內陸某AP1000核電站配電裝置選型探討

廣東省電力設計研究院 玉素嬌

1.主接線方式

本工程新建兩臺2×1250MWe級AP1000核電機組，發電機與主變壓器采用單元連接，其間裝設發電機出口斷路器。500kV配電裝置的接線，采用一臺半斷路器接線，現階段采用3回出線、2回進線。遠期擴建兩臺機組，最終形成4回出現，4回進線。

2.500kV配電裝置的型式

500kV配電裝置主要有以下幾種型式：500kV常規敞開式配電裝置(以下簡稱AIS)、SF6絕緣金屬封閉開關設備(以下簡稱GIS，Gas Insulated Switchgear)以及復合SF6絕緣金屬封閉開關設備(以下簡稱HGIS，Hybrid Gas Insulated Switchgear)的型式。

2.1 500kV常規敞開式配電裝置(AIS)

500kV AIS是我國目前的主要配電裝置型式，在我國積累了大量的經驗。隨著技術的不斷進步，新型設備不斷推出，布置方式的不斷優化，這使500kV配電裝置的布置有了較大的改進。AIS具有設備一次投資低，易于擴建、布置靈活，進出線方便，運行經驗豐富的優點。但也具有占地面積龐大，運行、維護條件較差等缺點。

2.1.1 AIS的布置

按照斷路器的不同布置方式，一臺半斷路器接線的屋外配電裝置有平環式、單列式及三列式三種基本型式。現以四進四出（考慮本工程最終規模）對三種基本型式的典型布置作論述。

平環式方案：兩組主母線緊靠在一起，布置在一端，進線斷路器，出線斷路器順線路方向布置，各占用一個間隔，中間聯絡斷路器垂直線路方向，橫向布置在兩間隔之間。本方案4個完整串占12個間隔，間隔寬度28m，配電裝置共占地336X137.25m。

單列式方案：雙母線布置在進出線兩側，母線構架采用雙層布置，上面一層為主母線，下面一層為連接過渡線，每個間隔只能放一個斷路器，有的工程為了將進出線交叉布置，有的間隔只能用于過渡連接。但本期工程設計有兩個完整串和一個不完整串，不需要考慮進出線交叉布置，因此共用12個間隔，間隔寬度28m，配電裝置共占地336X108m。

典型三列式方案：兩組主母線布置在兩端，中間有三列斷路器，即進線斷路器，中間聯絡斷路器，出線斷路器形成縱向的一串。每間隔寬度29m，本方案共4串，占4個間隔，配電裝置共占地116X173.5m，占地面積是3個方案中最小的。

2.1.2 使用環境

雖然AIS電氣設備暴露在空氣中，受外界自然條件（風、雨、霧、雪、日照）及環境污染的影響，但考慮到本工程所處廠址環境條件較好，較適合采用AIS。

2.2 SF6絕緣金屬封閉開關設備(GIS)

自六十年代在美國誕生了第一套以SF6氣體為絕緣介質的GIS以來，由于其小型化和安全可靠性高，深受電力行業用戶的喜愛，促使它得以迅速的發展。我國設計制造的第一套220kV GIS在1981年投產以來，制造水平日趨成熟，可滿足電廠生產運行的要求。

2.2.1 GIS主要優點

占地面積小，避免污染和高海拔影響，維護工作量少，可靠性高。GIS主要缺點有：價格貴，后期擴建相對困難，由于GIS是小型化，占地面積小，一定程度會造成架空進、出線布置的困難。

2.2.2 使用環境

GIS的帶電部分被密封在充滿SF6氣體的金屬外殼之內，其密封式結構決定了它尤其適用于較高污穢等級、鹽霧、低溫等運行環境惡劣的地區。

2.3 復合SF6絕緣金屬封閉開關設備(HGIS)

HGIS的結構與GIS基本相同，采用有成熟生產和運行經驗的GIS各種元件為基本組合模塊，即將原一個半斷路器接線的GIS拆成3個單元，外加SF6套管引出，但它不含母線。根據最近一些工程500kV HGIS的使用情況，500kV HGIS與500kV GIS價格差別不大，但占地面積較大。

3.方案比較

3.1 AIS、GIS、HGIS三個方案的可靠性比較(如表1所示)

表1 可靠性比較表（2個完整串和1個不完整串）

由上述計算可以看出，GIS可靠性最高，而且在我國現有核電工程中升壓站也基本采用GIS，而HGIS的可靠性與GIS相差不大，可以認為GIS和HGIS完全能夠滿足核電可靠性的要求。

雖然AIS的可靠性比GIS稍差。但是根據簡單計算，其在整個核電60年運行周期里面僅有70%的幾率出現1次因為升壓站故障而導致全廠斷電。

可見AIS的可靠性完全能夠滿足核電站對可靠性的要求的。AIS在核電中的應用情況，目前國內已投運的核電站升壓站較少采用AIS，主要原因是因為都是沿海項目，鹽霧污染較大。但在國外尤其是法國的核電站（內陸）卻有大量的應用業績。

3.2 AIS、GIS、HGIS三個方案的技術、經濟比較(如表2所示)

表2 方案技術、經濟比較表（2個完整串和1個不完整串）

4.結論

通過上述詳細的論證和綜合的分析比較，我們認為AIS在本工程是完全適用的。主要理由有：

1)本工程有足夠的用地布置500kV AIS；

2)本工程位處內陸，環境條件良好，適合布置AIS；

3)雖然AIS的可靠性比GIS低，但能滿足核電廠可靠性的要求；

4)價格低，約為GIS價格的1/3，對本工程節省約5千萬元；

5)國外大量的內陸核電廠采用AIS；

6)我國無論電廠還是變電站都有大量的AIS存在，具有豐富的運行維護經驗，可以減少運行維護工作量及保證運行維護的安全性及可靠性。

故本工程推薦采用500kV AIS。

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