GIS设备现场安装工艺与质量控制

任东峰

(西安西电高压开关有限责任公司，陕西 西安 710018)

随着电力工业及电网建设的迅速发展，对电力设备的性能要求越来越高。体积小巧、操作方便、结构简单且长期使用可靠性高的气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)[1]需求量逐年增多。电网的稳定安全运行直接受到GIS设备安全性能的影响，而GIS设备的现场安装与调试是影响其质量的重要环节，该环节的质量直接关系到GIS设备日后的运行安全以及寿命等。因此，确保GIS 设备现场安装质量，对于提高变电站供电可靠性、电网运行安全稳定性、经济效益以及降低检修成本都具有重大的现实意义。

1 GIS设备现场安装工艺

GIS设备现场安装通常以某一间隔作为基准，依次从左到右或从中间到两边铺开。准备工作完成后，首先进行划线及基础检查工作，然后按照所划线的间隔及母线的中心线进行各间隔本体的就位和安装，最后安装进出线部分。安装流程图如图1所示。

1.1 GIS设备安装前的储存

原则上，GIS设备的机构箱、装配单元、SF6气体配管、仪表、液压油、备件等部件，如果不能马上进行安装，都必须在有保护设施的地方储存。为了保证GIS设备状态良好，应在户内储存。当不可能在户内储存时，应满足以下要求：

1)存放地必须高出地面至少150mm；

2)必须用篷布完全盖住，并用绳子绑好，保证通风良好；

3)每月目视检查一次储存状况，以防潮、防盗、防损伤。

短期存储少于6个月，每个运输组件(装配单元、外壳、瓷套等)应将气室内SF6气体压力保持在约0.05MPa，对于无法充入SF6气体的气室内需装入储存用的吸附剂。若由于某种原因导致运输组件不密封，应首先确认泄漏的准确部位并进行修复，然后更换吸附剂以清除设备的湿气。机构单元和控制单元应进行保护，要防潮、防尘、防磕碰，并放在户内保存。

长期存储6个月及以上，要仔细检查运输组件是否有由湿气、灰尘和生锈而造成的损坏。如果发现任何损坏，应对设备进行修理，对于打开气室维修的，必须及时更换吸附剂。对设备重新抽真空后，再重新充入储存时要求的气体。

1.2 现场安装注意事项

GIS设备现场安装时应注意以下事项：

1)吊装设备前必须确认起重设备，如吊车、吊绳、吊环等的起重能力及产品自重，禁止盲目作业；

2)不要对产品施加外力或重击套管、管路、箱体等部位；

3)安装过程中要特别小心，防止灰尘、杂质和潮气进入GIS本体内部；

4)为防止杂质进入本体内部，清理后的导体、壳体等应立即安装，外露部分要用塑料布包覆；

5)对于暂时不安装的壳体、管路等，切勿将保护盖板取下；

6)O形圈种类不能混淆，要分类存放，区别使用；

7)O形圈在使用前要检查其外表面，不能有划伤；

8)不能直接由气瓶向气室内充SF6气体，应经过减压阀减压后将SF6气体充入GIS设备内；

9)在进行返修作业时，必须确认SF6气体已回收，且SF6气体为负表压，才能松开盖板或法兰的螺栓连接，法兰、盖板拆除时，其紧固螺栓必须沿圆周方向对角均匀松动后，再依次拆除；

10)气体回收后，进行GIS壳体内部的安装时，必须对内部氧气浓度进行检测(氧气浓度应大于18%)，必要时采取换气措施，否则不能进行内部作业；

11)进行壳体内部作业必须有专人监护；

12)进行高空作业必须使用安全带，且必须有专人监护；

13)螺栓紧固时，用力矩扳手按标准进行紧固作业，紧固后用记号笔作标记。

1.3 现场调试注意事项

GIS设备现场调试时应注意以下事项：

1)真空状态或抽真空过程中不能用摇表、万用表、电阻仪等进行测量作业；

2)测定真空度时，必须按要求操作有关阀门；

3)在没有充入SF6气体之前，断路器只能用手动专用操作工具进行低速操作；

4)断路器现场调试完毕，投入使用前，必须将防慢分销插入操动机构内；

5)对于电流互感器，在GIS各项试验中，只要一次导体有电流通过，二次回路不能开路；

6)电压互感器的压力释放装置保护盖板，按其背面标签要求，在投入使用前必须拆除(防爆装置方能正常工作)。

2 GIS现场安装关键点与质量控制措施

由于 GIS设备质量、体积都较大且安装精度要求较高, 因此在现场装配过程中，需要严格把关，不能有任何一点疏漏，否则将造成安全隐患, 严重情况下会使GIS设备和电网发生故障。为了避免GIS设备因现场安装造成的质量事故，在GIS设备现场安装过程中应对GIS设备的安装洁净度、安装精度、密封性与气室内SF6微水含量等几方面进行重点管控[2]。

2.1 洁净度

GIS设备内部空间狭小，在高电压环境下，即便是内部极少量的灰尘、杂物、金属碎屑以及微量纤维都会使GIS设备的绝缘性能降低，从而造成设备的局部放电。GIS设备气室内部杂物的主要来源为安装时现场环境中的杂物进入到GIS气室内部，因此为了保证GIS气室内部的洁净度，必须严格控制安装现场的环境，具体的控制措施有：

1)GIS设备安装必须在设备基础、预埋件、电缆沟槽等设施完工后进行。施工作业区附近无灰尘产生，保证窗户、孔洞等密封良好，配备专用的换气装置。

2)GIS设备安装区(防尘室)周边5m范围内若有产生灰尘的地面(有露土地面)，则需铺清洁塑料布或彩条布。

3)GIS设备安装区出入口必须安排专人值守，入口处设置“非工作人员不得入内”以及“严禁吸烟”告示牌，进入GIS设备安装区必须更换工作鞋或戴鞋套。

4)GIS设备安装区相对湿度≤80%，与变压器、电抗器、出线套管连接处的母线在阴雨、风沙天气不允许装配；当相对湿度高于80%时，必须将湿度降至80%以下才允许进行设备的安装，与变压器、电抗器、出线套管连接的母线在阴雨、风沙天气不允许进行安装作业。

2.2 设备安装的精度

GIS设备的安装精度要求较高，主要包括GIS设备的水平度和轴线偏差以及导电杆插入导体座的吻合程度等。如果GIS设备中各组件安装的水平度和轴线偏差较大，有可能会带来导体接触不可靠、密封程度不足以及绝缘子开裂等一系列问题。因此在设备安装前，需要利用经纬仪来进行测量，以保证每个间隔(4个角位置)基础预埋件的地面水平允许最大偏差在2mm以内，所有安装尺寸的允许最大偏差在3mm以内，同时划好GIS设备横向和纵向轴线，吊装GIS设备时，应使用吊线锤将GIS设备在预先画好中心线上精确定位，定位误差小于1mm。对于导体的安装，在安装前应检查导体表面是否存在缺陷，如划伤和毛刺等，以及在插接中是否卡涩，并且全面检查导电杆插入的深度和接触点的吻合程度。结束后，需要测量各个元件的回路电阻，确保测量值小于出厂时设置值的120%。

2.3 设备的密闭性

GIS设备的密闭性是保证其绝缘的一个关键因素，GIS 设备发生致命故障的原因往往是由于SF6气体泄漏造成的。在设备的安装过程中应该始终对设备密封性进行监控。设备的密封性主要依靠产品安装过程中密封面的安装工艺来保证，具体的控制措施有：

1)安装时旧的密封圈应该给予更换，对于清洁剂以及密封胶等材料的使用，应该严格按照产品技术规范的要求进行。

2)安装时应使用工业洁净纸、酒精对待安装法兰面、密封槽、密封面、密封圈等进行仔细清理。

3)安装过程中的螺栓紧固，应先按对角线预紧固，然后再用力矩扳手进行最终紧固。

4)安装完成后应进行密封性检查，采用局部包扎法，在正常的周围空气温度下，各气室充以额定压力的SF6气体，用塑料薄膜包扎各密封面，边缘用胶带粘贴密封，放置24h，用SF6检漏仪测量包容区的气体浓度，一般测试2～6个点。产品年漏气率应小于0.5%。

2.4 气室SF6微水含量控制

GIS设备的绝缘性能会因SF6气体[3]微水含量过高而受到影响，水与SF6气体会在电弧作用下生成氢氟酸等有害物质，使GIS设备材料被腐蚀。GIS气室内部的水分除了SF6新气自身携带少量水分以外，还包括在充气以及设备安装过程中引入的水分，鉴于这几个水分来源，GIS气室SF6微水含量控制具体的措施有：

1)安装过程中要特别小心潮气进入GIS本体内部，对于暂时不安装的壳体、管路等，切勿将保护盖板取下。

2) 如果要现场打开气室，则应该将吸附剂重新安装，而且符合要求。打开包装后必须立即装入气室, 安装的时间不应超过2h。

3)为了减少SF6的含水量，需要对其进行抽真空处理，该方法除了能减少SF6气体本身携带的少量水分, 还可以减少罐体内其他物体(密封件、绝缘件等)内所含的水分。抽真空时抽到67Pa后继续抽0.5h以上，停泵静止30min后，测量真空度，放置5h后，再次测量真空度，前后两次测量真空度差值应小于67Pa。

4)GIS设备内充入SF6气体时，首先应对SF6气体的水分含量进行检测，其含量应小于0.005‰。

3 结束语

GIS设备的整体安装工艺要求非常高，且非常复杂，主要包括设备的安装环境以及设备本身的质量，特别是需要安装人员有着较高的技能水平，因为安装的整个流程是由安装人员控制的。安装过程中对安装的洁净度、精度、密封性及微水含量进行严格的管控，可提高GIS设备的安装质量，保证其可靠运行。

[1] 白宇涛. GIS设备安装质量控制要点[J]. 电力自动化设备, 2007, 27(3): 124-126.

[2] 胡翔宇. 浅谈特高压变电站 GIS 安装质量控制[J]. 中国新技术新产品, 2017(16): 87-88.

[3] 马婧珺. GIS设备中SF6气体分解影响因素分析[J]. 科技创新与应用, 2017(9): 212.