核电厂中压母线选型分析

摘要：本文研究了核电厂中压母线选型，结合当前核电发展形势，核电厂的需求和特殊性，分析了四种不同方案的优缺点，推荐了不同条件下的选型方案，旨在提高核电厂电力系统的稳定性和可靠性。

关键词：母线选型，浇注母线，共箱母线，小离相母线，电缆母线

一、研究背景和意义

随着国内电力需求增长与环保要求提升，“双碳战略”推动了对清洁、高效能源的需求。核电作为清洁低碳能源，近年来显著发展，核电厂可靠运行对核安全及核电供应至关重要。中压母线作为核电厂供电系统关键部分，其选型合理性直接影响核电厂安全性和可靠性。科学选择中压母线方案能降低电气系统故障。本课题深入分析核电厂中压母线选型方案，对比不同方案的技术经济性，为选型提供参考。需综合考虑技术成熟度、可行性、运行可靠性、检修便捷性及使用寿命，选择恰当方案能提高核电机组运行可靠性，提升核电厂经济性。

二、选型要素分析

中压母线功能是连接核电厂用变/辅助变及中压开关柜，为全厂电气设备供电，是厂用电的关键一环。每台机组通常包含6条中压母线，额定电流达3150A，电压通常是10kV或6.6kV，单台机组长度达数百米。厂用变中压母线故障后，将导致主变、厂用变等跳闸，对机组的安全可靠运行及经济效益影响极大；辅助变中压母线故障后，将导致辅助变跳闸，机组失去备用电源而降低可靠性。因此，中压封闭母线的可靠性要求高。

中压母线大部分是户外布置，面临高温、高湿、高盐、雨淋的挑战。此外，核电厂基本在沿海地区，面临强台风考验，南方地区的核电厂更加突出。

三、选型方案及比选分析

根据当前电力行业中压母线使用情况，本文选择小离相母线、共箱母线、电缆母线、绝缘浇注母线四种方案进行分析。

3.1方案简介

1）小离相母线。小离相母线问世于20世纪40年代，其三相具有独立的铝合金外壳，内部充有空气绝缘，要定期维护频率较高，所需安装空间大。

2）共箱母线。共箱母线从20世纪中期开始应用，结构简单，应用较广，采用空气绝缘，维护量较大，外形尺寸相对较大，所需安装空间较大。

3）电缆母线。电缆母线应用很早，防护等级高，用于范围广，但其需要的电缆根数较多，通常通过电缆沟或管廊敷设。

4）绝缘浇注母线。绝缘浇注母线是新产品，目前应用相对较少，制造厂家也较少。采用无机矿物质材料于现场配好后，再用真空机抽真空进行浇注，导体外表面采用复合绝缘材料浇注而成，该复合绝缘材料由环氧树脂和石英砂等多种惰性无机矿物材质按特定配方及工艺要求精确配制整体浇注成型。

3.2不同选型方案的技术比较

3.3不同选型方案的经济比较

某工程中压母线额定电流2500A，不同方案价格不同，小离相母线总价173万元，共箱母线181万元，电缆母线259万元，绝缘浇注母线201万元。可以看出，四种方案的价格排序为电缆母线＞绝缘浇注母线＞共箱母线＞小离相母线。

3.4不同方案的性能对比分析

1）防水与防尘性能。小离相母线、电缆母线以及绝缘浇注母线防水与防尘效果好，共箱母线较差。小离相母线和电缆母线的防护等级达到了IP66，能够有效防止尘埃的侵入以及防止高压喷射水从任何方向的侵入；绝缘浇注母线达到了IP67级别，防水防尘性能卓越；共箱母线防护等级最低，鉴于中压母线主要在户外使用，且面临台风天气，因此防水、防尘的需求高，共箱母线在此方面需要进一步改进。

2）结构与尺寸。小离相母线、共箱母线采用焊接，电缆母线可整根敷设，绝缘浇注母线为抽真空浇注方式。电缆母线因无中间连接，可靠性最高;小离相母线、共箱母线焊接方式存在虚焊的可能;浇注母线整体真空浇注理论上可靠性较高，如果连接处故障，处理较困难。小离相母线回旋空间大，适合在空间较大的场所使用；共箱母线占用的空间面积相对较大；电缆母线则介于两者之间，需通过电缆沟或综合管廊敷设；绝缘浇注母线尺寸仅有共箱母线的三分之一，其整体结构更加紧凑，对空间需求最低。

3）电气性能。四种母线均具备较高的冲击耐压和工频耐压能力，但电缆母线单根容量有限，需要多根拼接解决，其它三种母线载流量也满足需求。小离相母线和共箱母线采用了空气绝缘的方式，电缆母线采用了电缆绝缘，绝缘浇注母线采用无机矿物质绝缘，都是可靠的绝缘方式。

4）维护便利性。小离相母线需检查气密性，确保无泄漏;共箱母线防护等级较低，支撑绝缘子灰尘较多，且易凝露或进水，绝缘容易降低，需搭设大量脚手架开盖检查清洁，维护量大，受检修空间有限，开盖难度也较大；电缆母线需定期检查绝缘，维护量较少；绝缘浇注母线则采用了免维护的设计，理论上维护工作量极小，但如果发生故障，故障点排查困难，抢修时间也长。

5）运行可靠性。小离相母线存在漏气的可能，但此情况较少，长时间漏气可能降低可靠性；共箱母线的因凝露、进水导致接地故障的可能性较大，但由于结构简单，故障处理时间较短；电缆母线经过长期的运行实践，证明了其稳定的可靠性；绝缘浇注母线由于其长期完全密封的结构和无机矿物质浇注绝缘的特性，理论上具有更高的可靠性，但在实际工程中，由于现场安装不合格等原因，发生过多故障。

四、核电厂中压母线选型方案分析结论

通过对四种中压母线选型方案分析，四种母线选型方案各有利弊。

电缆母线价格虽高，但核电把设备安全可靠性摆在首位，经济性影响较小，凸显了电缆母线的优点。在电缆沟等无制约的情况下，推荐优先采用电缆母线的方案。

小离相母线兼顾可靠性和经济性的优点，在尺寸满足的情况下，推荐使用。

共箱母线的优缺点已经充分暴露，其凝露进水的缺点会对核电厂的运行带来严重威胁，需要重点优化防尘防水防凝露性能。需结合当地气象条件，有条件使用共箱母线方案。

浇注母线理论上有非常突出的优点，尤其适用于南方多雨、潮湿、高盐雾、台风多等核电厂址条件。但由于实际应用时间较短，核电厂需要采用经过长期验证的可靠性产品，建议目前慎重选用浇注母线方案，再经长期运行实际检验后，再考虑应用。

参考文献：

[1]王林虎，发电厂中压母线选型方案分析，能源与节能

[2]查东健，陈本林，核电厂中压厂用电常见电气事故及应对处理，中国核电

姓名：杨飞，性别：男，出生年月：1990.04，民族：汉，籍贯：江西赣州，学历：大学学士，职称：工程师，主要研究方向：电气工程方向.