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带电冷备用在核电厂500kVGIS开关站中的应用

发表时间：2020-06-01T08:48:28.008Z来源：《中国电业》（发电）》2020年第2期作者：单水英

[导读]大亚湾核电站在500kV调试切合空载变压器的例行操作时，引起主变压器一相主绝缘被击穿[2]。

中国核电三门核电有限公司三门317112

摘要：带电冷备用在500kVGIS厂站中均有设置。但带电冷备用状态的设置原因以及使用方式未有解释论述。本文先介绍带电冷备用产

生的原因；再以三门核电厂500kVGIS升压站的典型操作票为例，详细分析了各工况状态下带电冷备用的使用方式。

关键词：500kVGIS；VFTO；带电冷备用；开关站运行

1前言

《华东电力系统调度规程》对电气设备状态的规定中，针对华东电网内500kVGIS设备定义一种特殊状态：带电冷备用。其含义为：开

关本身在断开位置，其有电侧闸刀合闸，无电侧闸刀拉开。三门核电500kV开关站采用一个半断路器接线、户内式GIS设备，由新东北高压

开关厂制造，型号为ZF15-550。笔者针对此要求，在三门核电500kV开关站运行规程中开发了相应的操作票，并对设置带电冷备用的原因以

及具体使用方式进行了分析。

2带电冷备用状态产生的背景

GIS采用0.4~0.5MPa的SF6气体作为绝缘介质，当隔离开关切合小电容电流，无论是空切合母线、变压器或导体，会因触头间击穿和多

次重燃而产生快速暂态过电压（VFTO），其上升时间短至4~20ns，幅值一般低于2pu，也有可能超过2.5pu。尤其是在超高压GIS中，VFTO

带来的影响已不能忽视，多次造成设备绝缘损坏[1][2]。如三峡右岸电站因合空载主变时发生发电机出口断路器外壳对断路器支持构架放电

[3]，大亚湾核电站在500kV调试切合空载变压器的例行操作时，引起主变压器一相主绝缘被击穿[2]。

针对VFTO形成机理以及EMTP仿真计算的研究很多，并且通过理论分析，提出了一些缓解VFTO电压幅值的措施，如在变压器高压侧

并联耦合电容器；在变压器高压侧串联阻波器；隔离开关断口并联合闸电阻[4]。

上述三种措施都需要提前对设备进行设计，或发生VFTO后进行技术改造，影响范围广且投资较高。考虑到VFTO的发生是一个小概率

事件[2]，并且尚未有因为一次隔离开关操作就导致设备绝缘寿命全部耗尽而损坏的报道[4]。因此华东网调基于尽可能地减少隔离开关拉合

带电母线操作的原则上，制定了开关带电冷备用的状态。实施以后，未发现VFTO再次造成设备损害以至影响运行的报告[4]。

根据笔者的调研，带电冷备用状态在浙江省内几个核电厂的升压站规程中均有设置。但在《华东电力系统调度规程》与《华东电网

2013年年度运行方式》中明确指出，带电冷备用状态由现场值班人员向网调调度员提出，网调调度员根据系统实际运行情况予以决定。由

于电站人员对VFTO危害的认识不足以及带电冷备用的使用方式不熟悉，造成带电冷备用状态在设备操作中不予使用的状态。为了应对

VFTO可能带来的风险，本文就从运行方式的角度，以三门核电500kVGIS升压站为例，对带电冷备用的使用方式进行论述。

3三门核电厂电气主接线简介

三门核电厂采用美国西屋AP1000堆型，核功率3400MW，电功率1251MW。主发电机-主变压器采用单元接线，并在主发电机出口设置

了出口断路器（GCB）；主变压器高压侧通过气体绝缘母线（GIL）与500kV升压站相连。发电机停机时，出口断路器开断可使厂外主电源

能向厂内降压变压器及其负荷供电，并可以作为电厂启动电源。500kV升压站共有两个完整串，两回出线与回浦变相连。图1为主接线简

图。

图1.三门核电主接线简图

4带电冷备用的使用方法

带电冷备用主要用于母线停复役、主变停复役与线路停复役。特别注意的是，带电冷备用状态不能用于断路器的检修工作。按照与母

线的位置，将断路器分为边开关与中开关两类；根据拉开闸刀位置的不同，带电冷备用可分为母线侧、线路侧和主变侧三种。也就是说，

不同设备停役时开关“带电冷备用”对应的一次设备状态并不一致[4]。

根据上述条件划分，开关的状态转换典票设置见表1。

表1.开关的状态转换典票

下面就依据表1来分析各设备的停复役操作。

4.1.母线停复役

母线停役时首先需要将与母线相连的开关停役，然后将母线隔离。母线停役后，线路与主变还可以继续运行，也就是中开关继续合闸

运行。此时与停役母线相连的边开关，其与