GIS 安裝調試關鍵工藝控制點探討

張志芳

(恒光電力建設有限責任公司，浙江 嘉興 314033)

隨著經濟的發展，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也對變電所一次設備的機械、電氣性能提出更高的要求。因此，更多先進的電氣設備得以在變電所應用，其中氣體絕緣金屬封閉開關設備眾多優點而越來越得到廣泛的應用，因此氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)的現場安裝調試日益成為變電所安裝中的中心環節。

1 GIS 設備技術特點

結構小型化，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 設備安裝中關鍵工藝控制點及控制措施

由于GIS 組合電氣設備的高度集成化、緊湊性，在現場安裝中任何的疏忽都將留下其運行中存在的隱患，嚴重的將造成設備和電網事故。根據多個GIS 變電站安裝經驗，在安裝調試過程中嚴格把好一下幾關是關鍵。

2.1 安裝環境控制

由于SF6 對于水分和雜質極為敏感，對于安裝現場的環境控制要求極為嚴格。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進行安裝至真空處理，以減少氣室露空時間。戶外安裝時，應控制風速不大于3 級的情況下進行，必要時在打開氣室的局部范圍內設置遮蔽措施，安全區域必須控制揚塵等。戶外安裝時應確保安裝區域清潔整齊。安裝人員不得穿戴粗松纖維的工作服和手套，頭發必須包裹在帽中，并戴口罩。溫度較高時，應注意降溫措施，防止施工人員汗水導致水分進入氣室內部。

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，不含導電性和介電常數低的物質和粉塵，具有較強的吸附性能，而且能夠耐高溫和電弧沖擊。應將吸附劑在真空干燥爐內，以200～300oC 的溫度進行烘干，達到12小時烘干時間后，應取出并立即裝入氣室，安裝的時間不應超過15 分鐘。裝入吸附劑的氣室應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，還應該對吸附劑進行沉重記錄，以便下次檢修時能進行，當增重超過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，并設專人看護，以防在真空裝置失電時發生泵油倒吸進氣室的情況發生。應先啟動真空泵，檢查工作正常，再開啟各管路閥門，停泵時應先關閥門再停泵。抽真空達到氣室內絕對壓力小于133Pa 后，繼續維持真空泵運行30 分鐘，停泵并隔離。靜置30 分鐘后讀取氣室絕對壓力值A，再靜置5小時后讀取絕對壓力值B。當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，應避免出現長時間使得盆式絕緣子一側為額定工作氣壓，而另一側為高度真空的情況，避免對盆式絕緣子產生機械損傷。必要是，應將額定氣壓側的氣體壓力降低至50%額定壓力以下。

2.4 外殼接地

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

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，相位正確性和聯接可靠性尤為重要，工程實際中曾經發生過因相位聯接錯誤或者導體聯接不當引起的返工。生產廠家一般會提供GIS 內部各種連接部位的標準接觸電阻值。應在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現接觸不良的部位并進行處理。分段測試結果應不得大于該測試段廠家提供的各連接處的標準接觸電阻值之和。拼裝完成后，還應進行整套回路電阻的測試，當然，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禁進行回路電阻測試。這是因為當氣室內部處于亞真空狀態時，內部的介質強度非常低，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，必須進行仔細的檢查，避免出現對真空氣室進行測量情況的發生。

2.6 耐壓試驗

由于SF6 氣體具有優越的絕緣性能，使得GIS 組合電氣能夠實現小型化。GIS 組合電氣采用接地的鋁合金外殼為主，在工作氣壓下，GIS 組合電氣內部導電體之間或者導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，關鍵部件都預裝在筒體內部運達現場，很可能由于在運輸內部部件發生位移，或者現場安裝過程中帶入細小雜質，這都將影響其內部電場分布情況。而且相對瓷絕緣的部件，GIS 組合電氣內部斷路器斷口中存在的不易察覺的毛刺和雜質都很可能引起異常放電和擊穿。因此，現場耐壓試驗是檢驗GIS 組合電氣性能和現場安裝工藝水平的最后一道防線。

根據交接試驗規程，現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按產品技術條件的規定進行，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；試驗前應測量回路絕緣電阻，結果良好。

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1 到3 分鐘，觀察GIS 設備及試驗設備無異常，再將試驗電壓升高到184kV，并在該電壓下持續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，耐壓試驗并不能發現GIS 設備存在的隱患。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中的SF6 氣體的50%擊穿電壓的經驗計算公式為：

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，而A 和B 分別為不同的常數，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，都將導致擊穿電壓發生不同。而且GIS內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現SF6 氣體受潮、雜質、金屬粒子引起的絕緣擊穿很敏感，能及時發現，而對于金屬表明的劃痕、導體表明的狀態不良等靈敏度不高，不容易發現。因此，我們不能指望通過工頻耐壓試驗來發現GIS 內部存在的全部問題。在安裝過程中，加強各類工藝控制，提高安裝質量，是保證GIS 設備安全運行的重要保障。

4 結束語

以上僅從GIS 現場安裝調試的角度分析了其中一些關鍵的工藝和質量控制點，并且通過分析表明現場耐壓試驗僅能局部反映安裝完成的GIS 設備的整體質量和安裝工藝。同時也表明，只有嚴把現場安裝工藝關，確保各個環節均嚴格按照規程和作業指導書進線，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能為電力建設單位的同人提供參考，作引玉之石。

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