Generator-Circuit Breakers for Nuclear Power Plants
Abstract
A comparative analysis of the characteristics of foreign and domestic generator circuit breakers is carried out. The necessity of developing a domestic generator circuit breaker for newly constructed nuclear power plants with a power unit capacity of over 1200 MW is shown. The most promising solution is the development of hybrid generator circuit breakers using main contacts, vacuum circuit breakers and controlled arresters. The scheme and operation of elements of hybrid circuit breakers in modes of shutdown of threephase shortcircuit current is resulted. The developed mathematical model of hybrid breakers consisting of generator, busbar and transformer for power plant and given transients disable the shortcircuit current in different modes. It is proposed to develop hybrid circuit breakers to replace oil and air circuit breakers at the stages of modernization of nuclear power plants, and in the new construction it is advisable to use generator circuit breakers, as a prototype of which the gas-insulated device developed by ABB is given. Basic electrical formulas for estimation of the switching capacity of the circuit breaker of the generator in the amplitude of the current gap threephase shortcircuit current, degree of asymmetry, amplitude and rate of rise of transient recovery voltage formulated.
References
1. ГОСТ Р 52565-2006 Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.
2. IEC/IEEE 62271-37-013. High Voltage Alternating Current-Breakers.
3. Элегазовые генераторные распределительные устройства НЕС, с. 6 [Электрон. ресурс] http://www.new.abb.com (дата обращения 05.09.2019).
4. Генераторные распределительные устройства HB3-80 с автоматическими выключателями. – Каталог HB3-80, 2015, с. 28 [Электрон. ресурс] http://www/siemens.ru/lmv (дата обращения 05.09.2019).
5. Генераторнные выключатели. Высоковольтный союз [Электронный ресурс]: http:// www.vsoyuz.com (дата обращения 05.09.2019).
6. АО ВО Электроаппарат [Электрон. ресурс] http:// www. ea.spb.ru/catalog/4/14/ (дата обращения 05.09.2019).
7. Испытательный Центр ВЭИ. Всероссийский электротехнический институт – филиал ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ» [Электрон. ресурс] https://dostup1.ru/ (дата обращения 05.09.2019). -
8. Испытательный Центр НТЦ ФСК [Электрон. ресурс] https://anbabushkin.livejournal.com/ (дата обращения 05.09.2019).
9. Шульга Р.Н., Лавринович В.А., Иванов В.П.,Сидоров В.А., Смирнова Т.С. Разработка гибридного генераторного выключателя. – XXVIII Международная научно-техническая конференция ТРАВЭК «Перспективы развития электроэнергетики и высоковольтного электротехнического оборудования», 5–6 июня 2019 г., Москва.
10. Шульга Р.Н., Лавринович В.А.,, Иванов В.П.,Сидоров В.А., Смирнова Т.С. Исследования и разработка гибридного ге нераторного выключателя. – Энергия единой сети, июнь–июль 2019, No. 3 (45), с. 63–72.
11. Шульга Р.Н., Лавринович В.А., Иванов В.П.,Сидоров В.А., Смирнова Т.С. Гибридный генераторный выключатель и испытательный стенд. – Энергоэксперт, июль 2019, No. 3, с. 14–20.
12. Technical Application Paper № 22, Medium voltage generator circuit-breaker [Электрон. ресурс] https:// www. library, e. abb.com /public/, 2017.03/pdf (дата обращения 05.09.2019).
13. Белкин Г.С., Лукацкая И.А., Перцев А.А., Потокин В.С., Ромочкин Ю.Г., Шохин Е.А. Вакуумные дугогасительные камеры, разработанные Всесоюзным электротехническим институтом имени В.И. Ленина. – Электротехника, 1991, No. 12, с. 9–15.
14. Сидоров В.А., Домашенко Г.Д., Ахметгареев М.Р., Щер баков Ю.В. Высоковольтный быстродействующий коммутатор переменного тока на основе вакуумных управляемых разрядни ков. – Электричество, 2018, No. 4, с. 4–13.
15. Акинин А.А. и др. Ограничение токов короткого замыкания в электрических сетях 110–220 кВ. – Энергоэксперт, 2013, т. 1 (36), с. 34–38.
16. ATP Rule Book. Leuven EMTP Center, 1992, p. 247.
17. Генераторные выключатели [Электрон. ресурс] https:// www. ozlib.com/87847/tehnika/ (дата обращения 05.09.2019).
18. R.P.P. Sweets, L.H. te Paske, S. Kuivenhoven, R. Thomas, V. Royot, P. Robin-Joan, J.M. Willieme, F. Jacquer, Interruption Phenomena and Testing jf Very Large SF6 Generator Circuit-Breaker, CIGRE 2014, F3-306, pp. 1–19.
#
1. GOST R 52565-2006. Vyklyuchateli peremennogo toka na napryazheniye ot 3 do 750 kV. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya (Circuit breakeres AC voltage from 3 to 750 kV. General specifications).
2. IEC/IEEE 62271-37-013. (High Voltage Alternating Current-Breakers.
3. Elegazovyye generatornyye raspredelitel’nyye ustroystva NES, p. 6 (Elegazovyye gasinsulated switchgear is CARRIED, p. 6) [Electron. Resourse] https:// www.new.abb.com (Data of appeal 05.09.2019).
4. Generatornyye raspredelitel’nyye ustroystva HB3-80 s avtomaticheskimi vyklyuchatelyami. – Katalog HB3-80, 2015, p. 28 (Generator switchgear HB380 breaker, Catalog HB3-80, 2015, p. 28) [Elektron. Resourse] https:// www/siemens.EN/lmv (Data of appeal 05.09.2019).
5. Generatornyye vyklyuchateli. Vysokovol’tnyy soyuz (The generator circuit breakershigh voltage Union) [Electron. Resourse] http:// www.vsoyuz.com (Data of appeal 05.09.2019).
6. AO VO Elektroapparat (AO IN Elektroapparat) [Electron. Resourse] https:// www. ea.spb.ru/catalog/4/14/ (Data of appeal 05.09.2019).
7. Ispytatel’nyy Tsentr VEI. Vserossiyskiy elektrotekhnicheskiy institute – filial FGUP «RFYATsVNIITF» (Test Center VEI. All-Russian electrotechnical Institutebranch of FSUE «RFYaTsVNIITF» [Electron. Resourse] https://dostup1.ru/ (Data of appeal 05.09.2019).
8. Ispytatel’nyy Tsentr NTTS FSK (Test Center the NTC) [Electron Resourse] https:// anbabushkin.livejournal.com/ (Data of appeal 05.09.2019).
9. Shulga R.N., Lavrinovich V.A., Ivanov V.P., Sidorov V.A., Smirnova T.S. Razrabotka gibridnogo generatornogo vyklyuchatelya. – XXVIII Mezhdunarodnaya nauchnotekhnicheskaya konferentsiya TRAVEK «Perspektivy razvitiya elektroenergetiki i vysokovol’tnogo elektrotekhnicheskogo oborudovaniya (Development of hybrid generator circuit breaker. XXVIII international scientific and technical conference of TRAVEC «Prospects of development of electric power industry and high-voltage electrical equipment»), June 5–6, 2019, Moscow.
10. Shulga R N., Lavrinovich V.A., Ivanov V.P., Sidorov V.A., Smirnova T.S. Energiya edinoy seti – in Russ. (Unified Grid Energy), June–July 2019, No. 3 (45), pp. 63–72.
11. Shulga R.N., Lavrinovich V.A., Ivanov V.P., Sidorov V.A., Smirnova T.S. Energoexpert – in Russ. (Energoexpert), July 2019, No. 3, pp. 14–20.
12.Technical Application Paper No. 22, Medium voltage, generator circuit-breaker [Electron Resourse] https:// www. library, e. abb.com /public/ 2017.03/pdf (Data of appeal 05.09.2019).
13. Belkin G S., Lukacka I.A., Pertsev A.A., Potokin V.S., Romochkin Yu.G., Shokhin E.A. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical engineering), 1991, No. 12, pp. 9–15.
14. Sidorov V.A., Domashenko G.D., Akhmetgareev M.R., Shcherbakov Yu.V. Elektrichestvo – in Russ (Electricity), 2018, No. 4, pp. 4–13.
15. Akinin A.A. et al. Energoexpert – in Russ. (Energoexpert), 2013, vol. 1 (36), pp. 34–38.
16.ATP Rule Book. Leuven EMTP Center, 1992, p. 247.
17. Generatornyye vyklyuchateli (The generator circuit breakers) [Electron. Resourse] https:// www. ozlib.com/87847/tehnika/ (Data of appeal 05.09.2019).
18. P.P.P. Sweets, L.H. te Paske, SW. Kuivenhoven, R. Thomas, V. Royot, P. Robin-Foan, J.M. Willieme, F. Jacquer. Interruption Phenomena and Testing if Very Large SF6 Generator CircuitBreaker, CIGRE 2014, A3-306, pp. 1–10.
