變電站GIS設備模塊化安裝技術創(chuàng)新

顧劉魚

（貴州送變電有限責任公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

氣體絕緣全封閉組合電器（GasInsulatedSubstation，GIS）與敞開式設備相比有著極大的優(yōu)越性，目前國內(nèi)90%以上的變電站采用了GIS設備。隨著我國電力工業(yè)“西電東送”戰(zhàn)略的實施及大規(guī)模新能源電站的逐步發(fā)展，GIS設備必然得到廣泛應用[1]。GIS設備安裝工藝質(zhì)量對變電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著舉足輕重的作用，是電力施工企業(yè)質(zhì)量控制的重點之一。GIS設備有著更多、更大及更重的單元組件，在安裝工藝方面要求更高的清潔度和密封性能。根據(jù)這些特點，結合設備安裝要求及以往工程安裝經(jīng)驗，以保證設備安裝質(zhì)量為目標，對GIS設備安裝全過程進行了科學細致的策劃。在經(jīng)過系統(tǒng)整合與施工實踐后，探索總結出GIS設備模塊化安裝技術，可以大大提高工作效率。

1 施工準備

1）組織圖紙會檢，認真審核設計院及制造廠家圖紙，確保各接口一致。2）編制詳細的施工措施，用于指導施工。3）編制質(zhì)量檢驗計劃，避免重要或關鍵工序的檢驗工作被遺漏。4）根據(jù)現(xiàn)場需要對設備進行開箱，開箱時嚴格執(zhí)行開箱驗收程序，做好開箱驗收簽證工作。5）認真進行SF6氣體的驗收及密度繼電器的現(xiàn)場二次校驗工作。6）復核土建專業(yè)給定的中心線及標高是否正確，并嚴格執(zhí)行專業(yè)間交接驗收程序，認真辦理交接簽證。7）將標高引至設備基礎適當?shù)奈恢?，然后用記號筆在基礎表面上將這些線標出，便于各安裝單元就位組合工作中隨時校核中心及標高。8）準備電烘箱、SF6氣體回收裝置等安裝用設備及制作除塵間的材料。9）圈圍施工場地，并沿場地周圍搭設擋風墻。

2 GIS設備組裝

2.1 典型安裝工藝模塊

將設備組裝工序進行逐步細分并把相似工藝提取出來，建立以下典型工藝模塊。

2.1.1 設備開箱

設備開箱后應按照廠家要求進行外觀檢查，并將設備表面清理干凈。

2.1.2 GIS筒內(nèi)表面的處理工藝

清除雜物，擰干沾有無水酒精的白綢布，用其將筒體內(nèi)表面擦干凈；安裝人員進入GIS設備內(nèi)部作業(yè)時應穿著防塵服，作業(yè)時設有專人監(jiān)護，確保人身安全。

2.1.3 環(huán)氧樹脂絕緣件表面的處理工藝

安裝單元內(nèi)所有絕緣件表面都必須進行擦拭，盆式絕緣子從中心導體沿絕緣件表面向外旋轉(zhuǎn)擦拭，支柱式絕緣子由上至下旋轉(zhuǎn)擦拭。擦干凈后還需用沾有無水酒精的干凈白綢布采用同樣的方法擦一遍。

2.1.4 法蘭密封面的處理工藝

用沾有法蘭清洗液的白綢布從上至下將法蘭外圓表面和所有螺孔除去油污，擦干凈；用細砂紙或百潔布沿圓周方向輕砂金屬密封面（槽）多遍。清潔標準為用新的白綢布擦拭金屬密封面（槽），白綢布上不見明顯變色。

按照施工圖紙規(guī)定的型號選擇一個新的密封圈并作如下處理：首先核對密封圈的圖號、規(guī)格是否符合當前裝配的要求；認真檢查密封圈外觀質(zhì)量，用手摸和眼看來判斷，密封圈不應存在劃傷、凸起、起泡等缺陷[2]；用沾有無水酒精的白綢布擦拭干凈；按照制造廠的規(guī)定涂抹密封膠后，立刻把密封圈放入經(jīng)過清潔處理的密封槽內(nèi)；法蘭面處理完畢后及時套上防塵罩保護。

2.1.5 導電連接及法蘭對接

緩慢移動法蘭接近導向棒，同時將導電桿推入電連接內(nèi)，推入時使用人力，不要用“擰緊螺栓”硬壓的辦法，防止損壞絕緣子。當法蘭引入導向棒剩一小空隙時，將對接面掛導電桿的繩子抽出。

擰入固定法蘭的螺栓，并使用力矩扳手按對角線方向來回均勻初擰緊。拆掉導向棒，擰入剩余螺栓。檢查設備及法蘭外觀并復核設備中心及標高無誤后進行螺栓的最終緊固。按制造廠家規(guī)定的力矩進行驗收后，在螺栓頭及法蘭之間用記號筆畫一條細線，表示已經(jīng)緊固完成。

2.1.6 設備臨時固定工藝

在一個安裝單元安裝完成后，需精確核對設備中心及標高，確定無誤后立即進行臨時固定，臨時固定還應遵守以下規(guī)定：1）基礎支撐下方應使用專用調(diào)節(jié)墊板墊實，不得有懸空現(xiàn)象，墊板不得超過三塊。2）采用點焊固定時，應對稱施焊，并將焊點均勻布置在基礎底板的一周，牢固地將基礎底板與預埋件焊接在一起。

2.1.7 氣室干燥處理及充入SF6氣體工藝

1）氣室干燥處理流程如下：將跟隨運輸?shù)姆肿雍Y取出放入烘箱內(nèi)烘烤3 h，溫度控制在350 ℃左右。取出烘烤完畢的分子篩立即裝入氣室內(nèi)部并封閉氣室。對氣室進行抽真空，當真空度小于25 Pa后再連續(xù)抽1 h。停掉真空泵，關閉閥門，保持真空不小于12 h。保持真空期間應每小時記錄一次真空度，并對氣室進行初步檢漏。真空保持及初步檢漏工作結束后繼續(xù)抽真空不小于0.5 h。充入微水小于10×10-6的高純氮氣，靜止24 h后測量微水，合格后充入SF6氣體，若不合格需循環(huán)這一流程。

2）充入SF6氣體工藝流程如下：當氣室干燥處理合格后將內(nèi)部的氮氣排出。根據(jù)裝配圖紙，安裝導氣管及密度表等附件。更換正式的分子篩并立即封閉氣室。對氣室進行抽真空，當真空度小于25 Pa后再連續(xù)抽1 h。充入合格的SF6氣體至0.15 MPa，充氣前應對充氣管路進行干燥處理，并使用過濾器防止SF6氣瓶內(nèi)的雜質(zhì)吹入GIS氣室內(nèi)部。靜止24 h后測量微水，合格后可以充入SF6氣體至額定氣壓，若不合格則需繼續(xù)進行干燥處理。

2.1.8 GIS設備接地

1）GIS設備外殼及附近所有的金屬構件都應可靠接地；GIS設備法蘭間必須安裝專用導流排，端部三相母線外殼之間必須安裝匯流排（短路排）。2）GIS設備外殼接地可以選用電纜、銅排、鋁排等多種方式，其截面積必須符合設計要求，當使用接地電纜連接時必須壓接電纜端子，與設備和地網(wǎng)可靠相連。3）所有接地點都應有明顯的接地標志。4）接線端子用螺栓與接地網(wǎng)可靠連接，并用力矩扳手緊固后做標記。5）接線端子與接地線應做好防腐處理。

2.1.9 密封性試驗

檢漏通常有抽真空檢漏、利用肥皂泡沫檢漏、檢漏儀檢漏、觀察密度表檢漏和包扎檢漏等方法，這些方法都有各自的特點和優(yōu)缺點，在GIS檢漏時應根據(jù)現(xiàn)場實際情況選取2～4種方法綜合使用，互補優(yōu)缺點，多次檢查，以免遺漏。

2.2 典型安裝組合模塊

2.2.1 斷路器安裝及與CT對接

先使用調(diào)節(jié)墊片將預埋件上表面水平高度差調(diào)整為零，用起重機將斷路器吊起離地少許，用倒鏈將斷路器調(diào)整呈水平狀態(tài)，然后將斷路器對準中心后落下。對斷路器進行點檢及設備打開作業(yè)。將斷路器的支架底板與地基預埋件使用點焊工藝臨時固定。CT與斷路器對接應按照以下步驟進行：1）在斷路器將要對接的地方安裝防塵間，CT包裝單元吊入防塵間內(nèi)，對CT進行點檢及設備打開作業(yè)。2）若帶有波紋管，調(diào)整波紋管上下左右四處的長度，使之與設計相符。3）將筒體內(nèi)部清掃干凈。4）對即將連接的兩個法蘭面進行處理，開始CT和斷路器的法蘭對接工作。5）依次進行斷路器的臨時固定、干燥處理及充入SF6氣體、設備接地、氣室檢漏工作。

2.2.2 隔離開關安裝及與CT對接

1）CT側(cè)的對接準備：對CT進行點檢及打開作業(yè)，分別對CT的內(nèi)表面、導體及法蘭密封面進行清理。把清理干凈的導電桿放入CT筒體內(nèi)，使用人力將導電桿插入斷路器側(cè)的電連接內(nèi)，并根據(jù)設計要求控制其插入深度。利用筒體法蘭最上面的兩個孔裝掛繩，調(diào)節(jié)掛繩，使導電桿外圓至法蘭孔邊的距離相等。

2）隔離開關的對接準備：清掃隔離開關及支撐架至干凈無塵，將支撐架裝在隔離開關下面。將隔離開關吊入防塵間內(nèi)，按照工藝要求進行隔離開關的點檢及打開工作。對隔離開關的導體、絕緣件表面和即將連接的法蘭面進行處理。進行隔離開關和CT的法蘭對接工作。

2.2.3 隔離開關與母線對接

將母線支撐預先安裝在設備基礎上面，并調(diào)節(jié)支撐到縮短狀態(tài)。根據(jù)安裝圖紙將母線要對接的一端伸入防塵間內(nèi)，進行母線點檢及設備打開工作。打開隔離開關即將連接的蓋板，調(diào)整電連接及母線導體的尺寸至符合裝配圖紙要求。對隔離開關及母線的導體、絕緣件表面和即將連接的法蘭面進行處理。完成隔離開關和母線的法蘭對接工作，并對母線進行臨時固定。

2.2.4 母線安裝及母線之間對接

為了提高工作效率，縮短高空作業(yè)時間，可以將高位母線的幾段母線預先在地面對接好，成一整體，再吊到規(guī)定位置上安裝。將母線支撐預先安裝在設備基礎上面，并調(diào)節(jié)支撐到縮短狀態(tài)。高位母線的支撐需根據(jù)工藝要求進行臨時固定。進行母線點檢及打開工作。對母線的內(nèi)表面、導體、絕緣件表面和即將連接法蘭面進行處理。進行母線之間的對接工作。依據(jù)裝配圖紙復核母線的中心、標高及支撐的水平、垂直度，調(diào)整支撐架至最佳位置，并保證滑動支撐的軸向自由滑動。在裝配母線伸縮節(jié)時可以微調(diào)伸縮節(jié)來修正母線的軸向及徑向誤差，但不得超過伸縮節(jié)允許的調(diào)節(jié)范圍，調(diào)整完成后立即緊固所有拉桿螺栓。

2.2.5 套管底座安裝及與母線對接

1）在需安裝套管底座的母線接口處安裝防塵間，并將套管底座的支撐架清理干凈后吊入除塵室，依據(jù)裝配圖紙安裝。2）拆開母線端部蓋板。3）對母線的內(nèi)表面、導體、絕緣件表面和即將連接法蘭面進行處理，完畢后套上密封罩。4）將高壓套管底座清理干凈吊入防塵間內(nèi)，對套管底座進行點檢及打開工作。5）對套管底座的內(nèi)表面、導體、絕緣件表面和即將連接法蘭面進行處理。6）用水平尺檢查高壓套管底座的法蘭面X、Y方向，并調(diào)節(jié)高壓套管底座的調(diào)節(jié)墊板和螺栓，使之呈水平狀態(tài)。7）完成套管底座和母線的法蘭對接工作。8）對套管底座和母線的支撐架進行臨時固定。9）進行母線的干燥處理并充入SF6氣體，進行設備接地及氣室檢漏工作。

2.2.6 高壓套管安裝

1）檢查套管。（1）安裝放置套管的水平工作架，把套管吊到水平工作架上。（2）檢查套管內(nèi)氣壓，確定設備密封良好。（3）排出套管的氮氣，并用濕布把套管外擦凈，檢查套管外觀有無損傷。（4）拆去包裝蓋，檢查導電桿、屏蔽套、中間絕緣子有無損傷及是否對中。

2）把套管從水平狀態(tài)吊成垂直狀態(tài)并進行衛(wèi)生清理。（1）在套管的頂端裝設防傾倒專用工裝，再利用吊車將套管從水平狀態(tài)吊成垂直狀態(tài)。清掃套管內(nèi)部。認真清理導體及絕緣件表面，并按照相關規(guī)定進行套管的交接試驗工作。（2）徹底清理法蘭密封面。（3）在套管連接口套上防塵罩。

3）高壓套管與套管底座對接。（1）打開套管底座的上部法蘭。（2）復檢套管底座內(nèi)部的電連接尺寸，將內(nèi)部清理干凈。（3）利用起重機和手拉葫蘆徐徐地將套管靠近高壓套管底座。（4）到達對接口上方約700 mm處停下，進行細微調(diào)整，使套管呈垂直狀態(tài)。（5）先拿去套管的防塵罩，然后拿掉高壓套管底座的防塵罩，注意防止防塵罩上的灰塵落入高壓套管底座內(nèi)部。（6）檢查高壓套管底座對接面和密封圈表面是否清潔無異物和灰塵。（7）把導向棒插入套管法蘭對角線的兩個螺孔內(nèi)。（8）讓套管的中心導體緩慢接近高壓套管底座的電連接，同時將導向棒引入高壓套管底座法蘭的螺孔內(nèi)，并注意套管頂部接線板的方向應朝進線側(cè)。（9）導電桿靠套管自重進入電連接里。不要用“擰緊螺栓”的辦法硬壓進去，以防止損壞里面的部件。（10）最后靠套管自重，使套管的法蘭與高壓套管底座的法蘭貼在一起，完成法蘭間的對接工作。（11）精確調(diào)整高壓套管的垂直度，按照廠家要求將高壓套管底座與底座支撐架緊固。（12）進行套管底座的干燥處理并充入SF6氣體，進行設備接地及氣室檢漏工作。

2.3 典型工藝模塊和安裝組合模塊組合

按照電氣主接線圖的設計要求將典型工藝模塊和安裝組合模塊進行關聯(lián)組合。

3 交流耐壓實驗

1）設備組合工作已經(jīng)全部結束，SF6氣體已充至額定壓力，且微水檢測合格，用于連接PT及避雷器的三通也已施工完畢，用于連接PT及避雷器的法蘭處已安裝臨時保壓罩。2）交流耐壓試驗應在交接試驗及單體調(diào)試完成后進行。3）交流耐壓試驗由電科院進行，施工單位負責配合，應注意做好設備的監(jiān)護及CT二次線的短接工作。

4 PT及避雷器安裝

1）在即將裝配PT或避雷器的GIS三通部位安裝防塵間。2）回收該處內(nèi)部SF6氣體，注入干燥空氣或氮氣至零表壓。3）拆下GIS三通對接口的臨時保壓罩，取下臨時屏蔽頭檢查內(nèi)部電連接是否正常。4）對GIS三通的筒體內(nèi)部、導體表面、絕緣件表面及即將對接的法蘭面進行處理。5）將支撐架外表面清理干凈，吊入防塵間里裝好并調(diào)整到縮短狀態(tài)。6）把PT或避雷器呈水平狀態(tài)吊入防塵間，檢查PT或避雷器并拆下其端部蓋板。7）對PT和避雷器進行現(xiàn)場驗收及交接試驗。8）對PT或避雷器的導體表面、絕緣件表面及即將對接的法蘭面進行處理。9）連同支撐架平移PT或避雷器，使PT或避雷器與GIS三通對接。10）進行PT或避雷器的臨時固定、干燥處理及充氣、設備接地、氣室檢漏等工藝操作。

5 GIS設備安裝注意事項

1）執(zhí)行“一卡一單”制度，即安裝施工時，應按照“工藝卡”操作，一個工序完成后經(jīng)過驗收會簽，方可進入下一步工序；檢查驗收時填寫“質(zhì)量檢查驗收單”，采用邊驗收邊填寫的辦法現(xiàn)場會簽。2）在施工過程中應注意對GIS設備的防護，防止設備被刮傷、蹭漆現(xiàn)象；嚴禁在設備上擺放物料，也不允許使用GIS設備的機構箱、端子箱或匯控柜等電氣箱、柜作為工具箱放置工具、材料等物品。3）在設備吊裝時應采用尼龍吊繩或套有橡膠管的鋼絲繩，且吊具與設備可能相接觸部位應采取保護措施，防止吊繩或吊具損傷設備。4）GIS設備的機構箱、端子箱或匯控柜等電氣箱、柜門應及時關閉，在多雨、潮濕的天氣應按規(guī)定打開空間加熱器。5）高壓套管在安裝后應該纏繞膠板，或使用原包裝保護。6）環(huán)氧樹脂絕緣件表面清理時嚴禁來回擦拭，以免臟的無毛紙污染已擦凈的表面。另外，不得直接用手接觸GIS內(nèi)部絕緣件。7）進行GIS設備內(nèi)表面、導體及環(huán)氧樹脂絕緣件清理時，應做到隨清理隨組裝，若當天未能組裝，第二天需重新清理。8）每天的工作結束后，都應認真檢查GIS設備的所有開口是否使用原運輸堵板封好，GIS設備內(nèi)部是不允許長時間暴露在空氣中的，嚴禁GIS設備“敞口”過夜。9）除塵間內(nèi)的工器具應登記造冊，帶進及帶出GIS設備內(nèi)部的物品均要有記錄，防止有物品遺漏在GIS設備內(nèi)部。10）進入GIS設備內(nèi)部時應穿著防塵服，嚴禁攜帶鑰匙、手機等無關物品入內(nèi)。11）施工單位應嚴格執(zhí)行三級驗收制度，即班組自檢、項目部復檢和公司驗收，驗收合格后及時按相關規(guī)定報監(jiān)理及業(yè)主驗收。

6 結束語

通過GIS設備模塊化施工技術，按照科學的方案、統(tǒng)一的標準執(zhí)行，可以實現(xiàn)現(xiàn)場質(zhì)量安裝、質(zhì)量工藝控制及勞動效率的優(yōu)化組合，使GIS設備的安裝質(zhì)量得到明顯的提高，有效降低因施工因素導致的GIS系統(tǒng)運行發(fā)生故障的可能性，為變電站及電網(wǎng)長期安全穩(wěn)定運行提供了保障，具有良好的社會經(jīng)濟效益。