GIS 安裝調(diào)試關(guān)鍵工藝控制點探討

張志芳

(恒光電力建設(shè)有限責(zé)任公司，浙江 嘉興 314033)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力用戶對供電可靠性的要求日益提高。同時，新型變電所綜合自動化系統(tǒng)也對變電所一次設(shè)備的機械、電氣性能提出更高的要求。因此，更多先進的電氣設(shè)備得以在變電所應(yīng)用，其中氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備眾多優(yōu)點而越來越得到廣泛的應(yīng)用，因此氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)的現(xiàn)場安裝調(diào)試日益成為變電所安裝中的中心環(huán)節(jié)。

1 GIS 設(shè)備技術(shù)特點

結(jié)構(gòu)小型化，占地面積少，運行可靠性高，安全性好，杜絕了對外部的不利影響，安裝周期短，維護方便，檢修周期長。

2 GIS 設(shè)備安裝中關(guān)鍵工藝控制點及控制措施

由于GIS 組合電氣設(shè)備的高度集成化、緊湊性，在現(xiàn)場安裝中任何的疏忽都將留下其運行中存在的隱患，嚴(yán)重的將造成設(shè)備和電網(wǎng)事故。根據(jù)多個GIS 變電站安裝經(jīng)驗，在安裝調(diào)試過程中嚴(yán)格把好一下幾關(guān)是關(guān)鍵。

2.1 安裝環(huán)境控制

由于SF6 對于水分和雜質(zhì)極為敏感，對于安裝現(xiàn)場的環(huán)境控制要求極為嚴(yán)格。由于GIS 安裝時需要打開氣室，因此必須注意安裝必須安排在晴朗天氣，空氣濕度小于80%時進行，而且氣室一旦打開必須連續(xù)進行安裝至真空處理，以減少氣室露空時間。戶外安裝時，應(yīng)控制風(fēng)速不大于3 級的情況下進行，必要時在打開氣室的局部范圍內(nèi)設(shè)置遮蔽措施，安全區(qū)域必須控制揚塵等。戶外安裝時應(yīng)確保安裝區(qū)域清潔整齊。安裝人員不得穿戴粗松纖維的工作服和手套，頭發(fā)必須包裹在帽中，并戴口罩。溫度較高時，應(yīng)注意降溫措施，防止施工人員汗水導(dǎo)致水分進入氣室內(nèi)部。

2.2 GIS 組合電氣氣室吸附劑的處理

GIS 組合電氣使用的吸附劑一般為4A型分子篩，不含導(dǎo)電性和介電常數(shù)低的物質(zhì)和粉塵，具有較強的吸附性能，而且能夠耐高溫和電弧沖擊。應(yīng)將吸附劑在真空干燥爐內(nèi)，以200～300oC 的溫度進行烘干，達到12小時烘干時間后，應(yīng)取出并立即裝入氣室，安裝的時間不應(yīng)超過15 分鐘。裝入吸附劑的氣室應(yīng)立即開始進行真空處理，以減少吸附劑與空氣接觸時間。在安裝入吸附劑前，還應(yīng)該對吸附劑進行沉重記錄，以便下次檢修時能進行，當(dāng)增重超過25%時，說明吸附的水分已較多，必須進行再生處理。滅弧氣室的吸附劑不可再生。

2.3 氣室真空處理

安裝完成的氣室應(yīng)立即進行真空處理。抽真空時必須在連接管路中加入逆止閥，并設(shè)專人看護，以防在真空裝置失電時發(fā)生泵油倒吸進氣室的情況發(fā)生。應(yīng)先啟動真空泵，檢查工作正常，再開啟各管路閥門，停泵時應(yīng)先關(guān)閥門再停泵。抽真空達到氣室內(nèi)絕對壓力小于133Pa 后，繼續(xù)維持真空泵運行30 分鐘，停泵并隔離。靜置30 分鐘后讀取氣室絕對壓力值A(chǔ)，再靜置5小時后讀取絕對壓力值B。當(dāng)B-A 的值小于67Pa 時，氣室密封方為合格。封面檢查合格的氣室方可充入合格的SF6 氣體。

在氣室真空處理時，應(yīng)避免出現(xiàn)長時間使得盆式絕緣子一側(cè)為額定工作氣壓，而另一側(cè)為高度真空的情況，避免對盆式絕緣子產(chǎn)生機械損傷。必要是，應(yīng)將額定氣壓側(cè)的氣體壓力降低至50%額定壓力以下。

2.4 外殼接地

由于GIS 組合電氣內(nèi)部采用密集型布置，導(dǎo)體間以及導(dǎo)體與金屬外殼間電氣距離很小，在內(nèi)部發(fā)生擊穿的情況下，巨大的接地電流將通過接地線引致接地網(wǎng)。而且，由于GIS 組合電氣的筒體采用環(huán)型的密閉金屬材料，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生不對稱故障是，由于磁感應(yīng)原理，將在筒體上產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓，致使設(shè)備損壞或者人身觸電。因此，對于接地的工藝具有相當(dāng)高的要求。采用GIS 組合電氣的變電站一般宜采用銅質(zhì)的接地網(wǎng)，以減少總的接地電阻值。而且所有連接殼體與接地網(wǎng)的連接線也必須采用銅質(zhì)材料。由于各氣室間存在盆式絕緣子以及橡膠密封圈，各筒體間也必須設(shè)置跨接的銅排，跨接銅排的截面積應(yīng)與主接地網(wǎng)相同。GIS 組合電氣的接地采用多點接地的方式，具體接地點設(shè)置的多少和位置應(yīng)按照廠家和設(shè)計的要求進行。

2.5 主回路電阻測試

主回路電阻測試在GIS 的安裝中至關(guān)重要，因為試驗不僅可以檢測各模塊間觸頭接觸的完好性，而且可以核對主母線相位的正確性，對于全封閉的組合電器來說，相位正確性和聯(lián)接可靠性尤為重要，工程實際中曾經(jīng)發(fā)生過因相位聯(lián)接錯誤或者導(dǎo)體聯(lián)接不當(dāng)引起的返工。生產(chǎn)廠家一般會提供GIS 內(nèi)部各種連接部位的標(biāo)準(zhǔn)接觸電阻值。應(yīng)在GIS 拼裝時逐段進行回路電阻測試，這樣可以在拼裝過程中就能及時發(fā)現(xiàn)接觸不良的部位并進行處理。分段測試結(jié)果應(yīng)不得大于該測試段廠家提供的各連接處的標(biāo)準(zhǔn)接觸電阻值之和。拼裝完成后，還應(yīng)進行整套回路電阻的測試，當(dāng)然，測試值不得大于理論計算值。

必須特別注意的是，正在進行真空處理的氣室嚴(yán)禁進行回路電阻測試。這是因為當(dāng)氣室內(nèi)部處于亞真空狀態(tài)時，內(nèi)部的介質(zhì)強度非常低，即使加上幾十伏的電壓，也有可能造成在盆式絕緣子表面上留下放電的痕跡，當(dāng)GIS 投入正常運行后，這些放電的痕跡將成為絕緣薄弱點，引發(fā)故障。因此，在安裝中進行分階段的回路電阻測量時，必須進行仔細(xì)的檢查，避免出現(xiàn)對真空氣室進行測量情況的發(fā)生。

2.6 耐壓試驗

由于SF6 氣體具有優(yōu)越的絕緣性能，使得GIS 組合電氣能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。GIS 組合電氣采用接地的鋁合金外殼為主，在工作氣壓下，GIS 組合電氣內(nèi)部導(dǎo)電體之間或者導(dǎo)體與接地外殼間的間隙很小。而且，由于其高度的工廠集成化生產(chǎn)，關(guān)鍵部件都預(yù)裝在筒體內(nèi)部運達現(xiàn)場，很可能由于在運輸內(nèi)部部件發(fā)生位移，或者現(xiàn)場安裝過程中帶入細(xì)小雜質(zhì)，這都將影響其內(nèi)部電場分布情況。而且相對瓷絕緣的部件，GIS 組合電氣內(nèi)部斷路器斷口中存在的不易察覺的毛刺和雜質(zhì)都很可能引起異常放電和擊穿。因此，現(xiàn)場耐壓試驗是檢驗GIS 組合電氣性能和現(xiàn)場安裝工藝水平的最后一道防線。

根據(jù)交接試驗規(guī)程，現(xiàn)場耐壓為出廠耐壓試驗電壓的80%。以110 千伏GIS 組合電氣為例，主回路的耐壓試驗程序和方法應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定進行，耐壓試驗所加電壓為出廠試驗電壓的80%，既230kV*80%=184Kv，加壓時間一分鐘；試驗應(yīng)在全部充氣工作完成24小時后進行，避雷器及壓變不一同進行耐壓試驗，出線高壓電纜在完成接入GIS 工作后一同進行試驗；試驗前應(yīng)測量回路絕緣電阻，結(jié)果良好。

試驗加壓方法如下：以3kV/s 的升壓速度將試驗電壓升高到額定運行電壓63.5kV，持續(xù)1 到3 分鐘，觀察GIS 設(shè)備及試驗設(shè)備無異常，再將試驗電壓升高到184kV，并在該電壓下持續(xù)1 分鐘；以上述方法分別進行每相試驗。

圖示如下：

通過耐壓試驗合格的GIS 組合電氣運行投入運行。

但是，耐壓試驗并不能發(fā)現(xiàn)GIS 設(shè)備存在的隱患。投入運行的GIS 不光耐受工頻電壓，還有可能承受雷擊過電壓和操作過電壓。GIS 內(nèi)部SF6 氣體的擊穿電場強度對于不同電壓其擊穿電場強度是不一樣的。對于同軸圓柱電極系統(tǒng)中的SF6 氣體的50%擊穿電壓的經(jīng)驗計算公式為：

其中，P 為氣室壓力，d 為電氣間隙距離（mm）,β為電場利用系數(shù)，而A 和B 分別為不同的常數(shù)，因電壓波形的不同而不同，如下表：

?

由此可見，不同的電壓，乃至不同的電壓極性，都將導(dǎo)致?lián)舸╇妷喊l(fā)生不同。而且GIS內(nèi)部不同的缺陷隱患對于不同的電壓波形具有不同的靈敏度。工頻交流電壓對于發(fā)現(xiàn)SF6 氣體受潮、雜質(zhì)、金屬粒子引起的絕緣擊穿很敏感，能及時發(fā)現(xiàn)，而對于金屬表明的劃痕、導(dǎo)體表明的狀態(tài)不良等靈敏度不高，不容易發(fā)現(xiàn)。因此，我們不能指望通過工頻耐壓試驗來發(fā)現(xiàn)GIS 內(nèi)部存在的全部問題。在安裝過程中，加強各類工藝控制，提高安裝質(zhì)量，是保證GIS 設(shè)備安全運行的重要保障。

4 結(jié)束語

以上僅從GIS 現(xiàn)場安裝調(diào)試的角度分析了其中一些關(guān)鍵的工藝和質(zhì)量控制點，并且通過分析表明現(xiàn)場耐壓試驗僅能局部反映安裝完成的GIS 設(shè)備的整體質(zhì)量和安裝工藝。同時也表明，只有嚴(yán)把現(xiàn)場安裝工藝關(guān)，確保各個環(huán)節(jié)均嚴(yán)格按照規(guī)程和作業(yè)指導(dǎo)書進線，才能從源頭上保障GIS 安全順利地投入運行。希望本文的粗淺總結(jié)能為電力建設(shè)單位的同人提供參考，作引玉之石。

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