變電站GIS設(shè)備安裝過程的控制要素

謝奎

摘 要：變電站GIS設(shè)備為全部或部分采用氣體而不采用處于大氣壓下的空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備。GIS的安裝過程本身就是控制GIS運(yùn)行質(zhì)量的最后一個(gè)關(guān)鍵階段。變電站GIS設(shè)備安裝過程中的存在三大要素：即清潔度、密封性和真空度。保證清潔度是GIS現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中最首要的任務(wù)，若在GIS內(nèi)部有金屬微粒存在導(dǎo)體有劃痕、凸凹不平之處，都將破壞GIS內(nèi)部的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的性能，使得電場(chǎng)畸變，產(chǎn)生過電壓而擊穿絕緣，而施工現(xiàn)場(chǎng)要保持清潔的工作環(huán)境，是保證GIS設(shè)備安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。密封性是GIS絕緣性能的關(guān)鍵，SF6氣體泄露會(huì)造成GIS致命的故障，GIS安裝過程中的密封效果主要取決于法蘭盤接口密封圈的安裝調(diào)整情況，密封性檢查應(yīng)貫穿于整個(gè)安裝過程中。真空度的要求是控制SF6含水量的重要保證措施，它不僅能減少SF6氣體本身的水分，也減少了罐內(nèi)其他物質(zhì)（絕緣體、密封體等）內(nèi)所含的水分。

關(guān)鍵詞：變電站；GIS設(shè)備；施工工藝；控制要素；清潔度；密封度；真空度

經(jīng)過30多年的研制開發(fā)，變電站GIS技術(shù)發(fā)展很快并迅速被應(yīng)用于全世界范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)。目前，隨著全球電力系統(tǒng)自身的發(fā)展以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求的日益提高，GIS技術(shù)必將持續(xù)發(fā)展，并將成為本世紀(jì)高壓電器的發(fā)展主流。

變電站GIS設(shè)備為全部或部分采用氣體而不采用處于大氣壓下的空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備。它是由短路器、母線、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、套管7種高壓電器組合而成的高壓配電裝置，其采用的是絕緣性能和滅弧性能優(yōu)異的六氟化硫（SF6）氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，并將所有的高壓電器元件密封在接地金屬筒中，GIS與傳統(tǒng)敞開式配電裝置相比具有占地面積小、元件全部密封不受環(huán)境干擾、運(yùn)行可靠性高、運(yùn)行方便、檢修周期長(zhǎng)、維護(hù)工作量小、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。

GIS將變電站中除變壓器以外的所有一次設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)成一個(gè)有機(jī)組合的整體，一般為積木式結(jié)構(gòu)。由GIS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以看出，GIS的安裝過程本身就是控制GIS運(yùn)行質(zhì)量的最后一個(gè)關(guān)鍵階段。而在變電站GIS設(shè)備安裝過程中的存在三大要素：即清潔度、密封性和真空度。

1 清潔度的控制

保證清潔度是GIS現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中最首要的任務(wù)。若在GIS內(nèi)部有金屬微粒存在導(dǎo)體有劃痕、凸凹不平之處，都將破壞GIS內(nèi)部的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的性能，使得電場(chǎng)畸變，產(chǎn)生過電壓而擊穿絕緣。

施工現(xiàn)場(chǎng)要保持清潔的工作環(huán)境，是保證GIS設(shè)備安裝質(zhì)量的關(guān)鍵?，F(xiàn)時(shí)GIS安裝現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地情況通常較差，為了防止起灰塵，安裝前第一次清潔時(shí)應(yīng)在場(chǎng)地灑水并用水揩凈，在空氣靜止48h后才能開始安裝。安裝人員需更換工作服和鞋才能進(jìn)入工作區(qū)，其他人員未經(jīng)允許不得進(jìn)入工作區(qū)；有專人負(fù)責(zé)工作區(qū)的吸塵工作；凡工作區(qū)與其他區(qū)域連通的孔洞須加以封堵，同時(shí)保持通風(fēng)；對(duì)交叉施工面應(yīng)采用塑料布加以隔離等措施，保證工作區(qū)符合環(huán)境清潔的要求。

GIS元件的金屬表面和絕緣件表面都要進(jìn)行詳細(xì)檢查和清潔，首先檢查表面有無(wú)劃痕、凹凸不平之處，若有則用刮刀將凸出之處刮平，然后用5/0號(hào)金剛砂布將此處磨光。有劃痕時(shí)用5/0金剛砂布仔細(xì)磨光，用吸塵器吸去表面金屬粉末，絕不能用吹去和抹掉的方法，因?yàn)閴m埃、金屬粉末到處飛揚(yáng)將擴(kuò)大污染范圍。金屬粉末吸凈后，用清潔的細(xì)白布沾無(wú)水酒精將表面抹干凈，然后用清潔的塑料薄膜蓋好，安裝時(shí)再揭開。金屬或絕緣件表面有油漬（包括內(nèi)表面）污物，用沾有無(wú)水酒精的白細(xì)布抹干凈，然后用清潔的塑料薄膜蓋上。清理絕緣件時(shí)，工作人員要戴塑料手套以防汗水。清理好的元件不要用手去摸，否則會(huì)第二次污染。在打開氣室之前，用吸塵器對(duì)安裝區(qū)域進(jìn)行清潔；打開氣室之后，就要清潔GIS部件，清潔所有要安裝的金屬部件和密封面，如法蘭的密封面和“0”型槽、導(dǎo)體連接面、連接體以及保護(hù)罩等。注意在清洗時(shí)，要選用工業(yè)乙醇（99.7%）和不起絨毛的棉布。

作為電極的鋁管在加工過程中難免會(huì)存在著表面毛刺和鋁屑，這些微粒都是耐壓實(shí)驗(yàn)中放電的來(lái)源，因此要特別注意保證鋁管導(dǎo)體的清潔。對(duì)于表面平整度比較差的鋁管電極，可以在安裝前對(duì)其做局部放電試驗(yàn)以檢查殘留的鋁屑和金屬絲。法蘭的連接分密封面和“0”型面連接兩種，當(dāng)密封面有擦傷或類似損傷的情況，需要用細(xì)砂紙磨光擦傷處，然后清潔密封面后才能進(jìn)行安裝?！癘”型面安裝前必須清潔，安裝時(shí)將“O”型圈均勻壓入密封槽。安裝拼接過程中要注意密封膠圈不能移位和法蘭面的清潔一定要到位，任何的疏忽都可能導(dǎo)致大量的返工工作。

某些國(guó)產(chǎn)GIS產(chǎn)品由于生產(chǎn)制造過程中管理不嚴(yán)，出廠時(shí)GIS內(nèi)還殘留有雜物，更增加了確保清潔度的難度，所以必須要嚴(yán)格要求，精心施工。

2 密封度的控制

密封性是GIS絕緣性能的關(guān)鍵，SF6氣體泄露會(huì)造成GIS致命的故障。GIS安裝過程中的密封效果主要取決于法蘭盤接口密封圈的安裝調(diào)整情況。

GIS設(shè)備的法蘭盤接口都是用密封環(huán)密封。首先應(yīng)檢查法蘭盤的表面有無(wú)油漬、污物，有無(wú)劃痕、凹凸不平之處，應(yīng)按前述保持清潔度的方法處理。在法蘭槽的外側(cè)，即與空氣接觸的那一側(cè)涂上一層密封膠，以防潮氣和污物進(jìn)入內(nèi)部。涂密封膠時(shí)，不得使其流入密封環(huán)內(nèi)側(cè)，防止與SF6氣體接觸。檢查密封環(huán)的尺寸是否與密封槽配合，有沒有損傷之處，用過的密封環(huán)不得再使用。檢查都符合要求后，用白布沾無(wú)水酒精將密封環(huán)洗干凈，靠近空氣的那一側(cè)密封槽用密封膠涂抹一層。用兩根定位銷對(duì)準(zhǔn)上、下法蘭螺栓孔插入，然后用吊車徐徐靠攏，一對(duì)法蘭將相遇時(shí)，用四根法蘭螺栓對(duì)稱地插入法蘭孔，用手?jǐn)Q緊螺帽，將其擰平，然后將其余法蘭螺栓插進(jìn)去，用手?jǐn)Q平螺帽，再用固定扳手收緊，最后用力矩扳手緊固，其力矩值應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)規(guī)定。緊固螺栓時(shí)應(yīng)遵循，左、右、上、下再順序地中心對(duì)稱緊固的原則，當(dāng)擰緊二個(gè)及以上螺栓時(shí)螺栓不能一次擰緊，應(yīng)反復(fù)多次，依次緊固最后達(dá)到規(guī)定力矩。如裝有伸縮節(jié)，適當(dāng)調(diào)節(jié)伸縮節(jié)上的螺桿，改變金屬伸縮節(jié)兩法蘭間的距離，以滿足安裝的要求，在安裝調(diào)整結(jié)束后應(yīng)將法蘭里側(cè)的螺母松開。

密封性檢查應(yīng)貫穿于整個(gè)安裝過程中。為了檢查設(shè)備氣室的接頭、閥門、表計(jì)、法蘭面接口等部位的密封性，發(fā)現(xiàn)安裝工藝或密封材料所存在的問題，需要用HALOTECK 檢漏儀對(duì)安裝完畢的GIS 進(jìn)行定性檢漏試驗(yàn)，設(shè)備充氣后，將檢漏儀探頭沿著設(shè)備各連接口表面緩慢移動(dòng)，根據(jù)儀器讀數(shù)或其聲光報(bào)警信號(hào)判斷接口的氣體泄露情況。對(duì)氣路管道的各連接處必須細(xì)致檢查，一般探頭移動(dòng)速度l0mm/s左右為宜。GIS安裝過程中或安裝結(jié)束后，對(duì)每個(gè)有密封件的地方進(jìn)行兩次定性檢查。也可以用塑料薄膜包扎檢漏的方法進(jìn)行檢漏，用SF6氣體檢漏儀檢查所有密封連接部分，通?？刹捎镁垡蚁┧芰喜季植堪e累法測(cè)定，還要結(jié)合經(jīng)常檢查SF6壓力表讀數(shù)來(lái)作為密封性的輔助檢查。氣密性積累時(shí)間通常取24h較為方便，每個(gè)局部包扎倉(cāng)內(nèi)經(jīng)過24小時(shí)的積累所測(cè)值應(yīng)小于34ppm（它完全可以滿足年漏氣率小于1%的要求）。

3 真空度的控制

真空度的要求是繼清潔度、密封性之后的第三個(gè)控制關(guān)鍵，是控制SF6含水量的重要保證措施，它不僅能減少SF6氣體本身的水分，也減少了罐內(nèi)其他物質(zhì)（絕緣體、密封體等）內(nèi)所含的水分。水分對(duì)GIS運(yùn)行的影響關(guān)鍵在于：如果沒有將SF6氣體控制在0℃以下，則在溫度變化時(shí)絕緣體表面會(huì)形成凝露，所附著的水珠和SF6電弧產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成HF等低氟化物，從而導(dǎo)致沿面的絕緣材料和金屬表面劣化。如果將SF6露點(diǎn)的允許值控制在較低值，則在溫度變化時(shí)絕緣體表面凝結(jié)的不是水珠而是冰晶，它對(duì)絕緣性能幾乎沒有影響。

氣室在充氣前必須對(duì)氣室抽真空。通常情況下，一個(gè)模塊為一個(gè)獨(dú)立的氣室。在模塊拼接后，可以立即對(duì)氣室抽真空。氣室真空處理完后，向氣室內(nèi)充入SF6氣體；抽真空能夠充氣過程可以參考廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。抽真空時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查充氣裝置和真空泵設(shè)備狀況，保護(hù)設(shè)備處于良好工作狀態(tài)。關(guān)于抽真空的真空度標(biāo)準(zhǔn)、各階段維持時(shí)間應(yīng)參照各廠家GIS出廠說明。一般要求在充入SF6氣體之前真空度要達(dá)到133Pa，再繼續(xù)抽真空30min。應(yīng)盡量避免在濕度大于80%氣候條件下進(jìn)線GIS安裝，無(wú)法避免時(shí)，為避免水分侵入，抽真空時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些，真空度要求應(yīng)高一些。

為保證GIS設(shè)備安裝質(zhì)量，安裝完成后需更換干燥的吸附劑，盡快進(jìn)行抽真空工作。吸附劑是用來(lái)吸收SF6氣體中的水分，以及在電弧作用下產(chǎn)生的氣態(tài)分解物。GIS組合電器用的吸附劑是合成沸石，是淡棕色的直徑約5毫米的顆粒，吸附劑極容易吸潮，因此安裝在封閉組合電器內(nèi)的吸附劑一定要經(jīng)過烘干處理才可裝入，烘干溫度為200℃，烘干時(shí)間為12小時(shí)，烘干的吸附劑應(yīng)放在密封干燥的容器內(nèi)冷卻到室溫后立即裝入封閉式組合電器內(nèi)。空氣中暴露不得超過10分鐘，如果裝入封閉式組合電器內(nèi)，又不密封，則超過4小時(shí)后應(yīng)重新處理再放入。

抽真空完成后，充入SF6氣體前，每瓶SF6充注前要經(jīng)試驗(yàn)合格后，才能充入GIS。對(duì)GIS各氣室充SF6氣體工作，均應(yīng)確認(rèn)氣室密封良好后方可進(jìn)行。充氣完畢，關(guān)閉進(jìn)氣閥門和鋼瓶減壓閥，每次檢查壓力表，指示是否正常，如無(wú)異常情況盡快回收充氣膠管里的SF6氣體，并將進(jìn)氣口閥門關(guān)閉，充SF6氣體即告結(jié)束。對(duì)氣室充SF6氣體壓力表指示值，應(yīng)根據(jù)各氣室額定要求，并對(duì)照環(huán)境溫度，查表再確定當(dāng)時(shí)應(yīng)充氣的壓力值，其中還應(yīng)考慮加上0.2～0.3公斤/厘米2的測(cè)試泄漏量，以減小二次充氣的工作。

為了保證GIS一次性成功安裝，安裝技術(shù)人員和施工人員要熟悉所安裝GIS的各項(xiàng)技術(shù)要求和安裝要求。根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況編制好有針對(duì)性的施工方案，并對(duì)所有施工人員交底。安裝前，要根據(jù)施工方案做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，如人員組織安排、機(jī)具準(zhǔn)備等。只有充分的準(zhǔn)備，才能保證安裝的順利進(jìn)行。

GIS設(shè)備安裝質(zhì)量的好壞，直接影響著GIS設(shè)備的正運(yùn)行和使用壽命。能否在安裝過程中控制好這三大要素是保證變電站GIS設(shè)備安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。

[參考文獻(xiàn)]

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