淺談惡劣環(huán)境條件下GIS安裝質(zhì)量控制

劉中山

（四川電力送變電建設(shè)公司，四川 成都 610000）

1 概述

氣體絕緣金屬封閉組合電器GIS設(shè)備是將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、母線等設(shè)備經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后組合成一個封閉的整體，注入SF6氣體進行絕緣封閉。因此，GIS設(shè)備的故障率只有常規(guī)設(shè)備的20%-40%。然后，正是由于其封閉性特點造成一旦GIS設(shè)備損壞，其故障地位及檢修周期甚為復(fù)雜，修復(fù)時間長、經(jīng)濟損失大。相關(guān)資料統(tǒng)計和經(jīng)驗表明，GIS設(shè)備的故障多發(fā)生在新設(shè)備投運1年之內(nèi),一般第1年運行時,設(shè)備故障率為0.53次/間隔,而第2年則下降到0.06次/間隔，以后趨于平穩(wěn)。就其故障原因分析，源于制造廠造成的故障約占GIS總故障的26%，源于安裝施工造成的故障約占GIS總故障的40%、源于設(shè)計造成的故障約占GIS總故障的7%、源于其他原因造成的故障約占GIS總故障的27%。由此可見，GIS配電裝置在安裝過程中的質(zhì)量控制是保證GIS設(shè)備正常投入運行，降低GIS故障率的關(guān)鍵因素。

在地形地貌較差的地區(qū)，變電站的設(shè)計建設(shè)面積受限，一般場地較小，GIS設(shè)備則因其占地面積小、可靠性高的優(yōu)點常被選用。但此類地區(qū)環(huán)境多為氣候惡劣、風沙大的偏遠地區(qū)，因而GIS設(shè)備的安裝質(zhì)量控制將成為工作的重點。

500kV色爾古變電站500kV系統(tǒng)采用蘇州阿?，m高壓電氣開關(guān)有限公司生產(chǎn)的GIS組合電器。由于色爾古所在地區(qū)環(huán)境氣候惡劣、風沙大，設(shè)備安裝時在防風、除塵技術(shù)方面提出更高的要求。

2 GIS設(shè)備安裝前期準備

2.1 GIS設(shè)備安裝流程

準備工作→設(shè)備基礎(chǔ)畫線→設(shè)備就位→電流互感器安裝（法蘭對接）→隔離開關(guān)安裝（法蘭對接）→出線分支母線及套管安裝（法蘭對接）→抽真空及撿漏→充SF6氣體至終壓→SF6含水量測試→回路電阻試驗→耐壓試驗→安裝完畢。

2.2 相關(guān)環(huán)節(jié)的準備措施

① 設(shè)備基礎(chǔ)準備

GIS在安裝前要打掃干凈GIS安裝平臺，保證安裝作業(yè)時無灰塵、無積水。

② 安裝工器具準備

專用工器具需準備齊備，包括氣體回收裝置、真空泵、充氣裝置、吸附劑烘箱、微水測量儀、SF6氣體檢漏儀等設(shè)備均應(yīng)處于良好的備用狀態(tài)。

③ 設(shè)備轉(zhuǎn)運準備

GIS設(shè)備轉(zhuǎn)運安排應(yīng)與GIS設(shè)備安裝順序及實際進度相協(xié)調(diào)一致，配合恰當。仔細核對裝箱清單和裝配圖紙，做到箱號、包裝圖號、設(shè)備名稱一一對應(yīng)。不盲目轉(zhuǎn)運設(shè)備，避免造成場地擁擠，設(shè)備堆集如山，安裝秩序混亂等現(xiàn)象。

④ GIS設(shè)備基礎(chǔ)測平

GIS基礎(chǔ)采用預(yù)埋槽鋼，要求基礎(chǔ)預(yù)埋件高程誤差為：每間隔基礎(chǔ)預(yù)埋件水平最高和最低差不超過2mm，所有尺寸最大允許偏差為±3mm；條形基礎(chǔ)不均勻沉降≤5mm；如果預(yù)埋槽鋼沉降嚴重變形厲害，則必須對預(yù)埋槽鋼進行處理，把變形控制在誤差范圍內(nèi)。

⑤ GIS設(shè)備基礎(chǔ)劃線

基礎(chǔ)劃線采用經(jīng)緯儀和鋼卷尺等測量工具進行。按照GIS平面布置圖和GIS基礎(chǔ)圖中注明的尺寸，將斷路器中心線，主母線中心線及各個間隔中心線單獨繪制出來。測量始終應(yīng)采用同一把鋼卷尺進行。

⑥ GIS設(shè)備開箱

GIS設(shè)備運輸時通常充有約0.05Mpa的SF6氣體，或者是在大氣條件下帶吸附劑運輸和儲存。在開箱檢查時，要記錄好各密封單元氣室的充氣壓力值，以便查驗設(shè)備是否存在泄漏。

3 GIS設(shè)備安裝質(zhì)量控制點

3.1 GIS安裝環(huán)境的要求

GIS設(shè)備安裝時有三大安裝問題：起吊方式、設(shè)備基礎(chǔ)的預(yù)埋方式以及設(shè)備清潔，其中保持GIS設(shè)備高清潔是設(shè)備總裝和現(xiàn)場安裝的最首要任務(wù)。

工程所在地一年四季大風頻繁、塵土飛揚，每日下午當?shù)仫L速在7米/秒以上的時間占全年的80%以上，這將嚴重影響GIS設(shè)備的起吊和除塵工作，促使GIS設(shè)備安裝有效作業(yè)時間嚴重縮短，對設(shè)備安裝質(zhì)量和工程工期要求造成嚴重影響。

圖1 組裝棚、儲物間示意圖

圖2 防塵棚迎風側(cè)視圖

封閉氣室里的高純度SF6氣體性能穩(wěn)定，絕緣強度和滅弧能力極高，如果塵埃、水分如果在組裝時進入開關(guān)設(shè)備內(nèi)部，形成的污染沉積在支持件的表面，將大大降低絕緣體表面的閃絡(luò)電壓，造成GIS組合電器運行不可靠，甚至出現(xiàn)安全事故?，F(xiàn)場GIS組合電器施工，要充分考慮到設(shè)備組裝過程中對周圍環(huán)境質(zhì)量的控制。

3.2 環(huán)境清潔度控制

在安裝過程中，空氣的清潔度對GIS設(shè)備的質(zhì)量威脅很大，在安裝過程中要嚴格控制揚塵，可采取在安裝前第一次清潔時應(yīng)在場地灑水并用水揩凈，在空氣靜止48h后才開始安裝。在風沙較大時，應(yīng)停止周邊其他作業(yè)，安裝設(shè)備周圍搭設(shè)簡易塑料棚等措施。對開罐的設(shè)備要用塑料薄膜及時進行封閉。同時對現(xiàn)場GIS安裝工作安排如下：

①遇5級及以下風力時，為一般安全作業(yè)時間。

②遇5級以上8級以下風力時，停止起重吊裝、高空作業(yè)，其他施工作業(yè)必須采取可靠防風措施方可進行。

③遇8級及以上風力時，應(yīng)停止所有戶外施工作業(yè)。

3.3 環(huán)境濕度的控制

在安裝過程中，空氣濕度大容易造成GIS設(shè)備受潮，造成充填的SF6氣體微水含量超標，影響到GIS設(shè)備的絕緣水平。GIS設(shè)備開罐安裝時應(yīng)選擇晴朗、氣溫較高的天氣進行，環(huán)境相對濕度應(yīng)小于50%。

3.4 設(shè)備內(nèi)部清潔

GIS筒體內(nèi)部、澆注絕緣件和金屬零部件必須保持很高的清潔度，不得附著灰塵及其它微粒，需采用吸塵器進行清掃，并選用高純度酒精進行清洗。

澆注絕緣件表面清洗應(yīng)采用無毛紙或棉布，用高純度酒精將無毛紙或棉布沾濕后進行擦拭，所有清洗過金屬表面的無毛紙或棉布不得進行絕緣件的擦拭，絕緣件只能使用潔凈的無毛紙或棉布。零部件的最終清洗也只能采用第一次使用的無毛紙或棉布。

導(dǎo)電桿等導(dǎo)體可采用研磨紙或黃銅刷子去除其表面氧化層、毛刺和劃痕，并用丙酮進行清洗，減小接觸電阻，減少放電現(xiàn)象。

3.5 GIS密封工藝質(zhì)量控制措施

在GIS裝配時如果有一根短發(fā)落入密封面，則會造成嚴重的漏氣現(xiàn)象，塵埃粒度直徑為0.02mm時，將會產(chǎn)生0.5ml（一個大氣壓）／min的漏氣量。根據(jù)GIS設(shè)備廠家規(guī)定，年漏氣量不得大于1%。為保證GIS組合電器年漏氣量指標和密封持久穩(wěn)定的施工質(zhì)量，在組裝時應(yīng)該嚴格控制密封面的精度，嚴格控制設(shè)備密封裝配的安裝工藝。

①拆下密封面保護罩后，應(yīng)檢查密封表面粗糙度，檢查是否有磕碰損傷。如果是輕微損傷，用細砂紙仔細打磨，如果情況嚴重，必須更換新件。

②檢查密封圈有無制造質(zhì)量問題，如果有變形、開裂、損傷等現(xiàn)象，必須更換。

③用無毛紙蘸酒精仔細擦洗封面，密封槽和密封圈。

④密封圈規(guī)格尺寸必須與法蘭密封槽相符合。

⑤對裝法蘭時，要注意確保密封圈不被擠出。

⑥在外部空氣側(cè)的整個法蘭面上涂敷一層氣體密封膠，用于阻止雨水的浸入和防銹。在應(yīng)用氣體密封膠前，確認法蘭面無任何清洗溶劑的沉淀物（特別是分隔表面上的酒精）。在氣體密封膠變硬前應(yīng)當完成裝配。

⑦在涂敷氣體密封膠之前要確認密封圈及其密封槽清潔，無損傷。

⑧氣體密封膠不得與其它潤滑脂混合，裝配后去除多余的氣體密封膠

⑨GIS所有電氣試驗合格，無漏氣的情況下，還要對各法蘭結(jié)合縫隙涂抹防水膠。

⑩GIS法蘭連接螺栓，部分導(dǎo)體連接螺栓必須使用力矩扳手進行緊固，螺栓緊固需符合要求標準。

3.6 GIS抽真空和SF6氣體充填

GIS抽真空和SF6氣體充填，直接影響GIS的電氣絕緣性能與機械滅弧性能，是保證GIS組合電器施工質(zhì)量的又一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

①抽真空

在GIS各元件形成獨立封閉氣室，回路電阻測試合格，且更換吸附劑后，即可進行抽真空，將GIS氣室的真空度抽至133帕，并做好抽真空記錄。

抽真空到133帕以下后，應(yīng)繼續(xù)抽30分鐘。然后關(guān)閉氣體入口閥門進行真空泄漏試驗，要求在4小時內(nèi)起始和最終的壓力差不超過133帕。如果壓力升高大于133帕，則需要重新抽真空到133帕，并維持抽真空時間30分鐘，重復(fù)進行真空泄漏試驗，以確定是否存在泄漏。

②SF6氣體充填

抽真空合格后，向氣室充注SF6氣體，采用氣瓶經(jīng)氣體減壓器充注到額定SF6氣體氣壓（20℃）。充氣或補氣前用SF6氣體清除氣管中的空氣（充氣管路連接時，先擰緊SF6氣體鋼瓶處，GIS設(shè)備連接處不擰緊，微開SF6氣體鋼瓶閥門，GIS設(shè)備連接處應(yīng)有氣體噴出，5秒鐘后邊噴氣邊緊固GIS設(shè)備連接處，以達到排除充氣管道中的空氣或潮氣的目的）。

3.7 吸附劑更換的注意事項

GIS組合電器抽真空前必須更換吸附劑，吸附劑不能在雨中或濕度大于90%時更換。吸附劑極易受潮，因此安裝在GIS氣室內(nèi)的吸附劑一定要經(jīng)過烘干處理才可裝入，烘干溫度為280℃，烘干時間為24小時，烘干的吸附劑在空氣中暴露時間不得超過60分鐘。吸附劑裝入GIS氣室后，應(yīng)盡可能快地抽真空，如若超過4小時后都還未抽真空，則需對吸附劑重新進行烘干處理。

4 防風除塵解決方案

在惡劣環(huán)境條件下，為按期保質(zhì)地完成GIS安裝工作，必須從改變工作環(huán)境入手而進行研究，以下是500kV色爾古變電站GIS安裝過程中試用的一些針對性措施，希望能夠拋磚引玉，激起大家的靈感，提出更加經(jīng)濟、有效的質(zhì)量控制措施。

4.1 搭建組裝棚及儲物間

在GIS安裝場地相鄰的預(yù)留場地搭建一個組裝棚（無頂棚），專門用于散件的組裝（預(yù)裝），再將組裝好的散件吊裝到GIS安裝平臺上進行連接。

①場地地面硬化，先將地面進行場地平整，然后鋪設(shè)軟木紙；

②儲物室及工具間使用活動板房材料搭建，高度為3米，橫向兩側(cè)及中間分別設(shè)置4根φ16鋼筋和2cm厚鋼板組成的預(yù)埋件，預(yù)埋件埋入地下1m以上。板房本體結(jié)構(gòu)中鋼梁、柱采用加密、加強設(shè)計，骨架采用10×10×0.25cm方鋼，與基礎(chǔ)預(yù)埋件焊接牢固，房頂加設(shè)3根扁鋼固定牢固，增加整體剛度。板房四周采用φ8纜風繩與地錨進行拉接，增加抗風性能；

圖3 緊急防塵防雨圖

圖4 移動防塵棚使用圖

③GIS部件組裝棚采用立柱和骨架采用40mm直徑的熱鍍鋅鋼管搭設(shè)，連接采用鐵質(zhì)扣件，四個方向內(nèi)外均采用鋼管斜撐，四周用帆布加紗窗防塵網(wǎng)包圍，房頂不加頂蓋，便于吊車吊裝。如圖1、圖2。

分析：

①地面平整硬化后，會避免組裝棚內(nèi)部人員走動時產(chǎn)生灰塵，這是防塵棚內(nèi)部組裝部件必要的保證。由于在預(yù)留場地上進行，場地平整后鋪設(shè)軟木紙，既經(jīng)濟又迅速，也便于恢復(fù)清理。

②儲物間采用板房搭建，搭設(shè)結(jié)構(gòu)牢固，又加用纜風繩拉接，

經(jīng)現(xiàn)場試用，可完全抵御9級以下大風，滿足該地區(qū)工作要求。內(nèi)部采用貨架堆放工具、材料，可以保證工具、材料免受風吹雨淋。搭建時間短，成本低。

③GIS部件組裝棚采用扣件式鋼管腳手架搭設(shè)，四方內(nèi)外均搭設(shè)鋼管斜撐，迎風側(cè)鋼管斜撐加裝擋風板，裝拆方便，搭設(shè)靈活，經(jīng)濟簡單，可重復(fù)使用。腳手架四周搭設(shè)帆布用于防風防塵，再采用紗網(wǎng)在內(nèi)層包圍，經(jīng)試用防風沙效果在8級大風以下時可達到90%，可使工程施工期間大部分下午1-6點鐘的GIS安裝工作時間不再受風沙影響。另外，在遇到突然下雨等情況時，腳手架頂部可迅速拉設(shè)塑料布進行緊急防塵防雨，如圖3。

4.2 制作移動防塵棚

制作移動防塵棚，用于在GIS部件在地面上合平臺上法蘭盤開蓋和對接時使用。

材質(zhì)采用40×4×4熱鍍鋅角鋼，采用上層焊接，下層螺栓連接方式，每個支架腳部焊接一個帶剎車的車輪。當在法蘭盤封端蓋打開或?qū)訒r使用，使用時四周用白色透明塑料薄膜覆蓋，頂部塑料薄膜按需求設(shè)置，如圖4。

分析：

法蘭盤封端蓋打開或?qū)訒r采用，固定方便，搭設(shè)速度快，搭設(shè)完成后四周使用透明塑料薄膜覆蓋，可以形成一個封閉的空間，防止灰塵進入，防塵效果較好，成本低，拆卸方便。

結(jié)語

經(jīng)以上針對性防風防塵措施現(xiàn)場試用，四川阿壩州500kV色爾古變電站GIS設(shè)備安裝工期從原計劃風沙天氣下的6個月縮短到了5個月，工期提前了一個月，不僅節(jié)約了時間，減少了人力，也保證了GIS設(shè)備的安裝質(zhì)量。

GIS安裝工作在遇到風沙惡劣環(huán)境時無法正常進行，在惡劣環(huán)境條件下，不僅需對工藝步驟進行把關(guān)，還需對工作環(huán)境進行控制。只有控制措施到位，才能夠保證在惡劣環(huán)境下GIS設(shè)備的安裝質(zhì)量。

[1]GB/50147-2010電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規(guī)范[S].

[2]工程建設(shè)標準強制性條文-電力工程部分[Z]（2011版）.