核电厂运行中GIL竖向形变的监控与校正策略

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2018-03-14 23:15:32

2017第六届新能源发电系统技术创新大会

中国电工技术学会主办,2017年6月21-24日在河北省张北县举办,大会围绕新能源发展战略、系统关键技术、微电网及储能等重要议题展开交流。浏览会议详情和在线报名参会请关注微信号“电气技术”。

中广核工程有限公司、中国水利水电第十六工程局有限公司、广东拓奇电力技术发展有限公司、成都海光核电技术服务有限公司的研究人员宋晓斌、陈剑青、李天华、陈军,在2017年第期《电气技术》杂志上撰文,针对核电厂运行中GIL所出现的竖向形变增大问题,本文结合实际案例,介绍了核电厂GIL竖向形变问题的处理过程,阐述分析了GIL竖向形变的产生原因,并给出相应的监控与校正策略。

气体绝缘金属封闭输电线路[1-2](Gas-insulated metal-enclosed transmission line,GIL),是气体绝缘开关站(GIS)的衍生产品。相较于GIS,GIL少了断路器、隔离开关等开关设备,只要求具备绝缘、通流、动热稳定等基本的电气性能,可靠性要优于GIS,也更优于电缆线路[3],因此,GIL被广泛应用于核电厂。

GIL具有布置紧凑、输送容量大、可靠性高,少维护甚至免维护的特点及优点,满足核电厂对高压输电设备的运行可靠性要求。也正因如此,GIL运行过程中一旦出现一些异常变化,如GIL竖向形变增大,须引起特别关注,并应采取必要的应对措施。

本文结合实际案例,介绍了核电厂GIL竖向形变问题的处理过程,阐述分析了GIL竖向形变的产生原因,并给出相应的监控与校正策略。

1 GIL竖向形变增大

核电厂的GIL管道母线,通常用于500kV GIS与主变压器的连接,部分走地下廊道,部分于户外地面支架布置(如下图1、图2所示)。

图1 GIL廊道布置

图2 GIL户外地面布置

GIL管道母线运行后通常会在水平方向和竖直方向发生一定形变。水平方向的形变主要由金属的热胀冷缩引起,通常可以自我恢复。下文仅聚焦于GIL的竖向形变问题研究。

21某核电厂500kV12 临时措施

在GIL母管形变严重的位置和两处地基下沉严重位置制作临时支撑,临时支撑下垫钢板以扩大地基受力面积(如下图3所示),现场临时支撑安装后的照片如图4所示。

每周对GIL母管临时支撑及原先的固定支撑与GIL母管接合面的受力情况检查,确保所有支撑都起到作用,如果发现松动,及时调节支撑螺栓或V型支撑的调节手柄对其进行调整,使其受力支撑刚好无法拽动即可,不可抬高GIL管母现有高度。

图3 临时支撑方案示意图(棕色模块)

图4 现场临时支撑安装后照片(红色支架)

某A核电厂GIL的最终处理方案于某次停电条件下完成,主要涉及两大方面的整改:

1)进行正式基础施工,并安装V型支托。

2)利用停电窗口对母线进行调直。整改后的设备状态如图5所示,1号机GIL三相共体上增加了1个正式支架,原临时支撑拆除,以及1号机GIL上部的钢构桁架拆除。

图5 新增1个正式支撑后照片

2016年3月下旬,某B核电厂对4DG廊道的GIL设备支架进行了检查,发现部分GIL母线管支架存在虚支撑情况(如图6所示)。

其中:七号气室0GEW469ZRB旁B相支撑架下端绝缘固定滑块与母线间存在约5mm缝隙,支架上端滑块可以转动;七号气室靠8SEO615CR旁三相支架均存在虚支撑现象,其中A相下端缝隙约13mm,B相约1mm,C相约1mm,三相支架上端滑块均可以转动;六号气室靠0GEW466ZR旁三相支架均存在虚支撑现象,其中A相下端缝隙约1mm,B相约5mm,C相约5mm,A相支架上端滑块卡死无法转动,B、C相均可以转动。

图6 4DG廊道内GIL设备支架虚支撑

GIL管母竖向形变增大,最直观的表现是支架出现虚支撑。

GIL安装完成后,应做好GIL母线标高(和/或相对形变量)、法兰面泄漏率的原始数据积累,以供后续数据比较。

GIL设备运行期间,应按设计及厂家运维手册要求,及时调整支架螺杆,使其调整到维持支架接触GIL母线管即可,以保证管母的变形在允许的范围内。

结论

基于上述研究,对竖向形变极其敏感的GIL设备(仅考虑GIL绝大部分段水平敷设的情况),设计阶段应避免采用大跨度方案,尽量按照标准跨度来进行管母的走向布置;土建基础应尽量采用以基岩为持力层的桩基础,避免基础产生过大沉降;基础应预留沉降观测点,并要求沉降观测直至稳定;安装阶段应做好GIL母线标高(和/或相对形变量)、法兰面泄漏率的原始数据积累;运行阶段应注意观测巡视GIL竖向形变情况,一旦出现形变增大乃至超标情况,应采取相应监控与校正策略。

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