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GIS 设备安装在变电站施工中的应用探讨

作者：朱一卫日期：2015-03-02 15:13 来源：《电子制作》

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【文章摘要】
本文对变电站中的GIS 设备进行了介绍，详细阐述了变电站施工中GIS 设备的安装技术与调试技术，并对GIS 设备安装的质量控制进行了讨论分析，旨在为变电站施工中GIS 设备的安装提供参考。
【关键词】
GIS 设备；安装；变电站；施工
电网负荷的增加使得电网企业加快了电网的建设，同时也加强了对变电站的施工建设。在变电站的施工中，GIS 设备的安装是施工的重点，GIS 设备的安装质量直接影响着电力系统的运行，因此，在变电站施工中技术人员和施工人员必须做好GIS 设备的安装工作。
1 GIS 设备概述
GIS 设备的全称为气体绝缘金属封闭开关设备，主要应用于电力系统的三相交流高压输电设备。GIS 设备将变电站中的隔离开关、断路器、电压互感器、电流互感器、接地开关、母线、进出线套管电缆终端和避雷器等设备进行优化设计，实现各设备的有机结合，使之成为一个整体，再使用接地金属外壳对其进行封闭，并充入绝缘和灭弧介质SF6 气体，最终组成了封闭式组合电器。该设备结构较小，安装方便，调试周期短，具有较高的可靠性和安全性。此外，GIS 设备的金属外壳接地，避免了无线电和噪音的干扰， GIS 本体采用铝合金外壳，表面涡流损耗较小，因此外壳温度不会受到同流能力的影响。
2 GIS 设备的安装
2.1 安装前的准备工作
为了确保GIS 设备能够一次性安装成功，因此，需要技术人员与施工人员全面了解设备的设计、技术要求和安装要求。并根据施工现场的实际情况编制施工方案。
首先，对施工现场的所有工作人员进行GIS 安装作业指导与电业安全规程等内容的培训。
其次，技术人员按照规定准备技术资料和施工图纸，并做好施工技术交底工作。同时，技术人员应对设备安装过程中可能涉及的问题进行假设，研究相应的解决措施，对施工的每一个环节都做到充足的把握。
第三，每个施工小组在接到技术资料和施工图纸后，应熟悉安装图纸，了解安装的位置，对安装尺寸进行核对，并按照方案的设计合理安排小组人员。每个施工小组负责人还应对安全设备进行检查，保证设备的正常功用。
第四，各个施工小组的负责人应按照相关安全规定对施工现场的设备、设施的性能、运行情况等进行检查，并落实好施工设备的布置场所。检查内容包括组合电器基础性检查、设备的开箱检查和GIS 设备检查等。进行组合电器基础性检查时，相邻基础埋件误差不能超过2mm ；相间标高不能超过5mm、同向标高不能超过2mm ；同相间x，y 轴线误差不能超过1mm 等。设备开箱检查需要核对GIS 型号与设计是否相符，并检查设备各部件是否完好。对GIS 设备的检查，主要检查组合元件、绝缘部件、元件接线端子、紧固螺栓、接地引线、母线、气室以及充气设备是否完好，齐全和清洁。此外，还应对施工所用的吊车、斗车等车辆，进行检查，避免意外的发生。
最后，待施工人员和设备安排好后，对施工现场进行清理，包括对地坪、地沟的清理；在施工场地洒水防止灰尘，待空气静止48 小时后，再进行设备的安装；对导体的加工过程进行检查和控制，避免空心体内死角存有残留物，如毛刺和铝屑等；检查电力GIS 的密封性，确保SF6 气体不会泄露。
2.2 GIS 设备安装
施工人员按照施工的顺序进入设备安装的工作区，按照预定的设备安装顺序进行安装。施工人员使用单梁桥式起重机进行GIS 设备的吊装，需要选择质量过硬的起重机，选择符合产品技术的吊点，并根据GIS 设备的基本数据资料进行基础的预埋。严格按照技术要求选择清洁剂、润滑剂和密封圈等材料，并保证密封槽的清洁和GIS 设备内部的密封性。GIS 设备安装的主要流程为：画地面轴线→间隔就位→模块拼装→气室真空→气室充气→ 二次电缆敷设→接线。
第一步，安装GIS 设备的基础支架。在对支架外观进行检查无机械损伤后，安装设备的基础支架，支架固定螺栓应该牢固，具有良好的接地性，防腐层完整。
第二步，模块拼接。模块拼接包括断路器的安装、隔离开关的安装、电流互感器的安装、阀门安装、SF6 气体密度监控器安装。待模块拼接完成后，采用吸附剂将SF6 和其他分解其他产物的水分除去，然后安装可伸缩的金属外壳。
第三步，模块拼接完成后进行抽气和充气。按照操作说明先对气室进行抽真空，一个模块是一个独立的气室。在气室抽真空后充入SF6 气体，将气体充至150kPa，待气室内的气体均达到150kPa 时，进行第一次检漏，然后再将气体充到额定的压力。通常断路气室气压为700kPa，其他气室为500kPa。同时应避免在设备完成安装前各气室的SF6 气压都被充满到额定压力值。
第四步，GIS 设备导线连接。导线连接前将接线板用钢丝刷清理打毛，可涂一层导电膏。按照设计的力矩值进行法兰螺栓的禁锢。法兰连接是GIS 设备安装的重点技术之一，包括密封面和“O 型”面两种。当密封面具有损伤时，需要先用砂纸将损伤处磨光，待完全清洁后再进行安装；“O 型”面安装前同样要先进行彻底地清洁，然后再将“O 型圈”均匀地压入密封槽。
第五步，GIS 设备接地。要将GIS 基础与主接地线可靠连接，并按照设计图纸和规范进行焊接与螺接点的施工。注意保持接地线接触面的清洁。
3 GIS 设备的调试
GIS 设备安装完成后，需要对GIS 设备进行相应的检测与调试工作，主要包括GIS 筒体探伤检测、主回路电阻测试，气体密度继电器与气密试验，微水含量检查，避雷与接地检查，断路器特性与开关操作试验，二次回路与一次回路绝缘、交流耐压试验，电缆与联调试验等。
3.1 GIS 筒体探伤检测
GIS 筒体探伤检测方法包括磁粉、渗透、超声、射线和常规涡流等检测技术。其中采用涡流检测技术对GIS 筒体焊缝进行检测效果较好，检测GIS 筒体焊缝是否存在裂纹和缺陷。检测时，探头沿着与可能出现缺陷的垂直或者平行的方向移动，选择100kHz 左右的频率进行检测。
3.2 主回路电阻试验
检验电力GIS 设备内部导体连接情况，确保导体连接良好，能够满足额定载流要求。采用直流压降法进行试验，将电流限定为100A（允许误差±3A）。根据出厂试验报告中的模块直流电阻值，对实际测量范围所包含的模块进行累加。测量的数值与实际累计数值之差应小于给定数值的0.2 倍。
3.3 气体密度继电器与气密试验
对GIS 设备进行定性的检漏试验，确保设备的密封性。对SF6 气体的密度继电器接点、继电与压力的关系进行试验。充气前，采用HALOTECK 检漏仪对GIS 设备气室的阀门、接头和法兰面进行密封性检查，在充气完成后，再次使用检测仪对各个连接口进行检漏。检测仪探头移动速度约10mm/s。在GIS 设备安装之后，还应进行两次气密性检查。
3.4 进行微含水量检查
对SF6 气体进行质量检测，确保SF6 气体的绝缘性和纯度。利用微水检漏仪DP19 对各气室的气体进行微含水量测量，根据行业标准DL/T596-1996 的有关规定，断路器灭弧室气室在新装后的含水量应≤ 150ML/L，运行中的含水量应≤ 300μL/ L ；而其他气室新装后微水量应≤ 250ML/ L，运行中含水量应≤ 500ΜL/L。
3.5 避雷与接地检查
确保接地的良好、接地位置正确，保证电流互感器、电压互感器的极性和变比符合标准参数。GIS 设备的避雷器与常规避雷器存在较大的差异，由于避雷器的常规性能试验较难进行，通常在出厂时会在避雷器中安装撞击指示器，设备安装人员能够通过指示器的提示判断避雷器是否损坏。
3.6 断路器特性与开关操作试验
进行GIS 设备断路器调试，确保断路器、隔离开关符合相关的要求。使用500V 兆欧表进行辅助回路和控制回路的绝缘电阻检测，检测值不能小于2MΩ ；断路器操动机构合闸电压应为85%-110%Un ；线圈两端电压应大于额定电压的65%，若小于额定电压的30%，则不予分闸；同时还要确保防跳功能的正常。此外，隔离开关活动时，马达电流分闸时约为1.3A ；而快速接地刀闸活动时，马达电流分闸时约为1.5A ；同时还要对机械性能和电气性能进行检查。
3.7 二次回路与一次回路绝缘、交流耐压、电缆与联调试验
确保回路的绝缘和交流耐压，确定遥控与遥信功能。使用进线套管的加入，对GIS 设备的各个部件施加一次试验电压进行检查；同时在电缆终端完成安装24 小时后，进行电缆头的检验以及就地调试与远方控制试验。
此外，在设备的调试过程中还应该严格按照施工现场的情况，做好监督管理，保证设备安装图纸与土建图纸的一致性；对地基的浇筑严格把关，确保基础间的质量，保证GIS 设备的稳定性；施工人员与技术员要密切配合，合理施工；安装的整个过程需要做到防潮、防尘等工作；调试工作要严格按照有关规定和技术标准来进行。
4 GIS 设备安装质量控制
GIS 设备安装的质量控制十分重要，能够有效的保证设备安装的质量，施工人员对设备安装中的质量控制还应该做到以下两个方面。
4.1 温度补偿伸缩节的质量控制
温度补偿伸缩节的温度补偿性主要能够对冷热温度造成的振动，以及其他情况下产生的位移实现吸收，从而保证设备的安全运行。通常情况下，设备的伸缩节是平衡的，但如果安装时的孔距出现超差和基础不平，就需要施工人员进行伸缩节的调整，保证伸缩节能够正常吸收产生的位移，保证伸缩节不发生变形，确保设备安装的质量。
4.2 控制断路器的油压闭锁
对液压弹簧操作机构进行安装时，施工人员要对操作机构的参数进行测量和测试，其中油压闭锁是安装重点。通常施工设计人员会将油压闭锁设计成重合闸联合合闸形式，然而两者实际上并不能合并使用。如果使用，断路器将发生操作失误，导致液压下降，造成断路器的拒分。因此，施工人员通常要为重合闸增加延时功能，保证重合闸对断路器的控制。
5 结束语
总之，做好GIS 设备的安装与调试，能够确保设备安全可靠的运行，同时也能提高变电站的施工质量。GIS 设备有效的发挥其功能，才能保证供电的高效和可靠。
【参考文献】
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[3] 何泽福. 变电站GIS 设备安装监理工作浅析[J]. 城市建筑,2013,(4)
[4] 雷晓明, 禹波, 龙岩. 浅议电力GIS 设备的安装技术与调试方法[J]. 通信电源技术,2012,(6)
【作者简介】
朱一卫（1970—），男，浙江宁波，工程师，电力系统规划建设、电力系统自动化。