Устройства оперативной коммутации тока для системы электропитания ИТЭР

УСТРОЙСТВА ОПЕРАТИВНОЙ КОММУТАЦИИ ТОКА ДЛЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ИТЭР

12 3

Соколова А.И. , Романова М.С. , Комарова Е.А.

1Соколова Анна Ильинична - студент магистратуры;

2Романова Марина Сергеевна - студент магистратуры;

3Комарова Екатерина Андреевна - студент магистратуры, кафедра электромеханики и робототехники, Государственный университет аэрокосмического приборостроения, г. Санкт-Петербург

По современным физическим представлениям, существует всего несколько фундаментальных источников энергии, которые могут быть освоены и использованы человечеством. Ядерные реакции синтеза - это один из таких источников энергии.

ИТЭР (ITER) — это проект международного экспериментального термоядерного реактора, задача которого продемонстрировать возможности коммерческого использования термоядерного синтеза, а также решить возможные физические и технологические проблемы, с которыми может столкнуться человечество при использовании термоядерного синтеза.

Конструкция коммутационного сетевого блока (SNU) входит в состав системы питания ITER Coil Power Supply System (CPSS) [1].

Сетевые блоки (SNU) предназначены для прерывания высоких токов постоянного тока и генерации высокого напряжения, необходимого для пробоя и инициирования плазмы в начале каждого цикла работы ИТЭР. Это будет реализовано путем вставки резисторов последовательно со сверхпроводящими катушками с помощью главных автоматических выключателей (MCB). Два переключателя включения, включенные в SNU, будут использоваться для постепенного изменения напряжения, приложенного к катушкам, во время и после начальной фазы нарастания плазменного тока по командам из системы управления плазмой.

Каждый SNU должен содержать автоматический выключатель постоянного тока, который открывается по команде и отводит ток катушки в рассеивающий энергию разрядный резистор. Разрядный резистор должен быть подразделен на два подбанка R1 и R2, каждый из которых состоит из модульных параллельных элементов. Второй подбанк должен быть подключен последовательно с помощью резисторного переключателя (RMS), чтобы общее эффективное сопротивление уменьшалось в два этапа. SNU имеет резервный переключатель, который защищает другие SNU-переключатели в случае неисправности главного механического выключателя.

Резервные функции переключателя могут быть реализованы с помощью переключателей с одним режимом работы. После каждой операции эти переключатели могут потребовать замены некоторых частей, которые были повреждены во время работы. Общее время работы главного выключателя SNU не должно превышать 20 мс. Период повторения между рабочими циклами SNU должен составлять не менее 1800 с.

Механические выключатели SNU могут выполнять 1500 операций, что соответствует приблизительно 1 году работы ITER без основного обслуживания (допускается только незначительное техническое обслуживание, такое как смазка или замена вспомогательных контактов, если таковые имеются). Общее число рабочих циклов SNU должно быть равно 30 000, что соответствует числу импульсов ITER на протяжении всего его жизненного цикла (при необходимости требуется техническое обслуживание).

Упрощенная схема SNU показана на рисунке 1. Каждый SNU состоит из двух групп оборудования: блока коммутации тока (CCU) и коммутационного сетевого резистора (SNR).

о

Рис. 1. Схема SNU

CCU состоит из следующих основных компонентов:

- Двухступенчатый размыкатель(BPOS);

- Тиристорный переключатель (TCB);

- Защитное замыкающее устройство многократного действия (BPMS);

- Резисторный переключатель (RMS).

Каждый из этих компонентов представляет собой автономное коммутационное устройство на основе одного или двух одиночных коммутаторов, установленных на раме с изоляционной пластиной и оснащенных вспомогательными компонентами для низковольтного питания, распределения охлаждающей воды и газа (при необходимости) и формирования сигнала.

BPOS вместе с TCB образуют функциональный блок, называемый главным автоматическим выключателем (MCB), который предназначен для передачи тока катушки в ветвь сетевого резистора (SNR).

Токовая коммутация, необходимая для инициирования плазмы в начале каждого рабочего цикла ИТЭР, выполняется в три этапа. Процесс начинается с открытия коммутатора быстрого выключателя (Fast Open (FOS)). Во-первых, ток передается от его механических контактов к подключенным параллельно низковольтным тиристорам. За несколько миллисекунд, когда тиристорный переключатель TH1 (часть TCB) включен, эти тиристоры блокируются обратным током, создаваемым разрядом конденсатора C1 через TH1 и контактами быстродействующего высоковольтного разъединителя (Fast Disconnect Switch (FDS)). В результате ток передается далее в ветвь TH1 и протекает через диод D1, что позволяет открывать FDS без тока. Наконец, конденсатор C2 разряжается через включенный TH2, переключатель TH1 блокируется, и ток передается в банк резисторов R1 (часть SNR), подключенный параллельно CCU. Второй банк резисторов R2 может быть соединен параллельно R1 с помощью RMS во время фазы инициирования плазмы. Когда эта фаза закончена (через 3-15 с после пробоя), SNR шунтируется BPMS [2].

SNU охлаждается деионизированной водой, подаваемой центральной системой охлаждения медных цепей через систему водораспределения (CWC), установленную на раме механического коммутатора MSU. Все механические переключатели SNU будут постоянно подключены к централизованной системе, подающей сжатый газ к компонентам ITER (PBS65) через систему газораспределения (CGC), установленную на раме MSU. Расход воды, давление газа и параметры вспомогательных служб и компонентов будут постоянно контролироваться соответствующими локальными стойками управления (LCC) через интерфейс удаленного ввода-вывода, расположенный в блоках преобразования сигналов (SCC), установленных на рамах коммутатора.

Таким образом, в данной статье были рассмотрены одни из главных блоков оперативной коммутации тока для системы электропитания ИТЭР.

Список литературы

1. Фридман В. ITER как база для развития / Наше бессознательное сознание / В. Фридман, В. Беляков // № 3, 2014.

2. System integration of the iter switching networks, fast discharge units and busbars / Milani F., Benfatto I., Song I., Thomsen J., Roshal A. / Fusion Engineering and Design, 2011. Т. 86. № 6-8. С. 1476-1479.

APPLYING PHOTOVOLTAIC SYSTEMS: ADVANTAGES AND DISADVANTAGES Sheraliev D.D.

Sheraliev Davronbek Dilshodjohn o 'g 'li - Student, POWER ENGINEERING FACULTY, ELECTRIC ENGINEERING DEPARTMENT, FERGHANA POLYTECHNIC INSTITUTE, FERGHANA, UZBEKISTAN

Abstract: the article under discussion describes applying photovoltaic systems in generating electricity and reveals their advantages and disadvantages. The author of the article discusses the main features of photovoltaic systems among which are relatively long lifetimes, absence of pollution and greenhouse gas emissions.

Keywords: photovoltaics, systems, scale, applications, pollution, greenhouse, manufacturing, increase, reliability, solar, efficiency, protection, pipelines, environment.

Photovoltaics (PV) is the conversion of light into electricity using semiconducting materials that exhibit the photovoltaic effect, a phenomenon studied in physics, photochemistry, and electrochemistry. Photovoltaic systems have long been used in specialized applications, and stand-alone and grid-connected PV systems have been in use since the 1990s. They were first mass-produced in 2000, when German environmentalists and the Eurosolarorganization got government funding for a ten thousand roof program. Advances in technology and increased manufacturing scale have in any case reduced the cost, increased the reliability, and increased the efficiency of photovoltaic installations. Net metering and financial incentives, such as preferential feed-in tariffs for solar-generated electricity, have supported solar PV installations in many countries. More than 100 countries now use solar PV [1, p.p.167-174].

Overall the manufacturing process of creating solar photovoltaics is simple in that it does not require the culmination of many complex or moving parts. Because of the solid state nature of PV systems they often have relatively long lifetimes, anywhere from 10 to 30 years. To increase electrical output of a PV system, the manufacturer must simply add more photovoltaic components and because of this economies of scale are important for manufacturers as costs decrease with increasing output.

Solar PV has specific advantages as an energy source: once installed, its operation generates no pollution and no greenhouse gas emissions, it shows simple scalability in respect of power needs and silicon has large availability in the Earth's crust.

PV systems have the major disadvantage that the power output works best with direct sunlight, so about 10-25% is lost if a tracking system is not used. Dust, clouds, and other obstructions in the atmosphere also diminish the power output. Another important issue is the concentration of the production in the hours corresponding to main insolation, which do not usually match the peaks in demand in human activity cycles. Unless current societal patterns