内陆某AP1000核电站配电装置选型探讨

广东省电力设计研究院 玉素娇

1.主接线方式

本工程新建两台2×1250MWe级AP1000核电机组，发电机与主变压器采用单元连接，其间装设发电机出口断路器。500kV配电装置的接线，采用一台半断路器接线，现阶段采用3回出线、2回进线。远期扩建两台机组，最终形成4回出现，4回进线。

2.500kV配电装置的型式

500kV配电装置主要有以下几种型式：500kV常规敞开式配电装置(以下简称AIS)、SF6绝缘金属封闭开关设备(以下简称GIS，Gas Insulated Switchgear)以及复合SF6绝缘金属封闭开关设备(以下简称HGIS，Hybrid Gas Insulated Switchgear)的型式。

2.1 500kV常规敞开式配电装置(AIS)

500kV AIS是我国目前的主要配电装置型式，在我国积累了大量的经验。随着技术的不断进步，新型设备不断推出，布置方式的不断优化，这使500kV配电装置的布置有了较大的改进。AIS具有设备一次投资低，易于扩建、布置灵活，进出线方便，运行经验丰富的优点。但也具有占地面积庞大，运行、维护条件较差等缺点。

2.1.1 AIS的布置

按照断路器的不同布置方式，一台半断路器接线的屋外配电装置有平环式、单列式及三列式三种基本型式。现以四进四出（考虑本工程最终规模）对三种基本型式的典型布置作论述。

平环式方案：两组主母线紧靠在一起，布置在一端，进线断路器，出线断路器顺线路方向布置，各占用一个间隔，中间联络断路器垂直线路方向，横向布置在两间隔之间。本方案4个完整串占12个间隔，间隔宽度28m，配电装置共占地336X137.25m。

单列式方案：双母线布置在进出线两侧，母线构架采用双层布置，上面一层为主母线，下面一层为连接过渡线，每个间隔只能放一个断路器，有的工程为了将进出线交叉布置，有的间隔只能用于过渡连接。但本期工程设计有两个完整串和一个不完整串，不需要考虑进出线交叉布置，因此共用12个间隔，间隔宽度28m，配电装置共占地336X108m。

典型三列式方案：两组主母线布置在两端，中间有三列断路器，即进线断路器，中间联络断路器，出线断路器形成纵向的一串。每间隔宽度29m，本方案共4串，占4个间隔，配电装置共占地116X173.5m，占地面积是3个方案中最小的。

2.1.2 使用环境

虽然AIS电气设备暴露在空气中，受外界自然条件（风、雨、雾、雪、日照）及环境污染的影响，但考虑到本工程所处厂址环境条件较好，较适合采用AIS。

2.2 SF6绝缘金属封闭开关设备(GIS)

自六十年代在美国诞生了第一套以SF6气体为绝缘介质的GIS以来，由于其小型化和安全可靠性高，深受电力行业用户的喜爱，促使它得以迅速的发展。我国设计制造的第一套220kV GIS在1981年投产以来，制造水平日趋成熟，可满足电厂生产运行的要求。

2.2.1 GIS主要优点

占地面积小，避免污染和高海拔影响，维护工作量少，可靠性高。GIS主要缺点有：价格贵，后期扩建相对困难，由于GIS是小型化，占地面积小，一定程度会造成架空进、出线布置的困难。

2.2.2 使用环境

GIS的带电部分被密封在充满SF6气体的金属外壳之内，其密封式结构决定了它尤其适用于较高污秽等级、盐雾、低温等运行环境恶劣的地区。

2.3 复合SF6绝缘金属封闭开关设备(HGIS)

HGIS的结构与GIS基本相同，采用有成熟生产和运行经验的GIS各种元件为基本组合模块，即将原一个半断路器接线的GIS拆成3个单元，外加SF6套管引出，但它不含母线。根据最近一些工程500kV HGIS的使用情况，500kV HGIS与500kV GIS价格差别不大，但占地面积较大。

3.方案比较

3.1 AIS、GIS、HGIS三个方案的可靠性比较(如表1所示)

表1 可靠性比较表（2个完整串和1个不完整串）

由上述计算可以看出，GIS可靠性最高，而且在我国现有核电工程中升压站也基本采用GIS，而HGIS的可靠性与GIS相差不大，可以认为GIS和HGIS完全能够满足核电可靠性的要求。

虽然AIS的可靠性比GIS稍差。但是根据简单计算，其在整个核电60年运行周期里面仅有70%的几率出现1次因为升压站故障而导致全厂断电。

可见AIS的可靠性完全能够满足核电站对可靠性的要求的。AIS在核电中的应用情况，目前国内已投运的核电站升压站较少采用AIS，主要原因是因为都是沿海项目，盐雾污染较大。但在国外尤其是法国的核电站（内陆）却有大量的应用业绩。

3.2 AIS、GIS、HGIS三个方案的技术、经济比较(如表2所示)

表2 方案技术、经济比较表（2个完整串和1个不完整串）

4.结论

通过上述详细的论证和综合的分析比较，我们认为AIS在本工程是完全适用的。主要理由有：

1)本工程有足够的用地布置500kV AIS；

2)本工程位处内陆，环境条件良好，适合布置AIS；

3)虽然AIS的可靠性比GIS低，但能满足核电厂可靠性的要求；

4)价格低，约为GIS价格的1/3，对本工程节省约5千万元；

5)国外大量的内陆核电厂采用AIS；

6)我国无论电厂还是变电站都有大量的AIS存在，具有丰富的运行维护经验，可以减少运行维护工作量及保证运行维护的安全性及可靠性。

故本工程推荐采用500kV AIS。

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