以110kV基建工程探討GIS設備的安裝及接地問題

　　摘 要：近年來，GIS設備發展非常迅速，已被廣泛的運用于各類變電站。本文以嘉定供電公司110kV金運變電站的基建工程為例，從安裝、外殼接地等方面闡述GIS在電氣工程中應該注意的問題。
　　關鍵詞：GIS設備 安裝 接地
　　中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)03(b)-0070-01
　　
　　110kV金運變電站的順利啟動標志著上海市嘉定區華江地區用電緊張的局面得到改善，該站的順利運營不僅滿足了區域內新建項目的電力需求，對割接35kV金鶴站和華江站負荷，解決主變超載、滿足江橋鎮新增用戶的用電需求，不斷提高電網運行可靠程度。
　　金運變電站110kV設備經過國網公司統一招投標，采用了河南平高東芝生產的GIS成套設備，下文所探討的主要內容就是金運變電站基建工程中GIS設備的安裝及接地問題。
　　
　　1 GIS的定義
　　GIS就是將SF6（六氟化硫）斷路器及其他高壓電器元件，按照所需要的電氣主接線安裝在充有一定壓力的SF6氣體的金屬殼體內，所組成的一套設備。GIS全稱為Gas Insulated Switchgear，即氣體絕緣全封閉組合電器。GIS一般包括斷路器、過渡元件、隔離刀閘、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、進出線套管或電纜接頭元件。
　　GIS采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質，這是迄今最理想的絕緣及滅弧介質，以其為介質而生產的組合電器設備在生產及運行中有著相當的優勢，GIS利用SF6氣體的優異的絕緣性能，代替常態空氣絕緣的高壓開關柜和輸電間隔，在與敞開式電器的競爭中，已越來越顯現出它的優勢。GIS采用SF6氣體絕緣不僅能大大縮小絕緣距離，而且SF6氣體完全是封閉的，所以電器設備尺寸也可大大縮小，運行中發出的噪音也大幅降低，還可以防止污穢的污染，所以在地皮昂貴的城市和密集的負荷中心及環境惡劣的地方，GIS更顯示出其不可替代的作用。
　　
　　2 GIS的安裝
　　為了保證GIS安裝的順利進行，在施工前期，施工技術人員需要認真考慮以下兩個方面的問題，否則會給GIS的安裝帶來許多困難。
　　首先是GIS的起吊方式。目前戶內GIS的安裝及起吊的荷載條件大多采用電動單梁橋式起重機，吊裝時應確認設備重量、吊具及吊車的起重能力，嚴禁超重起吊，在吊點選擇正確和重物受力平衡后方可起吊。如果GIS布置在二樓，GIS室對外應有起吊的過渡平臺，過渡平臺可以是10kV開關室或是電容器室的屋頂(需土建特殊加固，可承受10t以上的荷載)。
　　其次是GIS設備基礎的預埋方式。通常GIS的載荷條件、留孔及預埋要求均由制造商提供，但基礎的預埋方式是由設計方根據制造商提供的基本資料來確定的。目前較常用的基礎預埋件有槽鋼和螺栓兩類。其中預埋螺栓的施工較簡單，但調節性差，若螺栓遇到樓板鋼筋，則需要調整螺栓位置，并在需要與之連接固定的設備支架上重新開孔，然后對開孔進行防銹處理。而預埋槽鋼則不存在上述問題，因此應用較多。
　　在GIS安裝期間，還要注意三大要素：即清潔度、密封性和真空度。大量的安裝實踐證明，保證清潔度是GIS總裝和現場安裝中最首要的任務。國內GIS安裝現場的場地情況通常較差，為了防止起灰塵，安裝前第一次清潔時應在場地灑水并待水干透，在空氣靜止48h后才開始安裝。作為電極的鋁管在加工過程中難免會存在著表面毛刺和鋁屑，這些微粒都是耐壓實驗中放電的來源，因此要特別注意保證鋁導體的清潔。密封性是GIS絕緣的關鍵，SF6氣體泄露會造成GIS絕緣等級減低的致命故障，因此密封檢查應貫穿于整個安裝的始終，現場安裝主要是注意密封圈的安裝，法蘭面及密封圈要涂抹上密封膠，要注意密封膠要涂在密封圈的外側，法蘭面對接后，螺栓必須對角上緊，必須嚴格按標準力矩均勻緊固，以保證密封性，檢驗密封性良好的方法是用塑料薄膜將組裝完成的GIS殼體上法蘭連接部位包封起來，充氣擱置3h以上，用SF6檢漏儀測量包容區內SF6含量。除上述兩個關鍵因素外，真空度的要求是總裝和安裝過程中的第三個控制因素，是控制SF6含水量的重要保證措施，它不僅能減少SF6氣體本身的水分，也可減少罐內其它物體(絕緣體、密封體)內所含的水分，一般要求在充入SF6氣體之前真空度要達到133Pa，再繼續抽真空30min，水分對GIS運行的影響關鍵在于：如果沒有將SF6氣體控制在0攝氏度以下，則在溫度變化時絕緣體表面會形成凝露，附著的水珠和SF6電弧產物發生反應生成HF等低氟化物，從而導致沿面的絕緣材料和金屬表面劣化。如果將SF6氣體溫度的允許值控制在較低值，則在溫度變化時絕緣體表面凝結的不是水珠而是冰晶，它對絕緣性能幾乎沒有影響。
　　
　　3 GIS的外殼接地
　　GIS的外殼接地方式有兩種，一種是一點接地方式，另一種是多點接地方式。金運變電站110kVGIS設備采用多點接地，這也是目前國內GIS一般多采用的方式。多點接地方式是在GIS的某個分段內，用導體連接外殼和大地，并且采用兩點以上的多點接地。一般在結構上，串聯的法蘭盤之間不設絕緣，設備的支座不絕緣，并用固定螺栓導通，接地線也裝于殼體。多點接地的優點很多：外部磁漏少，感應過電壓低；由于G1S外殼有兩點以上的接地點，因而可大大提高其可靠性及安全性；不需要使用絕緣法蘭等絕緣層，施工方便；外殼和導體電流幾乎抵消，因此外部磁場較小，使鋼構發熱和流過控制電纜外皮的感應電流都很小。由于外殼中有感應電流流過，因此外殼中的溫升和損耗比一點接地方式大，但變電站GIS工程中外殼損耗本身不大，因此在工程中可以忽略不計。
　　
　　4 結語
　　GIS具有占地面積小、不受外界環境干擾、運行可靠性高、運行方便、檢修周期長、維護工作量小、安裝迅速、運行費用低、無電磁干擾等諸多優點，所以越來越廣泛地應用于電力系統中。但作為全封閉電器，一旦GIS在運行過程中發生問題，很難將故障部分完全隔離，故檢修影響范圍較大，成本較高，所以在變電站基建工程中，就必須著重注意GIS設備的安裝及接地等方面的問題，因為GIS的結構特點決定了安裝過程本身就是控制GIS運行后質量的最關鍵環節，必須避免因這一環節的疏忽、大意，為GIS的今后運行埋下隱患。
　　
　　參考文獻
　　[1]黃華英.電力工程施工安全管理[M].中國水利水電