变电站GIS设备的安装技术

变电站GIS设备的安装技术

摘要: 随着输变电技术的快速发展,GIS设备得到了越来越广泛的应用。在GIS设备越来越多的应用于变电站的同时，GIS设备发生故障的几率也在增加，对电网的安全稳定运行造成一定的影响。本文结合220 kV电站 GIS设备的技术特点和安装难点, 着重叙述在安装过程中遇到的主要问题以及采取的解决办法, 以供同行们参考。

关键词: 变电站；GIS设备； 安装技术

中图分类号：TM411+.4文献标识码：A文章编码：

1概述

某电站发电机电压采用发变组单元接线, 电站以220 kV 一级电压接入电网, 220 kV 出线二回, 预留第三回出线位置。电站采用计算机监控, 按无人值班、少人值守设计。电站220 kV 配电装置采用上海西门子高压开关有限公司生产的8DN9- Ⅱ型252 kV GIS 设备( 双母线接线式) ,是目前世界上此电压等级中结构最紧凑的产品。该设备是用各种不同功能的模块组合在一起, 拼接成一个封闭外壳, 用最少的模块来实现所有回路的连接, SF6 气体作为绝缘和灭弧介质, 操作机构采用弹簧储能操动机构。设备安装主要利用GIS 室内5 t 电动葫芦吊装, GIS 管母线以及220kV 出线设备利用汽车吊吊装, 具体技术参数表一:

表一配电装置技术参数表

2GIS 设备安装

2. 1 施工准备

(1) 按照出厂技术资料和规程规范等有关文件, 了解GIS设备各部件的结构和工作原理, 掌握安装使用说明书中规定的安装要求, 制定施工方案, 并组织施工人员学习, 使每个施工人员了解安装程序、工艺要求及注意事项。

(2) 在GIS 室靠备用出线一侧设置工具间、更衣室和设备零部件存放场地, 用三合板将安装区隔开。

(3) 准备好施工中所需的工器具、材料, 并指定专人负责保管。

(4) 对安装现场进行完全封闭, 严格防尘, 始终保持现场清洁, 减少尘埃, 经常用吸尘器清理现场。

2. 2 设备进点、开箱检查

(1) GIS 设备经长途运输到达安装现场后, 应在吊物孔下面进行开箱检查, 吊出设备后应将包装箱转移, 并将设备表面清扫后, 才能吊入GIS 室内。

(2) 检查设备的外观是否完好无损伤, 零部件、备品备件以及技术资料是否完整、齐全。

(3) GIS 设备经长途运输, 安装前应对设备进行认真检查,检查内容包括: 内部清洁度、电极( 导体和内壁) 的表面粗糙度等, 特别是导电杆的接触面在运输过程中有无磨损, 镀银层有无脱落情况, 触指弹性是否正常。设备安装前需用无水酒精或不脱毛的丝布或纸擦洗, 并用吸尘器进行清扫。

(4) 气密性检查。充气运输的设备运到现场后应检查各气室内的充气压力, 以判断气密情况及绝缘受潮情况。

2. 3 测量放点

(1) 按基础图的坐标测量出断路器、主母线、支母线和每一个置于地面上的元件的中心线, 并用广告粉与粉线弹出中心线。用水准仪测出设备基础的高程与水平, 作为设备安装过程中设备基础调整的参考。

(2) 考虑到GIS 设备进线侧与主变压器采用刚性连接, 安装过程中, 所有的纵横坐标及高程必须严格控制其偏差在±3mm 以内, 并校核主变压器轨顶高程和变压器安装中心线与GIS设备进线侧的高程和中心线是否一致。

2. 4 设备清洗

(1) 绝缘浇注件的表面必须保持很高的清洁度, 所有的金属零部件也必须彻底清洗, 不得附着灰尘及其它微粒。

(2) 先用吸尘器将设备内部附着灰尘及微粒吸干净, 然后采用分析醇、丙酮清洗绝缘浇注件表面, 清洗金属零部件表面只能用分析醇, 清洗材料采用不脱毛的丝布或纸； 清洗过金属表面的材料不能再用来清洗绝缘浇注件, 以免金属粉屑嵌入盆式绝缘子中, 影响其表面绝缘。

2. 5 连接密封面的处理

GIS 设备安装对气密性要求较高, 为控制GIS 设备的漏气量, 各连接密封面的处理特别重要。而现场保证措施主要有O型圈的放置和气体密封胶的正

确使用, 现分别叙述如下:

(1) O 型圈的放置。仔细清洗密封槽和密封面, 检查并确认没有划伤痕迹和附着灰尘； 检查所使用的密封圈的型号规格应符合规定, 不使用过期、老化、变形严重、有伤痕的密封圈。在密封槽内放置规定尺寸的O 型圈, 见图1。

图1O形密封圈的放置

(2) 气体密封胶的使用。在外部空气侧的整个法兰面上薄薄地涂敷1 层气体密封胶, 用以阻止雨水侵入和防锈。气体密封胶涂敷之前要确认法兰面、O 型圈及其密封槽已清洗好且完好无损伤。密封胶涂抹要薄而均匀, 并且不影响密封圈的压缩量, 涂敷后30 min 内应当完成装配。气体密封胶的使用见图2。

图2气体密封胶的使用

(3) 对接法兰面螺栓的连接。用力矩扳手逐个按顺序分级拧紧螺栓, 最后达到规定的力矩值。

2. 6 部件装配

清洗母线筒体内侧、导电杆和绝缘子表面, 按照厂家装配图要求把母线筒体和导电杆连接起来, 完成装配并检验合格后, 再次清洗并检查筒体内部、绝缘子及其它部位, 确认没有遗留杂物、工具及其它物件在筒体内部后, 用密封板或塑料薄膜密封,待设备安装时拆除。

2. 7 间隔设备就位、调整

(1) GIS 间隔设备的安装, 首先将第1 个间隔设备吊装就位, 调整间隔设备的底座, 使其中心位置和高程符合要求, 然后将底座临时点焊固定。按同样的方法依次安装其它间隔设备。

(2) 由于厂家PT 间隔设备能耐受感应电压, 不需要待设备整体耐压过后安装, 只需把避雷器的导电杆取出, 耐压过后再行安装。

(3) GIS 设备就位吊装时应缓慢、平稳, 不得碰撞, 并按产品的技术规定选用吊装器具和吊点, 不得用钢丝绳进行吊装。

(4) GIS 设备对接时, 应平行对接, 不允许有蹩劲。

2. 8 分支母线安装

(1) 按厂家装配图进行管母线和其它元件的组装, 用桥机吊起并使管母线保持平行对接, 让管母线导电杆顺利插入梅花触头, 确保触头接触良好后将分支母线外壳连接起来。

(2) 按厂家编号, 依次安装其它分支母线和套管。

(3) 户外分支母线可利用吊机、土建塔机和自制起吊工具安装。

2. 9 气管路安装

气管路安装前, 应先用干燥氮气吹扫干净, 然后安装好气管路和充气阀。

2. 10 控制柜安装

将控制柜就位, 调整控制柜的水平、垂直偏差符合规范要求后固定牢固。然后敷设电缆, 按设计和厂家接线图完成控制柜的接配线工作。

2. 11 接地系统安装

按厂家图纸要求完成设备间的接地母线, 并按设计要求与接地网可靠连接。

2. 12 抽真空

(1) 在安装过程中, 当气室形成后即可进行气室抽真空和充SF6 气体, 以减少安装的工期。

(2) 施工中必须严格控制SF6 气瓶中水分的含量, 一般对到货的SF6 气抽检其含水量, 必须符合规定。气室充SF6 气体前, 每个气室均要按厂家规定进行抽真空处理。

(3) 抽真空处理是排除气室内水分的主要措施, 抽真空时间愈长, 真空度愈高, 排除气室中水分愈彻底。一般每气室抽真空不少于24 h。抽真空去水分通常有两种方法: 氮洗法和非氮洗法。

(4) 在气室开始抽真空前要更换干燥的吸附剂, 以吸附容器中渗出的水分和SF6 气体的电弧分解物。每个气室内吸附剂的用量一般为气室内SF6 气体重量的1P6～1P10, 吸附剂在使用前应进行活化处理( 干燥) , 放入气室后立即封闭气室, 并在30min 内开始进行气隔室抽真空。

(5) 当抽真空到133 Pa 后, 停止抽真空, 进行真空检漏, 要求在4 h 内起始和最终压力差不超过133 Pa, 若压力升高大于133 Pa, 则需再抽真空到133 Pa 后继续抽真空30 min, 重复上述检漏试验, 以确定是否存在泄漏或采取措施。

根据经验推断, 抽真空时, 真空度达到50 Pa 及以下时, 基本能认定气室不漏气。

2. 13 充SF6 气体

(1) 充气前应用SF6 气体吹扫管路, 充气过程应逐渐打开气瓶阀门, 缓慢地充入SF6 气体至规定气压, 当环境温度不到20e 时, 应按SF6 压力) 温度曲线进行修正。

(2) SF6 气体需要量计算, 每充1 个标准大气压( 20 e 时) 需8. 6 kgPm3 的SF6 气体。

(3) 充气过程中可用检漏仪对气室的各密封面和连接部位进行检测, 如发现漏气应立即停止充气。

(4) 对回收的气体要另作标记, 并测量水分, 不合格的要进行过滤和干燥处理, 合格后才能使用。

(5) 充气时气室内由于气体膨胀而降温, 需经3～12 h 使气室温度与环境温度一致后, 再正式测量压力并调整。充气后气室应静置24 h 以上, 方可测量气体中含水量并调整压力, 定量检测漏气率。

2. 14 SF6 气体检漏、测量水分

(1) 用检漏仪进行定性和定量分析, 当用定量分析时, 年平均漏气率小于1%。

(2) SF6 气体的含水量应在气体充入24 h 后进行测量, 断路器室要求小于150 ppm, 其它气室要求小于300 ppm。

2. 15 现场调整及试验

现场调整及试验包括: 绝缘电阻测试, 主回路电阻测试, 密度继电器校验, 机械操作试验, 联锁试验, CT 试验, VT 试验, LA试验, 主回路耐压试验, 控制回路和辅助回路工频耐压试验, 气室真空状态下禁止对GIS 设备通电做电气试验。

3施工中的难点及主要控制措施

3. 1 进线间隔管母线与主变压器高压套管的接口

原设计是用220 kV 高压充油电缆连接GIS 设备进线间隔与主变压器高压套管, 后经业主同意改为用GIS 管母线连接。GIS管母线与主变压器高压套管的连接采用刚性连接, 安装时通过2 个伸缩节来调节: 1 个在水平段； 1 个在垂

直段, 其调节范围在±3 mm 以内。因此给安装工作带来了难度, 其主要的控制措施如下:

(1) 仔细校核主变和GIS 设备安装图纸, 复核到货设备尺寸与图纸安装的尺寸是否相符；

(2) 精确测量主变和GIS 设备安装中心线和高程；

(3) 严格控制GIS 管母线的安装误差, 在安装过程中应反复测量；

(4) 主变轨道安装时, 其中心线和高程符合要求后才能浇注二期混凝土；

(5) 主变在尾水平台拖运就位时必须控制主变的安装中心线, 拖运就位时可在主变上挂线坠测量。

3. 2 安装环境

GIS 设备安装时, 对现场环境的粉尘、湿度以及连接密封面气密性和容器内清洁、水分含量要求非常高。为不影响容器内的绝缘和避免SF6 气体泄漏, 确保GIS 设备安全运行, 应采取如下措施:

(1) 安装现场应严格防尘、防潮, 始终保持现场清洁, 减少尘埃, 可以采取把组装区和拆包装区隔离、经常用吸尘器清理现场等措施, 力求使室内浮游粉尘浓度小于0. 2 mgPm3 。保持现场通风、干燥, 使安装现场的空气相对湿度小于75%。

(2) 气室分解时, 附近禁止其他作业, 对部件及气室内部用不脱毛的丝布及吸尘器清扫； 法兰连接处用专用不起毛的擦拭纸和且易发挥含水量极小的中性溶剂清洗, 清洗过金属表面的擦拭纸不允许用来擦拭盆式绝缘子表面, 以免金属粉屑嵌入盆式绝缘子中, 影响其表面绝缘。打开的孔口应尽快封闭, 暂不用的孔口和取出的清洗零部件应用干净塑料薄膜及时包扎保护。

(3) 安装人员, 特别是进入容器内工作的人员, 应穿专用的不带纽扣的清洁工作服、鞋、帽, 安装人员带入容器的工器具必须登记, 以防遗留在容器内。

(4) 仔细检查法兰面和密封圈, 保证其无损伤, 并清洁干净； 正确放置密封圈和使用气体密封胶。

(5) 密封面对接时, 应平行对接, 不允许有蹩劲, 防止O 型密封圈脱槽； 用力矩扳手紧固密封面连接螺栓时, 紧固力矩值应符合规定。

(6) 气室更换吸附剂后应立即抽真空, 抽真空时间应不少于24 h。

(7) 新的SF6 气体必须测量其水分, 抽样检验不少于5%,合格后方可充

入气室内。

(8) 气室充入SF6 气体静置24 h 以上, 方可测量气室含水量并调整压力, 定量检测漏气率。

4结束语

要控制好GIS设备的质量, 首先应加强GIS设备的监造工作, 其次, 必须重点加强现场安装过程中的规范管理工作, 强化施工人员的质量控制意识; 另外建设单位或施工监理单位也应加强对GIS设备的安装进行分步和总体验收。 总之, 只有严格加强GIS设备在生产、安装及验收等各环节的管理和控制，才能有效保证GIS设备的质量和安全运行。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。