Recommendations on Selecting the NPP Generator Transformer VA Rating
Keywords:
nuclear power plant, power unit, turbine generator, generator step-up transformer, current, short-circuit fault, active power, reactive powers
Abstract
The specific features of selecting the VA rating of a nuclear power unit step-up transformer are analyzed. The analysis is based on the provisions of the international standard IEEE C57.116-2022, which is a guide for transformers connected to turbine generators, taking into account the definition of the term “transformer VA rating” according to Russian and European standards (GOST 16110-82 and GOST 30830-2002). The definition of this term in this guide differs from that adopted in Russia and the EU member states. An example of analytical calculation of the generator step-up transformer steady-state apparent power in the reactive power generation and absorption modes (turbine generator inductive and capacitive operation modes) is considered. The calculation is confirmed by the simulation results in the ETAR software package. The inexpediency of selecting the generator step-up transformer VA rating from the standardized range of rated capacities according to GOST 17544-85 and GOST 9680-77 is substantiated. An adverse effect of overestimating the transformer VA rating on the maximum three-phase short-circuit fault current in the generator voltage circuit (in the main electrical connection circuit section between the turbine generator and step-up transformer) of a nuclear power plant unit is shown.
References
1. ГОСТ 17544-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 220, 330, 500 и 750 кВ. Технические условия. М: Издательство стандартов, 1986, 38 c.
2. ГОСТ 9680-77. Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ∙А и более. Ряд номинальных мощностей. М.: Издательство стандартов, 1977, 4 c.
3. Андреев Д.А., Назарычев А.Н., Фольварчук А.С. Проблемы выбора основного электрооборудования в цепи генератора энергоблоков большой мощности атомных электростанций. – Электрические станции, 2022, № 5, с. 14–19.
4. Андреев Д.А., Назарычев А.Н., Фольварчук А.С. Способы снижения токов короткого замыкания в цепи генератора при проектировании блоков большой мощности атомных электростанций. – Электрические станции, 2022, № 7, с. 17–24.
5. Андреев Д.А., Назарычев А.Н., Фольварчук А.С. Обоснование перспектив выбора основного электрооборудования в цепи генератора энергоблоков большой мощности атомных электростанций. – Электрические станции, 2023, № 3, с. 26–33.
6. РД 210.006-90. Правила технологического проектирования атомных станций (с реакторами ВВЭР). М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1990, 197 с.
7. РД 210.019-92. Правила технологического проектирования атомных станций с реактором типа БН с натриевым теплоносителем. М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1992, 256 с.
8. РД 210.036-93. Руководство по проектированию главной схемы электрических соединений АЭС. М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1993, 53 с.
9. РД 210.037-93. Руководство по проектированию схемы электроснабжения собственных нужд АЭС. М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1993, 74 с.
10. ГОСТ Р 55195-2012. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2014, 47 с.
11. IEEE C57.116-2022. Guide for Transformers Directly Connected to Generators». IEEE, 2023, 57 p.
12. ГОСТ 16110-82. Трансформаторы силовые. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2005, 27 с.
13. ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93). Трансформаторы силовые. Ч. 1. Общие положения. М.: Издательство стандартов, 2003, 31 c.
14. ГОСТ Р 52719-2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2007, 45 с.
15. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М.: Стандартинформ, 2010, 72 с.
16. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. М.: Стандартинформ, 2009, 38 с.
#
1. GОSТ 17544-85. Transformatory silovye maslyanye obshchego naznacheniya klassov napryazheniya 220, 330, 500 i 750 kV. Tekhnicheskie usloviya (General-Purpose 220, 330, 500 and 750 kV Power Oil Transformers. Specifications). М: Izdatel'stvo standartov, 1986, 38 p.
2. GОSТ 9680-77. Transformatory silovye moshchnost'yu 0,01 kV∙A i bolee. Ryad nominal'nyh moshchnostey (Power Transformers from 0,01 kVA and above. Series of Power Ratings). М: Izdatel'stvo standartov, 1977, 4 p.
3. Andreev D.A., Nazarychev A.N., Fol'varchuk A.S. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2022, No. 5, pp. 14–19.
4. Andreev D.A., Nazarychev A.N., Fol'varchuk A.S. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2022, No. 7, pp. 17–24.
5. Andreev D.A., Nazarychev A.N., Fol'varchuk A.S. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2023, No. 3, pp. 26–33.
6. RD 210.006-90. Pravila tekhnologicheskogo proektirovaniya atomnyh stantsiy (s reaktorami VVER) (Rules of Technological Design of Nuclear Power Plants (with VVER Reactors)). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1990, 197 p.
7. RD 210.019-92. Pravila tekhnologicheskogo proektirovaniya atomnyh stantsiy s reaktorom tipa BN s natrievym teplonositelem (Rules of Technological Design of Nuclear Power Plants with BN Type Reactor with Sodium Coolant). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1992, 256 p.
8. RD 210.036-93. Rukovodstvo po proektirovaniyu glavnoy skhe-my elektricheskih soedineniy AES (Guidelines for the Design of the Main Circuit of Electrical Connections of Nuclear Power Plants). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1993, 53 p.
9. RD 210.037-93. Rukovodstvo po proektirovaniyu skhemy elektrosnabzheniya sobstvennyh nuzhd AES (Guidelines for Designing a Power Supply Scheme for Own Needs of Nuclear Power Plants). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1993, 74 p.
10. GОSТ Р 55195-2012. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 kV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installations for A.C. Voltages from 1 up to 750 kv. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). М.: Standartinform, 2014, 47 p.
11. IEEE C57.116-2022. Guide for Transformers Directly Connected to Generators. IEEE, 2023, 57 p.
12. GОSТ 16110-82. Transformatory silovye. Terminy i opredeleniya (Power Transformers. Terms and Definitions). М.: Standartinform, 2005, 27 p.
13. GОSТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93). Transformatory silovye. Ch. 1. Obshchie polozheniya (Power transformers. Part 1. General provisions). М.: Izdatel'stvo standartov, 2003, 31 c.
14. GОSТ R 52719-2007. Transformatory silovye. Obshchie tekhnicheskie usloviya (Power Transformers. General Specifications). М.: Standartinform, 2007, 45 p.
15. GОSТ 15150-69. Mashiny, pribory i drugie tekhnicheskie izdeliya. Ispolneniya dlya razlichnyh klimaticheskih rayonov. Kategorii, usloviya ekspluatatsii, hraneniya i transportirovaniya v chasti vozdeystviya klimaticheskih faktorov vneshney sredy (Machines, Instruments and Other Industrial Products. Modifications for Different Climatic Regions. Categories, Operating, Storage and Transportation Conditions as to Environment Climatic Aspects Influence). М.: Standartinform, 2010, 72 p.
16. GОSТ 14209-85. Transformatory silovye maslyanye obshchego naznacheniya. Dopustimye nagruzki (General-Purpose Oil-Immersed Power Transformers. Permissible Loads). М.: Standartinform, 2009, 38 p.
2. ГОСТ 9680-77. Трансформаторы силовые мощностью 0,01 кВ∙А и более. Ряд номинальных мощностей. М.: Издательство стандартов, 1977, 4 c.
3. Андреев Д.А., Назарычев А.Н., Фольварчук А.С. Проблемы выбора основного электрооборудования в цепи генератора энергоблоков большой мощности атомных электростанций. – Электрические станции, 2022, № 5, с. 14–19.
4. Андреев Д.А., Назарычев А.Н., Фольварчук А.С. Способы снижения токов короткого замыкания в цепи генератора при проектировании блоков большой мощности атомных электростанций. – Электрические станции, 2022, № 7, с. 17–24.
5. Андреев Д.А., Назарычев А.Н., Фольварчук А.С. Обоснование перспектив выбора основного электрооборудования в цепи генератора энергоблоков большой мощности атомных электростанций. – Электрические станции, 2023, № 3, с. 26–33.
6. РД 210.006-90. Правила технологического проектирования атомных станций (с реакторами ВВЭР). М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1990, 197 с.
7. РД 210.019-92. Правила технологического проектирования атомных станций с реактором типа БН с натриевым теплоносителем. М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1992, 256 с.
8. РД 210.036-93. Руководство по проектированию главной схемы электрических соединений АЭС. М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1993, 53 с.
9. РД 210.037-93. Руководство по проектированию схемы электроснабжения собственных нужд АЭС. М.: Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, 1993, 74 с.
10. ГОСТ Р 55195-2012. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2014, 47 с.
11. IEEE C57.116-2022. Guide for Transformers Directly Connected to Generators». IEEE, 2023, 57 p.
12. ГОСТ 16110-82. Трансформаторы силовые. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2005, 27 с.
13. ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93). Трансформаторы силовые. Ч. 1. Общие положения. М.: Издательство стандартов, 2003, 31 c.
14. ГОСТ Р 52719-2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2007, 45 с.
15. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М.: Стандартинформ, 2010, 72 с.
16. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. М.: Стандартинформ, 2009, 38 с.
#
1. GОSТ 17544-85. Transformatory silovye maslyanye obshchego naznacheniya klassov napryazheniya 220, 330, 500 i 750 kV. Tekhnicheskie usloviya (General-Purpose 220, 330, 500 and 750 kV Power Oil Transformers. Specifications). М: Izdatel'stvo standartov, 1986, 38 p.
2. GОSТ 9680-77. Transformatory silovye moshchnost'yu 0,01 kV∙A i bolee. Ryad nominal'nyh moshchnostey (Power Transformers from 0,01 kVA and above. Series of Power Ratings). М: Izdatel'stvo standartov, 1977, 4 p.
3. Andreev D.A., Nazarychev A.N., Fol'varchuk A.S. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2022, No. 5, pp. 14–19.
4. Andreev D.A., Nazarychev A.N., Fol'varchuk A.S. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2022, No. 7, pp. 17–24.
5. Andreev D.A., Nazarychev A.N., Fol'varchuk A.S. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Plants), 2023, No. 3, pp. 26–33.
6. RD 210.006-90. Pravila tekhnologicheskogo proektirovaniya atomnyh stantsiy (s reaktorami VVER) (Rules of Technological Design of Nuclear Power Plants (with VVER Reactors)). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1990, 197 p.
7. RD 210.019-92. Pravila tekhnologicheskogo proektirovaniya atomnyh stantsiy s reaktorom tipa BN s natrievym teplonositelem (Rules of Technological Design of Nuclear Power Plants with BN Type Reactor with Sodium Coolant). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1992, 256 p.
8. RD 210.036-93. Rukovodstvo po proektirovaniyu glavnoy skhe-my elektricheskih soedineniy AES (Guidelines for the Design of the Main Circuit of Electrical Connections of Nuclear Power Plants). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1993, 53 p.
9. RD 210.037-93. Rukovodstvo po proektirovaniyu skhemy elektrosnabzheniya sobstvennyh nuzhd AES (Guidelines for Designing a Power Supply Scheme for Own Needs of Nuclear Power Plants). М.: Ministerstvo atomnoy energetiki i promyshlennosti SSSR, 1993, 74 p.
10. GОSТ Р 55195-2012. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 kV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installations for A.C. Voltages from 1 up to 750 kv. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). М.: Standartinform, 2014, 47 p.
11. IEEE C57.116-2022. Guide for Transformers Directly Connected to Generators. IEEE, 2023, 57 p.
12. GОSТ 16110-82. Transformatory silovye. Terminy i opredeleniya (Power Transformers. Terms and Definitions). М.: Standartinform, 2005, 27 p.
13. GОSТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93). Transformatory silovye. Ch. 1. Obshchie polozheniya (Power transformers. Part 1. General provisions). М.: Izdatel'stvo standartov, 2003, 31 c.
14. GОSТ R 52719-2007. Transformatory silovye. Obshchie tekhnicheskie usloviya (Power Transformers. General Specifications). М.: Standartinform, 2007, 45 p.
15. GОSТ 15150-69. Mashiny, pribory i drugie tekhnicheskie izdeliya. Ispolneniya dlya razlichnyh klimaticheskih rayonov. Kategorii, usloviya ekspluatatsii, hraneniya i transportirovaniya v chasti vozdeystviya klimaticheskih faktorov vneshney sredy (Machines, Instruments and Other Industrial Products. Modifications for Different Climatic Regions. Categories, Operating, Storage and Transportation Conditions as to Environment Climatic Aspects Influence). М.: Standartinform, 2010, 72 p.
16. GОSТ 14209-85. Transformatory silovye maslyanye obshchego naznacheniya. Dopustimye nagruzki (General-Purpose Oil-Immersed Power Transformers. Permissible Loads). М.: Standartinform, 2009, 38 p.
Published
2023-04-27
Issue
Section
Article
