Электрооборудование энергоустановок и воздействия перенапряжений

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 8 ВВЕДЕНИЕ 11 ГЛАВА 1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АЭС 13 1.1. Главная схема АЭС 13 1.2. Характеристика электрической части АЭС 17 1.3. Система электроснабжения собственных нужд 18 1.4. Расчет электрических нагрузок собственных нужд 20 Выводы 21 Литература 21 ГЛАВА 2. ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ И ПОДСТАНЦИЯХ 22 2.1. Назначение, состав и требования, предъявляемые к СОТ 22 2.2. Виды СОТ 23 2.3. Виды нагрузок СОПТ 23 2.4. Типовая схема СОПТ и источники ОПТ 24 2.5. Технические требования к зарядным устройствам СОПТ 25 2.6. Требования к качеству электроэнергии в СОПТ 25 2.7. Зарядные устройства СОПТ 26 2.8. Аккумуляторные батареи СОПТ 28 2.9. Технические требования к открытым АБ на подстанциях ЕНЭС 29 2.10. Механизмы разрушения и оценка ресурса АБ 30 2.11. Влияние эксплуатационных факторов на ресурс АБ 31 2.12. Щиты постоянного тока (ЩПТ) 32 2.13. Система контроля изоляции и поиска мест замыкания на «землю» 32 Выводы 33 Литература 33 ГЛАВА 3. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС 35 3.1. Классификация потребителей системы собственных нужд АЭС 35 3.2. Главные циркуляционные насосы 36 3.3. Распределительные устройства и сети 37 3.4. Система электроснабжения собственных нужд 39 3.5. Источники электроэнергии для собственных нужд 40 3.6. Технический анализ системы электроснабжения собственных нужд АЭС 41 Выводы 46 Литература 46 ГЛАВА 4. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС 47 4.1. Общие положения 47 4.2. Расчет периодической составляющей тока КЗ 48 4.3. Выбор ОПН по условиям обеспечения взрывобезопасности 50 4.4. Проверка ОПН на длительно допустимое рабочее напряжение 50 4.5. Выбор энергоемкости ОПН 51 4.6. Выдерживаемые уровни оборудования СН 6/10 кВ и защитный уровень ОПН 54 4.7. Уточнение энергоемкости ОПН по данным моделирования 56 Выводы 58 Литература 59 ГЛАВА 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ВЫБОРА ОПН 6/10 кВ В СЕТИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС 60 5.1. Основные параметры ОПН 60 5.2. Методика выбора основных параметров 61 5.2.1. Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН 61 5.2.2. Выбор номинального разрядного тока 61 5.2.3. Выбор класса энергоемкости ОПН (класса разряда линии) 62 5.2.4. Определение защитного уровня ОПН 64 5.2.5. Выбор ОПН для защиты от грозовых перенапряжений 66 5.3. Применение и место установки ОПН 70 5.3.1. Применение и место установки ОПН на классы напряжения от 3 до 35 кВ 70 Выводы 71 Литература 71 ГЛАВА 6. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В ГЕНЕРАТОРНОЙ СЕТИ АЭС 73 6.1. Исходные данные 73 6.2. Динамика электрооборудования и выбор тока взрывобезопасности ОПН 74 6.3. Выбор наибольшего рабочего напряжения и длины пути утечки ОПН 75 6.4. Защитный уровень ОПН при воздействии коммутационного импульса 76 6.5. Определение энергоемкости ОПН 77 6.6. Определение перенапряжений в АЭС при отключении трехфазных КЗ 79 Выводы 82 Литература 82 ГЛАВА 7. АВТОНОМНЫЕ МАЛЫЕ МОДУЛЬНЫЕ РЕАКТОРЫ ДЛЯ АСММ 84 7.1. Энергоэффективность и применяемость ММР 84 7.2. Классификация ММР 86 7.3. Преимущества ММР 87 7.4. Текущая ситуация с ММР 88 7.5. Недостатки и ограничения применения ММР 89 7.6. Предпочтительные водо-водяные ММР наземного базирования 89 7.7. Жидкосолевые ММР или реакторы на расплавах солей 92 Выводы 96 Литература 96 ГЛАВА 8. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АСММ 97 8.1. Выбор варианта схемы выдачи мощности АСММ на переменном токе 97 8.2. Оборудование собственных нужд АСММ 99 8.3. Нормы приемосдаточных испытаний электрооборудования 100 8.4. Дуговые замыкания ВЛ и КЛ 101 8.5. Воздействующие рабочие напряжения и наибольшие перенапряжения в СН 106 Выводы 106 Литература 107 ГЛАВА 9. ВОЗДЕЙСТВИЕ МОЩНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА НА ЭНЕРГООБЪЕКТ 108 9.1. Физика ЭМИ ВЯВ 108 9.2. Характеристики компонентов ЭМИ 109 9.3. Электрическая напряженность поля и плотность энергии ВЯВ 111 9.4. Амплитудно-временные параметры ЭМИ 112 9.5. Область действия ЭМИ на поверхности Земли 114 9.6. Электромагнитная обстановка в районе ВЯВ 115 9.7. Энергетический подход к ЭМИ 115 9.8. Падение и преломление волны ЭМИ 117 9.9. Различные типы электромагнитной обстановки 118 Выводы 121 Литература 121 ГЛАВА 10. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ К ВОЗДЕЙСТВИЮ МОЩНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА 122 10.1. Характеристики энергообъектов 122 10.2. Основные типы электромагнитных помех и воздействий 123 10.3. Технические электромагнитные процессы 124 10.4. Существующие подходы к ограничению помех и воздействий 124 10.5. Электромагнитный импульс ядерного взрыва в виде трех составляющих 127 10.6. Второй импульс ЭМИ-Е2 и разряд молнии (РМ) на поверхности Земли 129 10.7. Чувствительность электронных компонентов РЭА и РЗА 130 Выводы 134 Литература 135 ГЛАВА 11. МЕТОДИКА И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА 136 11.1. Принципы защиты от ЭМИ 137 11.2. Основные методы повышения стойкости оборудования к ЭМИ 139 11.3. Различие требований к ЗУ при разряде молнии и при ЭМИ 140 11.4. Топология зонального экранирования 141 11.5. Выбор материала экранов 142 11.6. Комплексные решения по защите от ЭМИ 144 Выводы 146 Литература 146 ГЛАВА 12. ИЗМЕРЕНИЯ И ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 148 12.1. Измерение мощных ЭМИ 148 12.2. Испытательные установки (имитаторы) ЭМИ 155 Выводы 156 Литература 157 ГЛАВА 13. ТИРИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ IGCT 158 13.1. Тиристор 158 13.2. Запираемый тиристор 159 13.3. Модифицированные высоковольтные ячейки-аналоги IGВT 161 Выводы 166 Литература 167 ГЛАВА 14. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИБОРОВ IGBT 168 14.1. Кристаллы (ячейки) приборов IGBT 168 14.2. Оптимизация IGBT-ячейки 170 14.2.1. Планарная ячейка 170 14.2.2. Тренч-ячейка 172 14.2.3. IEGT-ячейка 173 14.2.4. CSTBT-ячейка 174 14.2.5. SPT + (Enhanced Planar-EP) ячейка 175 14.3. Высокоомный слой и «коллекторные» слои 176 14.3.1. Punch-Trough (PT) технология 177 14.3.2. Non Punch-Trough (NPT) технология 178 14.3.3. Field-Stop (FS) или Soft Punch-Trough (SPT) технология 178 14.3.4. Управление коэффициентом инжекции «нижнего» pn-перехода 179 Выводы 180 Литература 180 ГЛАВА 15. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОДУЛЕЙ IGBT. Ч. 1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПАЯНЫХ МОДУЛЕЙ ТРАДИЦИОННОЙ КОНСТРУКЦИИ 182 15.1. Типы и виды модулей IGBT 182 15.2. Модули паяной традиционной конструкции 185 15.3. Основные проблемы традиционной конструкции 188 15.3.1. Повышение циклостойкости 188 15.3.2. Влияние внешней среды 190 15.4. Минимизация теплового сопротивления «переход-корпус» 193 Выводы 195 Литература 195 ГЛАВА 16. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОДУЛЕЙ IGBT. Ч. 2. МОДУЛИ ПРИЖИМНОЙ КОНСТРУКЦИИ В КВАЗИГЕРМЕТИЧНЫХ ПЛАСТМАССОВЫХ И ГЕРМЕТИЧНЫХ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ, МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ КОРПУСАХ 197 16.1. Две группы модулей с повышенной стойкостью к воздействию внешней среды 197 16.2. Модули с частичным прижимом 198 16.3. Прижимные модули для систем энергетики типа Stak-Pak 202 16.4. Таблеточные прижимные модули 204 16.5. Гибридные модули с МОП-управлением (СИТМОП, ЕТО) 207 16.6. ECT (Emitter Commutated Thyristor) или ETO (Emitter Turn Off thyristor) 208 16.7. СИТМОП-тиристоры 211 16.8. Гибридные запираемые тиристоры с МОП-шунтировкой 212 Выводы 214 Литература 214 ГЛАВА 17. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОДУЛЕЙ IGBT. Ч. 3. ИНТЕЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИЛОВЫЕ МОДУЛИ 216 17.1. Интеллектуальные модули 216 17.2. Интеллектуальные силовые модули (IPM) 217 17.3. Интегрированные субсистемы 218 17.4. Сравнительный анализ основных технологических решений сборки модулей 218 17.4.1. Резюме основных проблем 218 17.4.2. Эффективное тепловое сопротивление и циклостойкость 220 17.4.3. Соединение кристалл-керамическая плата, плата-основание 224 17.4.4. Подбор материалов основания, решения, совмещающие основание и изолирующую плату 232 Литература 234 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 236 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КОМПОНЕНТЫ СПП 238