GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝與質(zhì)量控制

任東峰

(西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710018)

隨著電力工業(yè)及電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，對(duì)電力設(shè)備的性能要求越來越高。體積小巧、操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且長(zhǎng)期使用可靠性高的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(gas insulated switchgear,GIS)[1]需求量逐年增多。電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行直接受到GIS設(shè)備安全性能的影響，而GIS設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試是影響其質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的質(zhì)量直接關(guān)系到GIS設(shè)備日后的運(yùn)行安全以及壽命等。因此，確保GIS 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，對(duì)于提高變電站供電可靠性、電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)效益以及降低檢修成本都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝

GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝通常以某一間隔作為基準(zhǔn)，依次從左到右或從中間到兩邊鋪開。準(zhǔn)備工作完成后，首先進(jìn)行劃線及基礎(chǔ)檢查工作，然后按照所劃線的間隔及母線的中心線進(jìn)行各間隔本體的就位和安裝，最后安裝進(jìn)出線部分。安裝流程圖如圖1所示。

1.1 GIS設(shè)備安裝前的儲(chǔ)存

原則上，GIS設(shè)備的機(jī)構(gòu)箱、裝配單元、SF6氣體配管、儀表、液壓油、備件等部件，如果不能馬上進(jìn)行安裝，都必須在有保護(hù)設(shè)施的地方儲(chǔ)存。為了保證GIS設(shè)備狀態(tài)良好，應(yīng)在戶內(nèi)儲(chǔ)存。當(dāng)不可能在戶內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：

1)存放地必須高出地面至少150mm；

2)必須用篷布完全蓋住，并用繩子綁好，保證通風(fēng)良好；

3)每月目視檢查一次儲(chǔ)存狀況，以防潮、防盜、防損傷。

短期存儲(chǔ)少于6個(gè)月，每個(gè)運(yùn)輸組件(裝配單元、外殼、瓷套等)應(yīng)將氣室內(nèi)SF6氣體壓力保持在約0.05MPa，對(duì)于無法充入SF6氣體的氣室內(nèi)需裝入儲(chǔ)存用的吸附劑。若由于某種原因?qū)е逻\(yùn)輸組件不密封，應(yīng)首先確認(rèn)泄漏的準(zhǔn)確部位并進(jìn)行修復(fù)，然后更換吸附劑以清除設(shè)備的濕氣。機(jī)構(gòu)單元和控制單元應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，要防潮、防塵、防磕碰，并放在戶內(nèi)保存。

長(zhǎng)期存儲(chǔ)6個(gè)月及以上，要仔細(xì)檢查運(yùn)輸組件是否有由濕氣、灰塵和生銹而造成的損壞。如果發(fā)現(xiàn)任何損壞，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行修理，對(duì)于打開氣室維修的，必須及時(shí)更換吸附劑。對(duì)設(shè)備重新抽真空后，再重新充入儲(chǔ)存時(shí)要求的氣體。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝注意事項(xiàng)

GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1)吊裝設(shè)備前必須確認(rèn)起重設(shè)備，如吊車、吊繩、吊環(huán)等的起重能力及產(chǎn)品自重，禁止盲目作業(yè)；

2)不要對(duì)產(chǎn)品施加外力或重?fù)籼坠?、管路、箱體等部位；

3)安裝過程中要特別小心，防止灰塵、雜質(zhì)和潮氣進(jìn)入GIS本體內(nèi)部；

4)為防止雜質(zhì)進(jìn)入本體內(nèi)部，清理后的導(dǎo)體、殼體等應(yīng)立即安裝，外露部分要用塑料布包覆；

5)對(duì)于暫時(shí)不安裝的殼體、管路等，切勿將保護(hù)蓋板取下；

6)O形圈種類不能混淆，要分類存放，區(qū)別使用；

7)O形圈在使用前要檢查其外表面，不能有劃傷；

8)不能直接由氣瓶向氣室內(nèi)充SF6氣體，應(yīng)經(jīng)過減壓閥減壓后將SF6氣體充入GIS設(shè)備內(nèi)；

9)在進(jìn)行返修作業(yè)時(shí)，必須確認(rèn)SF6氣體已回收，且SF6氣體為負(fù)表壓，才能松開蓋板或法蘭的螺栓連接，法蘭、蓋板拆除時(shí)，其緊固螺栓必須沿圓周方向?qū)蔷鶆蛩蓜?dòng)后，再依次拆除；

10)氣體回收后，進(jìn)行GIS殼體內(nèi)部的安裝時(shí)，必須對(duì)內(nèi)部氧氣濃度進(jìn)行檢測(cè)(氧氣濃度應(yīng)大于18%)，必要時(shí)采取換氣措施，否則不能進(jìn)行內(nèi)部作業(yè)；

11)進(jìn)行殼體內(nèi)部作業(yè)必須有專人監(jiān)護(hù)；

12)進(jìn)行高空作業(yè)必須使用安全帶，且必須有專人監(jiān)護(hù)；

13)螺栓緊固時(shí)，用力矩扳手按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行緊固作業(yè)，緊固后用記號(hào)筆作標(biāo)記。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試注意事項(xiàng)

GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1)真空狀態(tài)或抽真空過程中不能用搖表、萬用表、電阻儀等進(jìn)行測(cè)量作業(yè)；

2)測(cè)定真空度時(shí)，必須按要求操作有關(guān)閥門；

3)在沒有充入SF6氣體之前，斷路器只能用手動(dòng)專用操作工具進(jìn)行低速操作；

4)斷路器現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試完畢，投入使用前，必須將防慢分銷插入操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)；

5)對(duì)于電流互感器，在GIS各項(xiàng)試驗(yàn)中，只要一次導(dǎo)體有電流通過，二次回路不能開路；

6)電壓互感器的壓力釋放裝置保護(hù)蓋板，按其背面標(biāo)簽要求，在投入使用前必須拆除(防爆裝置方能正常工作)。

2 GIS現(xiàn)場(chǎng)安裝關(guān)鍵點(diǎn)與質(zhì)量控制措施

由于 GIS設(shè)備質(zhì)量、體積都較大且安裝精度要求較高, 因此在現(xiàn)場(chǎng)裝配過程中，需要嚴(yán)格把關(guān)，不能有任何一點(diǎn)疏漏，否則將造成安全隱患, 嚴(yán)重情況下會(huì)使GIS設(shè)備和電網(wǎng)發(fā)生故障。為了避免GIS設(shè)備因現(xiàn)場(chǎng)安裝造成的質(zhì)量事故，在GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中應(yīng)對(duì)GIS設(shè)備的安裝潔凈度、安裝精度、密封性與氣室內(nèi)SF6微水含量等幾方面進(jìn)行重點(diǎn)管控[2]。

2.1 潔凈度

GIS設(shè)備內(nèi)部空間狹小，在高電壓環(huán)境下，即便是內(nèi)部極少量的灰塵、雜物、金屬碎屑以及微量纖維都會(huì)使GIS設(shè)備的絕緣性能降低，從而造成設(shè)備的局部放電。GIS設(shè)備氣室內(nèi)部雜物的主要來源為安裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的雜物進(jìn)入到GIS氣室內(nèi)部，因此為了保證GIS氣室內(nèi)部的潔凈度，必須嚴(yán)格控制安裝現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，具體的控制措施有：

1)GIS設(shè)備安裝必須在設(shè)備基礎(chǔ)、預(yù)埋件、電纜溝槽等設(shè)施完工后進(jìn)行。施工作業(yè)區(qū)附近無灰塵產(chǎn)生，保證窗戶、孔洞等密封良好，配備專用的換氣裝置。

2)GIS設(shè)備安裝區(qū)(防塵室)周邊5m范圍內(nèi)若有產(chǎn)生灰塵的地面(有露土地面)，則需鋪清潔塑料布或彩條布。

3)GIS設(shè)備安裝區(qū)出入口必須安排專人值守，入口處設(shè)置“非工作人員不得入內(nèi)”以及“嚴(yán)禁吸煙”告示牌，進(jìn)入GIS設(shè)備安裝區(qū)必須更換工作鞋或戴鞋套。

4)GIS設(shè)備安裝區(qū)相對(duì)濕度≤80%，與變壓器、電抗器、出線套管連接處的母線在陰雨、風(fēng)沙天氣不允許裝配；當(dāng)相對(duì)濕度高于80%時(shí)，必須將濕度降至80%以下才允許進(jìn)行設(shè)備的安裝，與變壓器、電抗器、出線套管連接的母線在陰雨、風(fēng)沙天氣不允許進(jìn)行安裝作業(yè)。

2.2 設(shè)備安裝的精度

GIS設(shè)備的安裝精度要求較高，主要包括GIS設(shè)備的水平度和軸線偏差以及導(dǎo)電桿插入導(dǎo)體座的吻合程度等。如果GIS設(shè)備中各組件安裝的水平度和軸線偏差較大，有可能會(huì)帶來導(dǎo)體接觸不可靠、密封程度不足以及絕緣子開裂等一系列問題。因此在設(shè)備安裝前，需要利用經(jīng)緯儀來進(jìn)行測(cè)量，以保證每個(gè)間隔(4個(gè)角位置)基礎(chǔ)預(yù)埋件的地面水平允許最大偏差在2mm以內(nèi)，所有安裝尺寸的允許最大偏差在3mm以內(nèi)，同時(shí)劃好GIS設(shè)備橫向和縱向軸線，吊裝GIS設(shè)備時(shí)，應(yīng)使用吊線錘將GIS設(shè)備在預(yù)先畫好中心線上精確定位，定位誤差小于1mm。對(duì)于導(dǎo)體的安裝，在安裝前應(yīng)檢查導(dǎo)體表面是否存在缺陷，如劃傷和毛刺等，以及在插接中是否卡澀，并且全面檢查導(dǎo)電桿插入的深度和接觸點(diǎn)的吻合程度。結(jié)束后，需要測(cè)量各個(gè)元件的回路電阻，確保測(cè)量值小于出廠時(shí)設(shè)置值的120%。

2.3 設(shè)備的密閉性

GIS設(shè)備的密閉性是保證其絕緣的一個(gè)關(guān)鍵因素，GIS 設(shè)備發(fā)生致命故障的原因往往是由于SF6氣體泄漏造成的。在設(shè)備的安裝過程中應(yīng)該始終對(duì)設(shè)備密封性進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)備的密封性主要依靠產(chǎn)品安裝過程中密封面的安裝工藝來保證，具體的控制措施有：

1)安裝時(shí)舊的密封圈應(yīng)該給予更換，對(duì)于清潔劑以及密封膠等材料的使用，應(yīng)該嚴(yán)格按照產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行。

2)安裝時(shí)應(yīng)使用工業(yè)潔凈紙、酒精對(duì)待安裝法蘭面、密封槽、密封面、密封圈等進(jìn)行仔細(xì)清理。

3)安裝過程中的螺栓緊固，應(yīng)先按對(duì)角線預(yù)緊固，然后再用力矩扳手進(jìn)行最終緊固。

4)安裝完成后應(yīng)進(jìn)行密封性檢查，采用局部包扎法，在正常的周圍空氣溫度下，各氣室充以額定壓力的SF6氣體，用塑料薄膜包扎各密封面，邊緣用膠帶粘貼密封，放置24h，用SF6檢漏儀測(cè)量包容區(qū)的氣體濃度，一般測(cè)試2～6個(gè)點(diǎn)。產(chǎn)品年漏氣率應(yīng)小于0.5%。

2.4 氣室SF6微水含量控制

GIS設(shè)備的絕緣性能會(huì)因SF6氣體[3]微水含量過高而受到影響，水與SF6氣體會(huì)在電弧作用下生成氫氟酸等有害物質(zhì)，使GIS設(shè)備材料被腐蝕。GIS氣室內(nèi)部的水分除了SF6新氣自身攜帶少量水分以外，還包括在充氣以及設(shè)備安裝過程中引入的水分，鑒于這幾個(gè)水分來源，GIS氣室SF6微水含量控制具體的措施有：

1)安裝過程中要特別小心潮氣進(jìn)入GIS本體內(nèi)部，對(duì)于暫時(shí)不安裝的殼體、管路等，切勿將保護(hù)蓋板取下。

2) 如果要現(xiàn)場(chǎng)打開氣室，則應(yīng)該將吸附劑重新安裝，而且符合要求。打開包裝后必須立即裝入氣室, 安裝的時(shí)間不應(yīng)超過2h。

3)為了減少SF6的含水量，需要對(duì)其進(jìn)行抽真空處理，該方法除了能減少SF6氣體本身攜帶的少量水分, 還可以減少罐體內(nèi)其他物體(密封件、絕緣件等)內(nèi)所含的水分。抽真空時(shí)抽到67Pa后繼續(xù)抽0.5h以上，停泵靜止30min后，測(cè)量真空度，放置5h后，再次測(cè)量真空度，前后兩次測(cè)量真空度差值應(yīng)小于67Pa。

4)GIS設(shè)備內(nèi)充入SF6氣體時(shí)，首先應(yīng)對(duì)SF6氣體的水分含量進(jìn)行檢測(cè)，其含量應(yīng)小于0.005‰。

3 結(jié)束語

GIS設(shè)備的整體安裝工藝要求非常高，且非常復(fù)雜，主要包括設(shè)備的安裝環(huán)境以及設(shè)備本身的質(zhì)量，特別是需要安裝人員有著較高的技能水平，因?yàn)榘惭b的整個(gè)流程是由安裝人員控制的。安裝過程中對(duì)安裝的潔凈度、精度、密封性及微水含量進(jìn)行嚴(yán)格的管控，可提高GIS設(shè)備的安裝質(zhì)量，保證其可靠運(yùn)行。

[1] 白宇濤. GIS設(shè)備安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2007, 27(3): 124-126.

[2] 胡翔宇. 淺談特高壓變電站 GIS 安裝質(zhì)量控制[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品, 2017(16): 87-88.

[3] 馬婧珺. GIS設(shè)備中SF6氣體分解影響因素分析[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2017(9): 212.