ITER极向场整流器的可靠性分析.pdf

第33卷 第4期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 V_0l-33．No．4 2013年 l2月 NuclearFusionandPlasmaPhysics Dec．20l3 文章编号：0254-6086(2013)04—0348—06 ITER极向场整流器的可靠性分析 刘 迪 ，杜少武 ，蒋 力2 (1．合肥工业大学电气及自动化工程学院，合肥 230009；2．中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘 要：极向场(PF)整流器是国际热核聚变实验堆(ITER)关键系统之一，在ITER20年使用寿命期间，应该 具有较高的可靠性和可用性。运用 RAMI(可靠性、可用性、可维护性、可检测性)分析的方法，首先对系统进行 功能划分，然后在其基础上建立了系统可靠性模型，通过该模型计算得到PF整流器的可靠性和可用性初始值， 最后提出改进方案提高了PF整流器的可靠性和可用性，使之满足 ITER的需求。 关键词i极向场；整流器；RAM1分析；可靠性；可用性 中图分类号：TL62~3 文献标识码：A 1 引言 DS2为直流隔离开关，Es2为直流接地开关。电源 ITER计划将建造、运行一个可以持续燃烧的 系统额定输出直流电流 55kA、电压 1．05kV。其主 托卡马克聚变实验堆，从而验证聚变反应堆的工程 要部件参数列于表 1中。表 1中的参数均为系统参 技术可行性 】【】。因为ITER是磁约束托卡马克装置， 数，在实际设计过程中要考虑裕量，电压值取 2．5 利用大电流的磁体线圈所产生的强磁场把等离子 倍裕量，电流值取3倍裕量。 体约束在很小范围内实现核聚变。这些磁体线圈需 要配备许多大功率、大电流直流电源系统，极向场 电源系统就是其中最重要的电源系统之一。 极向场电源系统主要承担为 ITER极向场超导 磁体线圈供电的任务，对电源系统的可靠性及可用 性要求较高。由于所有 PF整流器结构相同，所以 以1个PF整流器为例通过 RAM1分析的方法计算 并优化的整流器的可靠性。 图 l 极向场整流器系统原理简图 2 PF整流器介绍 图1为极向场整流器主回路原理图。其中，DS 3 PF整流器的RAM1分析 为交流隔离开关，Esl为交流接地开关，T为 2组 RAM1分析主要分成如图2所示的3个步骤2【】： 整流变压器集装箱，CM。为整流柜 l(1个整流柜中 系统功能分析；可靠性、可用性计算；提出改进措 含有2组三相全桥整流电路)，CM2为整流柜2，Ll、 施。首先，绘制出极向场电源的功能分解图；再根 L2、L3、L4为环流电抗器，BP为旁通装置，DS，、 据功能分解图建立系统模型并仿真得到系统可靠 性及可用性初始值；最后，分析得到的初始值，提 收稿 日期：2013—01—17；修订 日期：2013—06—08 基金项 目：ITER变流器及电源系统关键技术的研究资助项目(2o08GB1O4o01) 作者简介：刘迪(1988一)，女，吉林长春人，硕士研究生，电工理论与新技术专业。 第4期 刘迪等：ITER极向场整流器的可靠性分析 349 出改进方案及措施 ，提高系统可靠性及可用性。 表 I PF整流器系统主要参数表 图2 ITER极向场整流器RAM1分析过程 从电刚获得 66kV电lkAll 使线路或设 备与电源隔 离Alll AC隔离开关 将设备接 l 地．起保