淺談220kV輔助開關(guān)站GIS設(shè)備設(shè)計(jì)改進(jìn)及應(yīng)用

中核霞浦核電有限公司 李雪巖 新東北電氣集團(tuán)有限公司 夏 萍

某核電廠一期工程220kV輔助開關(guān)站2003年投入運(yùn)行，2011年3月6日GIS設(shè)備單母線終端均壓球?qū)ν鈿し烹姽收弦鸸╇娋€路跳閘，機(jī)組失去備用電源；2008年5月6日GIS設(shè)備母線接地刀閘分合閘操作功能失效，出現(xiàn)分合閘未到位現(xiàn)象。這兩個(gè)事件暴露出GIS設(shè)備單母線接線方式運(yùn)行可靠性差、調(diào)度與檢修靈活性差的問(wèn)題，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修復(fù)，使機(jī)組失去備用電源嚴(yán)重影響到核安全。借助二期工程建設(shè)之機(jī)，解決一期工程220kV輔助開關(guān)站GIS設(shè)備存在的問(wèn)題。

1 可行性分析

1.1 現(xiàn)狀介紹

一期工程220kV戶內(nèi)GIS設(shè)備布置在01UAD廠房?jī)?nèi)，220kV GIS設(shè)備設(shè)計(jì)成單母線與預(yù)留二期工程單母線分段接線結(jié)構(gòu)。01UAD廠房已一次建成，設(shè)備分期安裝，廠房為長(zhǎng)26米、寬10米單層建筑，廠房?jī)?nèi)部已考慮兩期工程GIS設(shè)備的布置空間。一期工程GIS設(shè)備采用兩回電纜進(jìn)線、一回架空出線、一個(gè)電壓互感器和預(yù)留一個(gè)母線分段斷路器間隔的單母線接線，共5個(gè)間隔；二期工程發(fā)展成單母線分段，共8個(gè)間隔。在01UAD廠房縱向（東西方向）每一側(cè)都留有3米左右用于組裝和檢修GIS設(shè)備的場(chǎng)地，橫向同樣留有2～3米用于檢修、維護(hù)和運(yùn)行巡檢通道。廠房上方安裝有GIS組裝和檢修用的2噸吊車（電動(dòng)單梁起重機(jī)，跨度8.9米），在廠房進(jìn)線間隔下面有一個(gè)高壓電纜蛇形敷設(shè)的地下電纜溝，成套的GIS就地控制盤和用于動(dòng)力及照明的配電盤布置在附近。

1.2 一期工程GIS設(shè)備預(yù)留接口與二期工程GIS設(shè)備接口對(duì)接分析

一期工程220kV輔助開關(guān)站（01UAD）室內(nèi)GIS設(shè)備（ABB產(chǎn)品，三相分體式結(jié)構(gòu)，過(guò)渡段氣室壓力0.53MPa[1]）由單母線改成雙母線后預(yù)留接口與二期工程室內(nèi)GIS設(shè)備（NHVS產(chǎn)品，三相共箱式結(jié)構(gòu)，過(guò)渡段氣室壓力0.6MPa[2]）接口對(duì)接尺寸、技術(shù)參數(shù)相匹配。對(duì)接尺寸偏差采取技術(shù)措施和調(diào)整來(lái)彌補(bǔ)的方案是可行的，具體需滿足：根據(jù)01UAD廠房室內(nèi)一期、二期工程220kV輔助開關(guān)站（01UAD）室內(nèi)GIS設(shè)備雙母線平面、斷面和三維模擬布置，分析認(rèn)為滿足一期工程GIS設(shè)備單母線改成雙母線與二期工程GIS設(shè)備雙母線對(duì)接后整體布置的要求；一期工程220kV輔助開關(guān)站GIS設(shè)備（ABB產(chǎn)品）單母線改成雙母線預(yù)留接口與二期工程220kV輔助開關(guān)站GIS設(shè)備（NHVS產(chǎn)品）雙母線接口尺寸經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪和技術(shù)評(píng)估滿足對(duì)接的要求。

2 設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)施及應(yīng)用情況

2.1 一期工程GIS設(shè)備單母線改造成雙母線

一期工程GIS設(shè)備為ABB產(chǎn)品設(shè)計(jì)為單母線改造成雙母線運(yùn)行,需要增加原廠ABB產(chǎn)品3組隔離開關(guān)、3組接地開關(guān)和一組母線等設(shè)備,在原一期工程GIS設(shè)備本體上進(jìn)行改成增加設(shè)備，現(xiàn)有01UAD廠房空間和平面布置能夠滿足單母線改成雙母線所增加設(shè)備布置的要求,不需廠房結(jié)構(gòu)變動(dòng)和調(diào)整。改造工期，需要對(duì)一期工程GIS設(shè)備單母線及線路間隔停電2～3周的時(shí)間窗口。一期工程、二期工程GIS設(shè)備雙母線平面布置圖，見(jiàn)圖1、圖2所示。

圖1 一期工程220kV輔助開關(guān)站（01UAD）GIS設(shè)備單母線平面布置

圖2 一期工程、二期工程220kV輔助開關(guān)站（01UAD）GIS設(shè)備雙母線平面布置

2.2 一期工程GIS設(shè)備雙母線與二期工程GIS設(shè)備雙母線對(duì)接方案

由于一期GIS設(shè)備（ABB）單母線改造成雙母線與二期GIS設(shè)備（NHVS）雙母線對(duì)接，產(chǎn)品不同、制造工藝要求相符合；為保證二期GIS母線與一期GIS母線接口安全順利地實(shí)現(xiàn)對(duì)接，在水平與豎直方向均設(shè)置安裝調(diào)整用伸縮節(jié)，以調(diào)整裝配時(shí)的尺寸偏差。

圖3 母線接口位置和接口法蘭布置

圖4 對(duì)接口處設(shè)置伸縮節(jié)

2.2.1 一期工程GIS設(shè)備與二期工程GIS設(shè)備母線接口尺寸數(shù)據(jù)測(cè)繪

一期工程GIS設(shè)備為ABB產(chǎn)品，二期工程GIS設(shè)備為NHVS產(chǎn)品。根據(jù)一期、二期工程GIS設(shè)備對(duì)接部位尺寸的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，確定了一、二期工程GIS設(shè)備對(duì)接的相對(duì)尺寸。由于一期工程GIS設(shè)備部分尺寸偏差過(guò)大，考慮到二期工程GIS設(shè)備已制造完成并安裝就位，對(duì)接部位空間無(wú)法拓展，在一期設(shè)備偏差不進(jìn)行調(diào)整的情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一期工程與二期工程設(shè)備接口的準(zhǔn)確對(duì)接，組織制定NHVS產(chǎn)品與ABB產(chǎn)品對(duì)接調(diào)整技術(shù)方案。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)是以B相為基準(zhǔn)，測(cè)得一期Ⅰ母A相在垂直方向上實(shí)際尺寸為549mm，相差11mm，由于空間結(jié)構(gòu)較小，NHVS產(chǎn)品通過(guò)對(duì)多個(gè)罐體、觸頭等位置的調(diào)整，最大調(diào)整量可達(dá)±3mm，剩余調(diào)整量8mm需通過(guò)一期ABB設(shè)備調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。與NHVS產(chǎn)品相比對(duì)接位置ABB產(chǎn)品母線較長(zhǎng)，有較大的調(diào)整空間（圖5）。

圖5 一期工程GIS設(shè)備Ⅰ母線A相測(cè)繪數(shù)據(jù)

經(jīng)測(cè)量一期工程GIS設(shè)備Ⅰ、Ⅱ母間C、B、A相間距計(jì)算尺寸分別為2889mm、2883mm、2877mm，NHVS產(chǎn)品Ⅰ、Ⅱ母間距經(jīng)實(shí)測(cè)與本期、前期圖紙相符，為2890mm，可知A相偏差最大，為13mm，該尺寸偏差主要是由于一期Ⅰ、Ⅱ母A、B、C相在垂直方向上不一致引起的，NHVS產(chǎn)品在Ⅱ母位置設(shè)置了供調(diào)整相間距的波紋管，但波紋管軸向調(diào)整量不足以吸收A相偏差。因此需調(diào)整一期工程GIS設(shè)備Ⅰ母A相，沿母線徑向水平向Ⅰ母?jìng)?cè)調(diào)整5mm，使之與上面B相的垂直中心線重合（圖6）。

2.2.2 一期工程GIS設(shè)備與二期工程GIS設(shè)備母線接口對(duì)接尺寸偏差調(diào)整技術(shù)措施

在建二期工程GIS設(shè)備增加水平與豎直方向均設(shè)置安裝調(diào)整用伸縮節(jié)，調(diào)整裝配時(shí)的尺寸偏差；已建一期工程GIS設(shè)備各部件最大限量調(diào)整垂直、水平和整體移動(dòng)接口對(duì)接尺寸偏差。

圖6 一期工程GIS設(shè)備Ⅰ、Ⅱ母線間C、B、A相間距測(cè)繪數(shù)據(jù)

2.3 一期工程GIS設(shè)備單母線改造成雙母線和二期工程GIS設(shè)備雙母線對(duì)接工作流程

二期工程為雙母線布置，全站可以實(shí)現(xiàn)不停電，雙母線分別停電對(duì)接；以一期工程主母線對(duì)接口最近的間隔為基準(zhǔn)，第一間隔就位后再依次將其它間隔就位安裝；待二期工程現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試、試險(xiǎn)[3]（電阻、CT、檢漏、檢水、耐壓等合格）結(jié)束后，對(duì)一期工程設(shè)備一母線停電、二母線帶電，須將一母線接地開關(guān)合閘，準(zhǔn)備裝配一母線對(duì)接口處；回收一、二期工程一母線SF6氣體,打開一、二期工程一母線對(duì)接口法蘭，將罐內(nèi)導(dǎo)體對(duì)接；連接一、二期工程間隔環(huán)網(wǎng)線，一母線檢漏、測(cè)微水合格后,一母送電；一母線帶電后將二母線停電，須將二母線接地開關(guān)合閘,二母線接口對(duì)接方法同上。

3 應(yīng)用情況

2015年11月，該核電廠一期工程220kV輔助開關(guān)站GIS設(shè)備單母線改造成雙母線與二期工程220kV輔助開關(guān)站GIS設(shè)備雙母線順利地完成了6個(gè)接口對(duì)接，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證合格，并于2015年12月投運(yùn)至今，運(yùn)行狀態(tài)良好，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)改進(jìn)預(yù)期目標(biāo)。本項(xiàng)設(shè)計(jì)改進(jìn)所起到的作用、投資經(jīng)濟(jì)性和使用效果顯著，在其它工程類似改造、擴(kuò)建和續(xù)建項(xiàng)目上具有推廣應(yīng)用和參考價(jià)值。