GIS 设备无尘化安装的防尘措施研究

刘金柱，孙 斌，陈怡光，庞孝乐，张 迪，王国瑞

（河南送变电建设有限公司，河南 郑州 450000）

0 引 言

随着电网建设的飞速发展，变电站建设数量越来越多、规模越来越大。气体绝缘开关（Gas Insulated Switchgear，GIS）设备因占地面积小、可靠性高、安全性强、维护工作量小以及电磁辐射少等优点被广泛应用于各种电压等级的变电站。但是，安装GIS 组件进行现场开盖、内检及对接作业时，对环境要求很高，特别是在雾霾污染比较严重的地区，必须采用专门的防尘设施，才能保证对接部分的安装质量。国家电网有限公司对GIS 的无尘化安装从2015 年前后的特高压工程开始应用，逐步推广至500 kV 及以下电压等级工程。根据《国网基建部关于进一步加强GIS 设备现场安装质量管控的通知（基建安质〔2020〕46 号）》要求以及国家电网有限公司输变电工程标准工艺（变电工程电气分册）内容加快推进GIS 安装无尘化、标准化作业，保证GIS 所有开盖、内检、连接作业均在防尘要求内，强化GIS 安装无尘化措施要求[1,2]。

1 变电站中的GIS 设备

1.1 GIS 的概念

GIS 将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器以及电流互感器等，经优化设计有机地组合成一个整体。这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体。根据安装地点GIS 设备一般分为室内式和室外式。

1.2 GIS 的特点

（1）小型化。由于GIS 采用绝缘性能卓越的SF6气体作为绝缘和灭弧介质，减小了设备空间，缩小了占地面积，从而实现了变电站的小型化。

（2）可靠性较强。由于带电部分全部密封于惰性SF6气体空间，增强了GIS 的可靠性。此外，GIS具有优良的抗地震性能。

（3）安全性好。GIS 的带电部分密封于接地的金属壳体内，因此没有触电危险。同时，SF6气体为不燃烧气体，因此无火灾危险。此外，带电部分以金属壳体封闭，对电磁和静电实现屏蔽，且噪声小，抗无线电干扰能力强。

（4）安装周期短。为实现小型化，可在出厂前进行整机装配和试验合格后，以单元或间隔的形式运达现场，从而缩短现场安装工期。

（5）维护方便，检修周期长。由于GIS 的结构布局合理，系统先进，延长了产品的使用寿命，检修周期长，维修工作量小。同时，GIS 为小型化，离地面较近，方便日常维护保养。

1.3 GIS 的安装

GIS 在安装和对接过程中，环境问题易导致GIS出现质量问题，从而引起后续GIS 产生放电。在设备投运前进行耐压试验时，放电会造成GIS 内部SF6气体纯度降低，产生杂质，造成设备返工，从而影响工期[3]。因此，在GIS 安装和对接的过程中，要格外注意周围环境对GIS 安装的影响。

2 GIS 无尘化施工防尘设施及全过程管控系统

为了消除环境问题对GIS 安装的影响，研究设计了GIS 无尘化施工防尘设施及全过程管控系统对GIS 设备安装进行管控。该系统细化为8 级防尘措施，用于规范行为，提升GIS 设备安装标准化，实现安装环境无尘化[4]。

2.1 一级防尘“隔尘”

在设备基础外，采用2 m 高隔离围挡墙把待安装区域与其他区域整体隔离，设置闸机作为作业进出口（见图1），除作业人员以外，其他人员禁止进入。

图1 隔离围挡墙以及进出口闸机

2.2 二级防尘“抑尘”

采用防尘密目网铺设GIS 安装区域内基础地面，或者在GIS 安装前与土建单位沟通提前进行硬化（见图2），防止区域内扬尘。

图2 地面硬化

2.3 三级防尘“绝尘”

由于不同变电站不同电压等级的对接母线存在母线筒排列位置和间隔宽窄差异，考虑待安装设备的尺寸特点、吊车在上方起吊设备等因素，无法做到防尘棚统一。经过大量施工积累，结合特高压变电站的成熟防尘施工经验，制作12 000 mm×6 000 mm×4 000 mm 的铝合金骨架、外罩高透光度塑料布组成的初级防尘棚（见图3），上方设置吊装口，便于设备吊装、就位与转移。同时，四周设置拉线，对防尘棚进行固定。初级防尘棚同时将3 个220 kV 的GIS间隔整个进行物理隔离，防止粉尘进入对接区域，且初级防尘棚中不进行直接开盖作业。初级防尘棚成品图如图4 所示。

图3 初级防尘棚外形尺寸

图4 初级防尘棚成品

2.4 四级防尘“控尘”

因初级防尘棚顶部未完全封闭，还会造成尘土飞入，为进一步隔离粉尘，在初级防尘棚内部，在对接处更小的范围内安装小型移动防尘棚（次级防尘棚）进行开盖作业。次级防尘棚棚内配置除尘空调，利用36 V 的发光二极管（Light Emitting Diode，LED）照明。在安装前2 h 打开除尘空调，预先进行除尘，通过除尘设备处理、施工人员管控对开盖环境进一步控制。某些GIS 安装现场中，GIS 设备分布比较宽松，次级防尘棚空间较为狭窄，无法完全罩住对接面。此时，利用次级防尘棚作为导体清擦室放置在初级防尘棚相邻位置，用来进行导体清洁。次级防尘棚外形尺寸图如图5 所示，次级防尘棚成品如图6 所示。

图5 次级防尘棚外形尺寸

图6 次级防尘棚成品

2.5 五级防尘“降尘”

使用雾炮车不间断洒水方法防止地面扬尘，如图7 所示。雾炮车一般放置在隔离围挡墙外，不间断对安装区域周边进行喷洒降尘。另外，安排专人对周围不间断进行人工洒水，降低周围尘土。

图7 雾炮车降尘

2.6 六级防尘“阻尘”

在次级防尘棚内对接面安装过程中，采用透明束口套或者厂家配套相关防护罩，随时罩住已开口的GIS对接面，阻止微尘进入。厂家配套防护罩如图8 所示。

图8 厂家配套防护罩

2.7 七级防尘“监尘”

利用设计的GIS 无尘化施工防尘设施及全过程管控系统进行全过程管控。该系统主要包含视频监控系统、环境监控系统、质量管控装置。视频监控系统分别在初级、次级防尘棚内装设高清摄像头，对防尘棚内GIS 安装进行全过程监控，规范现场施工作业。在闸机门禁处放置监控显示器，安全管理人员无须进入防尘棚内，即可对安装过程监控。环境监控系统可以实时监测施工现场的风力、风向、温湿度以及颗粒物（Particulate Matter，PM）值，实时监测环境条件是否满足施工条件。质量管控装置主要有粉尘度测试仪、氧含量测试仪。准备施工前，观察环境监控系统，使用测试仪对次级防尘棚内环境进行检测，要求达到-10 ～40 ℃环境温度，空气相对湿度小于80%，洁净度达到百万级（粒径0.5 μm 以上的尘埃数量小于等于3.5×107个/m3），照度管理值大于300 LX，方可施工。当现场条件不满足的时候，不应进行GIS安装对接工作。无尘化监控系统如图9 所示，系统提示环境不满足GIS 安装条件如图10 所示。

图9 无尘化监控系统

图10 系统提示环境不满足GIS 安装条件

2.8 八级防尘“除尘”

在初级防尘棚入口处设置风淋间（见图11）。风淋间对进入人员自身除尘，且要求进入防尘棚的GIS 厂家、施工人员必须穿戴连体工作服、带鞋套，保证自身洁净，避免造成二次污染。

图11 风淋间

3 防尘措施的可行性研究

利用文章设计的GIS 无尘化施工防尘设施及全过程管控系统在河南省荥阳市禹锡（荥南）220 kV输变电工程中进行GIS 安装。使用粉尘度测试仪对环境进行了测试，安装对接位置尘埃度0.5 μm 以上的尘埃数量为9.2×104个/m3，导体清擦棚尘埃度0.5 μm以上的尘埃数量为2.3×105个/m3，安装区域周边空旷区尘埃度0.5 μm以上的尘埃数量为4.1×106个/m3，远远超过行业标准要求的洁净度达到百万级（粒径0.5 μm 以上的尘埃数量小于等于3.5×107个/m3）[5]。由此表明，文章设计的GIS 无尘化施工防尘设施及全过程管控系统对于环境粉尘的控制有效，对于变电站内GIS 设备安装起到了良好的效果。

4 结 论

文章设计的GIS 无尘化施工防尘设施及全过程管控系统的8 级防尘措施能够对安装环境、作业人员行为进行实时监测，有效避免GIS 安装过程中因操作不当或粉尘不达标造成安装质量不达标的现象。该系统的应用为GIS 无尘化安装提供有力支撑，为进一步提升GIS 设备安装质量提供强有力保障，同时该防尘措施受到了郑州供电公司、焦作供电公司、河南立新监理公司等单位的一致好评。