张北网站seo_核电厂运行中GIL竖向形变的监控与校正策略

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、广东拓奇电力技能发展有限公司、成都海光核电技能做事有限公司的研究职员宋晓斌、陈剑青、李天华、陈军，在2017年第5期《电气技能》杂志上撰文，针对核电厂运行中GIL所涌现的竖向形变增大问题，本文结合实际案例，先容了核电厂GIL竖向形变问题的处理过程，阐述剖析了GIL竖向形变的产生缘故原由，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，只哀求具备绝缘、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被广泛运用于核电厂。

GIL具有支配紧凑、运送容量大、可靠性高，少掩护乃至免掩护的特点及优点，知足核电厂对高压输电设备的运行可靠性哀求。
也正因如此，GIL运行过程中一旦涌现一些非常变革，如GIL竖向形变增大，须引起特殊关注，并应采纳必要的应对方法。

本文结合实际案例，先容了核电厂GIL竖向形变问题的处理过程，阐述剖析了GIL竖向形变的产生缘故原由，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，常日用于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支配（如下图1、图2所示）。

图1 GIL廊道支配

图2 GIL户外地面支配

GIL管道母线运行后常日会在水平方向和竖直方向发生一定形变。
水平方向的形变紧张由金属的热胀冷缩引起，常日可以自我规复。
下文仅聚焦于GIL的竖向形变问题研究。

2 GIL竖向形变增大的影响

GIL竖向形变增大，会对GIL设备的安全运行造成以下三个方面的不利影响：

1）GIL竖向形变的逐渐增大，将可能导致管线内部应力超过材料本身的屈从强度，致使管母分裂；

2）竖向形变增大，导致GIL设备气体泄露量超标，绝缘降落；

3）竖向形变增大，导致GIL内部导体打仗电阻增大，设备运行温度非常升高。

3 范例案例

核电厂GIL管道母线因根本沉降导致竖向形变增大的问题比较突出，下面先容两起范例案例。

3.1 某A核电厂500kV GIL母线地面跨界部分涌现形变

某A核电厂的1号机组GIL设备于2015年5月完成安装，并于2015年底投入运行，在此期间通过巡检创造GIL母管的地面部分地基涌现沉降，根据2016年1月30日的勘察数据显示，GIL母管因地基沉降导致母管形变超出厂家所给15mm/10m的标准，个中最严重的一根10m长母管的竖向相对形变值已达37mm，超过GIL厂家给定标准值两倍多。

3.1.1 过程描述

2016年3月10日，现场分别以GIL母管法兰面同一螺栓端面中央点和法兰面同一位置两颗螺栓中央点为丈量点，参照同一基准点丈量母管下沉尺寸，丈量得出的数据与1月30日丈量的数据没有多大偏差；以同样的方法丈量廊道GIL母管的相对形变尺寸，得出的数据偏差在+/-5mm以内。

2016年3月11日，1号机组GIL运行电流值在800A旁边，丈量母管的温升情形如下：环境温度9.3℃，法兰位置温度在13-13.5℃（温升4K），母管中间位置区域温度在12.5-13℃（温升3.5K）。
2016年3月15日，重新对GIL母管进行气密性检测，检测结果为：每个法兰包扎面知足包扎保持超过5个小时其SF6泄露含量小于15ppm的标准。

比拟2016年1月30日和3月10日-15日的丈量数据，地基沉降数据趋于稳定，母管形变数据和法兰对接面的包扎检漏数据没有变革，GIL额定运行电流设计值为5000A，前期实际运行电流值在800-1100A，877A运行电流所对应GIL母管及其法兰连接位置温升在3.5-4K范围，与GIL理论打算值符合，解释GIL的电联接载流没有问题，该期间GIL母管处于相对平稳状态。

厂家供应解释，原来给出的母管形变依据标准“10m一个支架的管母，其可接管的形变值≤15mm”是基于苛刻外部环境成分浸染下的给定值，即母管形变≤15mm的情形下仍可知足技能条件规定的强风、地震等级的抗击能力；通过重新建模打算GIL单根10m长母管能够承受的最大形变量为42mm。

基于以上信息，可得出如下结论：在没有遭受强风、地震或其它外部撞击力的情形下，就GIL母管由于先前地基沉降导致的37mm形变量而言，短期内GIL母管仍可知足安全运行的哀求；与此同时，现场应采纳相应的临时方法防止地基连续下沉导致母管形变加大，并配套相应的监控方法。

3.1.2 临时方法

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母管临时支撑及原来的固定支撑与GIL母管接合面的受力情形检讨，确保所有支撑都起到浸染，如果创造松动，及时调节支撑螺栓或V型支撑的调节手柄对其进行调度，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（赤色支架）

3.1.3 停电标准及监控方法

间隔半个月对GIL管母形变数据和支架地基沉降进行丈量，并对数据结果进行比拟剖析，一旦创造GIL管母相对形变超过厂家给定限值42mm/10m，立即申请停电报批。

间隔半个月对GIL法兰面进行包扎检漏，并对数据结果进行比拟剖析，一旦创造母管法兰包扎面保持5小时泄露量超过500ppm，立即申请停电报批。

间隔半个月检测一次GIL母管电连接法兰位置的温度，核实比拟其温升有无非常，一旦创造某个或几个法兰面的温升非常严重（整体比拟大于20%），立即申请停电报批。

每天监控记录涉及形变的GIL气室压力变革情形（记录韶光、压力值、环境温度），一旦创造压力显示低于3.1bar，立即采纳补气方法，并立即申请停电报批。

做好紧急补气预案，准备好新的SF6满气瓶、工况良好的充气管路、气瓶转运办法等。

台风对应方法，根据台风预报情形增加一次丈量，根据丈量结果再进行专项会议评估和决策。

3.1.4 终极处理方案

某A核电厂GIL的终极处理方案于某次停电条件下完成，紧张涉及两大方面的整改：

1）进行正式根本施工，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

3.2 某B核电厂4DG廊道内GIL设备支架虚支撑

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

个中：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，支架上端滑块可以迁徙改变；七号气室靠8SEO615CR旁三相支架均存在虚支撑征象，个中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迁徙改变；六号气室靠0GEW466ZR旁三相支架均存在虚支撑征象，个中A相下端缝隙约1mm，B相约5mm，C相约5mm，A相支架上端滑块卡去世无法迁徙改变，B、C相均可以迁徙改变。

图6 4DG廊道内GIL设备支架虚支撑

2016年5月12日-14日，现场对涌现支架虚支撑区域GIL母线管的标高状态进行丈量，个中一段母线管前后法兰高差（竖向形变量）达34mm，已超出标准。

2016年5月23、24日，现场对该段GIL法兰进行包扎检漏，通过对母线管最大高差位置法兰面的防护气体SF6的透露率数据打算，厂家确认该法兰漏宇量微不足道（该法兰打算的年泄露率为0.00063%，远小于国家标准限值0.5%），母线管法兰连接处密闭状态可控。

3.2.1 缘故原由剖析

1）安装方面

经核查GIL母线管的多少安装规范类文件，均未对母线安装水平度许可偏差数据进行明确数值哀求[4]。
现场施工采取水平尺为主、水准仪为辅进行水平度掌握，但未天生记录文件。

按照GIL设备安装程序和实际操作流程，GIL母线管的施工是从整根管线的一端向另一端逐步连接，每次对待连接的法兰进行连接时，均是上一段母线管坐落在支架上、下一段母线管处于悬挂吊装以对法兰面对中的状态，法兰连接之后立即利用水平尺考验水平状态，且GIL厂家代表参与考验水平的事情。
因此，在安装过程中不会涌现明显的支架虚撑征象。

2）土建廊道构造方面

4DG廊道为钢筋混凝土构造（大部分区域坐落在基岩上），个中本次虚支撑问题发生的区域下方根本大部分由基岩向上回填的混凝土构造构成。

2016年6月10日，现场对4DG廊道南段的测点位置的标高进行了监测。
从测点位置的标高丈量结果，可见当前廊道的测点位置地表标高相互之间存在高差。
但由于短缺相应测点位置在施工阶段的标高丈量值，无法绝对性比较廊道的沉降状态，后续可对相应测点位置的标高进行丈量跟踪。

3.2.2 监控与校正策略

GIL母线和支撑设备均由厂家设计和供货，经厂家剖析，认为当前法兰泄露眇小，母线管支撑状态可以连续运行，但应进行定期监控，母线管的端标高差（竖向形变值）按照不超42mm的标准进行掌握。

目前GIL母线管的竖向形变问题没有对设备的安全运行造成影响，在后续对支架位置的母线标高进行有效监测，且在创造有进一步的沉降时及时微调支架标高的方法上，可以担保母线的支撑实现设计性能哀求，担保设备的安全。

设备运行干系的监控和校正策略如下：

1）土建沉降监测

现场将在相应廊道内的支架支墩附近和伸缩缝位置设置丈量膨胀螺栓，可以此丈量相应位置土建的标高和变革情形（前3次丈量间隔为1个月）。

2）支架标高微调

当前未停电情形下，调度到坚持支架打仗GIL母线管即可（如调度到尼龙滚轮用手无法迁徙改变），不附加支撑力，即仅在现有姿态下顶住管道，不抬升或调度GIL母线管现有高度。

在后续建立丈量基准数据之后，在监测过程中，如创造个别支架位置土建根本涌现进一步沉降而虚撑，可利用停电窗口，通过支架调度对母线管的标高进行微调，以担保母线管的支撑受力状态可控。
调度方案如下：

（1）结合丈量基准数据，打算干系支架位置新产生的土建下沉量，制订将支架位置母线管标高规复到基准数据的调度量，供应厂家审核后履行。

（2）详细调度方法为：通过V型支撑可调节螺杆对其进行调节抬升。

（3）如支架进一步沉降导致母线管的两端标高差达到42mm，须要停电进行整体调度。

3）保护气体SF6的透露率监测

为监控母线管道支撑标高的改变对母线法兰连接密封性能的影响，须要在运行中定期对SF6的透露率进行监控。
监控方案如下：

（1）GIL气室压力检讨

利用SF6气体监视柜（0GEW081AR）监视DG廊道GIL母线管内SF6气体压力变革情形，巡检周期为每周一次。
监测范围为沉降位置气室及其前后各一个气室。
如某个气室压力变革较其他气室变革非常，则应对相应气室的相应法兰泄露开展定量丈量（注：G5-G8气室气压额定压力为4.5bar（绝对压力），报警气压为4.1bar（绝对压力），最小运行气压为3.9bar（绝对压力））。

（2）定性检漏

利用SF6泄露测试仪对GIL母线管各法兰面进行检测，巡检周期为每两周一次。
如创造泄露仪检测报警情形，则对干系法兰泄露情形开展定量丈量

（3）定量检漏

利用局部包扎法对GIL母线管干系法兰面进行包扎检漏，丈量5小时的SF6透露浓度，正常巡检周期为每月一次（如两次丈量结果无非常变革，将巡检周期相对上次延长一个月）。
在上述定性检漏涌现报警的情形下，应增加定量检漏。

对以上监测中，如创造非常（如法兰面定量泄露大于30ppm），应立即开展剖析事情。

4）停电校正调直处理

操持在4号机组大修中，对相应母线管的支架标高进行终极全面调度；或中间停电窗口下安排校正调直处理。

4 总结性研究

4.1 GIL竖向形变增大的紧张缘故原由及对根本的一些考虑

根本沉降造成了GIL竖向形变增大，按照根本图纸哀求，“根本持力层经由强夯的回填土则应进行超挖回填层或原土层，承载力特色值fak≥150kpa，如后期未经强夯的回填土则应进行超挖至老土层，并用C15素混凝土换填至设计标高”。

对位于强夯园地或地基条件较差的建/构筑物，如工艺设备沉降哀求极其敏感，土建根本设计时应只管即便采取以基岩为持力层的桩根本，避免根本产生过大沉降；如现场条件限定无法采取桩根本时，根本预留沉降不雅观测点，并哀求沉降不雅观测直至稳定；同时将根本沉降量预估值反馈工艺专业和GIL厂家，请其考虑设备根本沉降变形处理方案。

4.2 GIL竖向形变增大的表现及其掌握

GIL管母竖向形变增大，最直不雅观的表现是支架涌现虚支撑。

GIL安装完成后，应做好GIL母线标高（和/或相对形变量）、法兰面泄露率的原始数据积累，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哀求，及时调度支架螺杆，使其调度到坚持支架打仗GIL母线管即可，以担保管母的变形在许可的范围内。

5 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形），设计阶段应避免采取大跨度方案，只管即便按照标准跨度来进行管母的走向支配；土建根本应只管即便采取以基岩为持力层的桩根本，避免根本产生过大沉降；根本应预留沉降不雅观测点，并哀求沉降不雅观测直至稳定；安装阶段应做好GIL母线标高（和/或相对形变量）、法兰面泄露率的原始数据积累；运行阶段应把稳不雅观测巡视GIL竖向形变情形，一旦涌现形变增大乃至超标情形，应采纳相应监控与校正策略。