转换为直流电源，然后使用大型电解电容器和固态调节器维持输出。线性电源是最初核电站中安装的主导技术。
开关电源于 20 世纪 80 年代开发，并在 10 年内成为事实上的标准。它们的工作原理与线性电源完全不同。它们兼容各种输入电压;例如，使用单相电源线时，它们通常可以在 70 至 260 VAC 的电压下运行，同时仍能产生稳定的输出。
正如人们所料，这项新技术比传统设备带来了许多优势。
1. 线性电源的效率约为 50%。而开关电源的效率约为 75%。
2. 效率较低意味着“浪费”更多电力，从而产生更多热量。组件暴露在更高的工作温度下会导致使用寿命缩短。
3. 在较高温度下运行会导致更多故障，因此提高效率可以提高可靠性。
4. 开关电源可以使用更小的组件，提供更好的气流，使其能够在更低的温度下运行。
5. 电解电容器是线性电源和开关电源的关键元件。也就是说，开关电源使用的电容器更少、更小;这是一个主要优势，因为电解电容器是常见的故障点。
6.开关技术使得它们相对不受电力线波动、噪声和谐波的影响，从而使其更加稳定。
开关电源经常引发的一个问题是，它们会产生自己的 EMI 噪声场，并可能干扰附近的仪器。由于这项技术已经使用了几十年，因此已经开发出可靠的设计方法来解决这个问题。开关电源用于许多关键任务应用，例如军事、航空航天和医疗设备。
了解更换过程
当需要更换陈旧电源时，核电站有两种选择：
1. 使用 20 世纪 40 年代的相同线性技术替换核电源，并使用逆向工程来生产同类替代品。
2.用具有可靠性、维护和性能优势的新型开关技术电源替换它。
毫无疑问，选择开关电源是明智之举，但它们的运作方式确实不同。由于电源涉及工厂的很多元素(控制、仪表等)，因此积极主动地启动更换过程非常重要——设计、识别和采购与传统设备相当的电源可能需要数年时间。
最重要的是，更换过程中最重要的方面是与电源制造商密切合作，例如PYRAGON，他们作为核电供应商拥有丰富的经验。
根据 PYRAGON 的经验，最好在技术规格最终确定之前尽早与制造商接洽。这样制造商就可以审查技术规格，验证遗留供应应用程序和相关特性是否正确陈述，避免后续延误并确保及时提供合适的解决方案。
主要考虑因素
首要考虑的是保持当前的形式-配合-功能，以确保新电源与旧电源匹配。同样，对下游仪器的影响也不容忽视。这应包括检查与电源连接的所有设备并了解其影响，例如新旧电源技术之间可能存在哪些特性和功能差异。
• 如前所述，开关电源产生的 EMI 噪声比线性电源大。PYRAGON 可以建议应执行哪些 IEC 测试以确保不会出现此问题。
• 关断和过载特性 - 线性和开关电源通常对这些功能采用不同的方法。PYRAGON 可以确保规范的编写方式能够使由开关电源供电的设备保持兼容。
• 远程感应 - 此功能类似于关机和过载特性，通过与制造商的密切审查可以识别并解决所提解决方案的任何问题。
这些物品可以设计成开关电源，这样如果了解了性能要求，它们就可以与旧电源无缝协作。
最后，许多核电站都在推动为替换设备添加 IEC 61000 保护。这些标准的目的是提高设备可靠性;然而，它们可能占用 10% 到 30% 的运行电路。由于开关电源使用更小、更高效的组件，因此更容易纳入 IEC 要求，同时仍保持传统电源的形式要求。PYRAGON 在编写这些规范和测试性能方面拥有丰富的经验。他们全面的内部 IEC/EMI 测试能力有助于保证获得适当的结果。
结论
鉴于北美和欧洲许多核电站的许可延期以及该技术在减少碳排放方面发挥的关键作用，电源是翻新核电站和维持安全高效运行的关键组成部分，直至 2050 年或 2060 年。
无论实际控制算法如何，电源都是任何控制系统的核心，用于支持单回路控制器、PLC 和其他关键设备。替代传统电源的选项已经变得非常有限。任何核电站可用的大多数电源都需要进行一定程度的定制，无论是完全重新设计还是部分重新设计。
核工业中有些人对转向开关电源技术存在担忧。通过正确的信息和来自工厂操作员和工程师的周密计划，并与 PYRAGON 等电源制造商密切合作，正确选择的开关电源已被证明是任何核电站持续运行的关键升级。
PYRAGON 按照我们的 CSA-N299.2 核能质量保证计划设计和制造电子仪器、输入/输出子系统和电源。这些产品为新旧核能仪器提供外形尺寸和功能上的替代品。
75 多年来，SOR 控制集团一直是工业过程仪表和取样系统设计和制造领域值得信赖的全球领导者，旗下品牌包括 SOR 测量与控制、SSi 温度传感器、SENSOR 取样系统和PYRAGON。
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