微正壓與環(huán)境控制技術(shù)在GIS設(shè)備安裝中的應(yīng)用研究

劉 軍，肖 遙，王震海

（1.國網(wǎng)安徽省電力公司，安徽 合肥 230009；2.國網(wǎng)安徽省電力公司建設(shè)分公司，安徽 合肥 230071）

0 引言

近年來，氣體絕緣全封閉組合電器（Gas Insulated Switchgear，以下簡稱GIS設(shè)備）的應(yīng)用越來越廣泛，其應(yīng)用能大大減少變電站征地面積，降低建設(shè)成本，而且GIS設(shè)備運(yùn)行可靠、操作安全性高、維護(hù)工作量小、檢修周期長，是未來電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展方向。

GIS設(shè)備是變電站最重要的設(shè)備之一，該設(shè)備的安全運(yùn)行不僅與產(chǎn)品的自身質(zhì)量有關(guān)，安裝設(shè)備時(shí)環(huán)境的濕度、空氣質(zhì)量等也非常重要。相關(guān)研究表明，約40%的GIS設(shè)備故障問題與安裝時(shí)質(zhì)量控制不嚴(yán)有關(guān)［1］。

國內(nèi)主流GIS設(shè)備生產(chǎn)廠家對安裝環(huán)境都有明確要求，一般為：無雨雪、溫度 10～25℃、環(huán)境濕度≤80%、粉塵度≤20 CPM。安裝過程中，空氣濕度過大、空氣中粉塵度過大，都會(huì)導(dǎo)致部分部件絕緣強(qiáng)度降低，影響GIS設(shè)備的安全運(yùn)行。所以GIS安裝時(shí)，優(yōu)化安裝環(huán)境，非常重要。

在上述要求中，粉塵度的控制最為困難。在目前的條件下，GIS安裝過程中普遍存在粉塵度難以控制等問題。本文探索使用微正壓與環(huán)境控制技術(shù)構(gòu)建GIS設(shè)備安裝環(huán)境控制系統(tǒng)，同時(shí)搭建環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，確保GIS在低濕度、低粉塵度的環(huán)境下安裝。

1 GIS設(shè)備安裝環(huán)境控制系統(tǒng)

為達(dá)到GIS安裝環(huán)境條件，可采取隔離粉塵、抑制粉塵、清除粉塵等方式減少粉塵量，結(jié)合保持安裝環(huán)境微正壓、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測等措施，保證安裝環(huán)境在要求范圍內(nèi)。

1.1 隔離粉塵

對變電站內(nèi)GIS安裝區(qū)域采取臨時(shí)封閉措施，搭建圍墻對施工區(qū)域進(jìn)行隔離，GIS本體對接前對安裝區(qū)域及周圍道路進(jìn)行清掃和灑水，安裝區(qū)域外可配備移動(dòng)式降塵噴霧機(jī)定期對工作區(qū)周圍空氣降塵。GIS安裝期間，對GIS區(qū)域四周設(shè)置圍欄，布置密布網(wǎng)。在安裝區(qū)域周圍采用鋼管及扣件搭設(shè)圍欄，通過防塵圍網(wǎng)將安裝區(qū)域與周圍場地隔離，達(dá)到擋塵的效果。

1.2 抑制粉塵

GIS安裝前，對設(shè)備區(qū)域內(nèi)非基礎(chǔ)區(qū)域進(jìn)行硬化處理，設(shè)備區(qū)域四周敷設(shè)密實(shí)防塵網(wǎng)，防止地面灰塵上揚(yáng)，達(dá)到抑塵的效果。

500 kV及以下變電站工程的戶外GIS設(shè)備布置，絕大部分為“一字型”成列布置，對接面大多在同一平面上。針對此種情況，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，如表1所示，可以在GIS兩側(cè)鋪設(shè)軌道搭建拼裝可移動(dòng)式防塵棚，實(shí)現(xiàn)全方位隔塵，如圖1所示。防塵棚內(nèi)底部鋪設(shè)地板革，防止基礎(chǔ)灰塵進(jìn)入防塵棚內(nèi)，而且每天進(jìn)行清掃。

水泥窯協(xié)同處置垃圾技術(shù)實(shí)際上是垃圾焚燒技術(shù)（機(jī)械爐排爐技術(shù)、流化床技術(shù)、熱解氣化技術(shù)、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)）中的一種，是將水泥窯生產(chǎn)水泥熟料的過程與固體廢棄物處理的過程結(jié)合到一起，使二者的優(yōu)勢能夠互補(bǔ)，提高水泥生產(chǎn)效率與廢棄物處理效果。與傳統(tǒng)的焚燒處理方法不同，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)在利用廢棄物熱值的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)U棄物中殘存的難以熱分解的物質(zhì)固定在生產(chǎn)的水泥之中，減少這些物質(zhì)在環(huán)境中滲出的可能性[1]。

表1 防塵棚類型及比較

圖1 拼裝可移動(dòng)式防塵棚示意圖

1.2.1 拼裝可移動(dòng)式防塵棚參數(shù)

防塵棚長寬高選擇原則如下：

長度：保證GIS對接面施工安裝要求。

寬度：大于等于GIS基礎(chǔ)寬度。

高度：大于等于GIS設(shè)備就位后最大高度，并留一定裕度。

1.2.2 硬化方案

假設(shè)防塵棚及附屬設(shè)施質(zhì)量為M，軌道長度為L，寬度為D，并考慮一定安全裕度A，則防塵棚及附屬設(shè)施對地面的荷載為：

因此，在選擇硬化方案時(shí)，承載力應(yīng)大于等于P1值。

1.3 清除粉塵

在防塵棚設(shè)置更衣室及風(fēng)淋過渡間，施工及外來人員需穿防塵服及戴防塵帽，穿鞋套經(jīng)風(fēng)淋過渡間處理后方可進(jìn)入防塵棚內(nèi)，防止外部灰塵進(jìn)入防塵棚內(nèi)。配備空氣凈化器，對防塵棚內(nèi)實(shí)時(shí)除塵，棚內(nèi)安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對GIS安裝過程進(jìn)行監(jiān)測，達(dá)到控塵的效果。

2 微正壓技術(shù)

微正壓系統(tǒng)是通過干燥空氣發(fā)生器，在相對封閉的空間內(nèi)持續(xù)補(bǔ)充干燥氣體，保證防塵棚內(nèi)空氣壓力始終保持在微正壓狀態(tài)。微正壓系統(tǒng)還能同時(shí)降低環(huán)境濕度。

干燥空氣發(fā)生器廣泛適用于變壓器、電抗器等大型電力設(shè)備檢修時(shí)供應(yīng)干燥空氣［3］。將微正壓系統(tǒng)應(yīng)用在GIS安裝中，在防塵棚內(nèi)配備干燥空氣發(fā)生器，持續(xù)補(bǔ)充干燥氣體，保持安裝環(huán)境微正壓狀態(tài)，進(jìn)一步保障防塵棚內(nèi)濕度、粉塵度在達(dá)標(biāo)范圍內(nèi)。

假設(shè)干燥空氣發(fā)生器供氣量為 Vg（m3／h），防塵棚長寬高分別為a、b、c，因密閉不嚴(yán)導(dǎo)致的防塵棚空氣泄漏為 α（m3／h），施工準(zhǔn)備時(shí)間為 t，微正壓值取MPP（大氣壓力與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓比值）。根據(jù)氣體狀態(tài)方程：PV=nRT（P是指理想氣體的壓強(qiáng)，V為理想氣體的體積，n表示氣體物質(zhì)的量，T則表示理想氣體的熱力學(xué)溫度，R為理想氣體常數(shù)），氣體壓強(qiáng)與氣體物質(zhì)的量成正比：P=（RT／V）n。

干燥空氣發(fā)生器供氣量為 Vg（m3／h）應(yīng)滿足：

3 GIS安裝環(huán)境監(jiān)測

GIS安裝過程中要保證環(huán)境參數(shù)時(shí)刻在達(dá)標(biāo)范圍內(nèi)，因此在防塵棚內(nèi)采用環(huán)境參數(shù)在線監(jiān)測裝置，主要包括粉塵濃度測定儀、干濕溫度計(jì)，對防塵棚內(nèi)的粉塵度、溫濕度等參數(shù)進(jìn)行全面的監(jiān)測，便于安裝人員實(shí)時(shí)掌握監(jiān)測棚內(nèi)環(huán)境，隨時(shí)調(diào)整干燥空氣發(fā)生器等機(jī)器輸出參數(shù)。具體環(huán)境控制流程如圖2所示。

圖2 環(huán)境控制流程圖

4 GIS安裝環(huán)境控制與監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用效果分析

在某變電站中應(yīng)用文中所提的GIS安裝環(huán)境控制與監(jiān)測系統(tǒng)。

將GIS安裝工區(qū)臨近區(qū)域進(jìn)行隔離，并進(jìn)行清掃灑水處理。

根據(jù)GIS設(shè)計(jì)圖及廠家提供的圖紙，按照選擇要求，防塵棚的外形尺寸選擇結(jié)果為：長度8 m，寬度9 m，高度 5.1 m。

經(jīng)計(jì)算與統(tǒng)籌規(guī)劃，硬化方案為C30混凝土在地面硬化10cm，且安裝完成后在硬化面上鋪設(shè)石子。

4.1 使用微正壓與環(huán)境控制技術(shù)前后對比

采用標(biāo)智GM1360A電子溫濕度計(jì)對防塵棚內(nèi)外的濕度進(jìn)行測量，結(jié)果如圖3所示。

圖3 濕度變化對比圖

采用P-5L2C粉塵儀對防塵棚內(nèi)外的粉塵度進(jìn)行測量，結(jié)果如圖4所示。

圖4 粉塵度變化對比圖

從上述圖形中可以看出：文中所采取的控制措施能有效降低粉塵度和濕度，且能保持在要求范圍內(nèi)。

4.2 微正壓與環(huán)境控制技術(shù)實(shí)施后GIS設(shè)備安裝質(zhì)量提升

此變電站工程HGIS及GIS安裝均采用拼裝式移動(dòng)防塵棚，安裝過程中環(huán)境控制效果良好，施工過程便捷，均一次通過耐壓試驗(yàn)和啟動(dòng)帶電試驗(yàn)，并且運(yùn)行安全穩(wěn)定。

5 結(jié)束語

本文對GIS設(shè)備安裝方法進(jìn)行了研究，系統(tǒng)地提出了應(yīng)用微正壓與環(huán)境控制技術(shù)的GIS無塵化安裝控制方法。該方法已在安徽省內(nèi)電網(wǎng)建設(shè)中得到應(yīng)用，有效地提高了GIS設(shè)備安裝質(zhì)量工藝水平，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。