淺談EXK—0型66?kV電壓等級GIS的安裝與調(diào)試

摘 要：以電纜插接式、多間隔、具有母線筒的氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設備（GIS）在使用現(xiàn)場的安裝為例，敘述GIS產(chǎn)品的安裝調(diào)試方法及注意事項。

關(guān)鍵詞：GIS主體 GIS附件 隔室 連接 試驗

中圖分類號：TM564文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0072-02

該文主要簡單介紹下66 kV電壓等級GIS在沙漠環(huán)境下的安裝與調(diào)試工作。由于項目位于沙漠腹地，設計工程師采用了帶有插拔式電纜終端筒的GIS，以保證所有電氣操作都能在室內(nèi)完成，避免風沙對設備的損壞。GIS安裝過程應分為安裝區(qū)域的準備、設備就位、設備的清潔處理、母線和法蘭連接、控制盤柜、二次線纜及接地電纜接線、SF6氣體充氣、調(diào)試前的現(xiàn)場試驗等幾部分。

1 安裝區(qū)域的準備

安裝前應劃定安全區(qū)即工作區(qū)以限至通行。該區(qū)域必須禁止沒有被授權(quán)工人或其他人員的隨意進入。室內(nèi)安裝的墻壁和裝修吊頂必須達到一個標準狀態(tài)，即不能有粉塵，石膏不能脫落或摩擦脫落。如有必要，最好涂刷墻面束膠漆以確保室內(nèi)的無塵狀態(tài)。在任何環(huán)境條件下都必須防止吊頂上有冷凝水出現(xiàn)。安裝區(qū)域的地板必須有一個堅固的表面。必須用真空清潔器清理地面，保持地面無粉塵。

GIS母線型隔離/接地組合開關(guān)由母線單元連接而成，每個母線單元的長度與間隔寬度均相等，標準的間隔寬度為1000 mm。母線單元內(nèi)的導體固定在氣體隔離絕緣子上，這些絕緣子與伸縮節(jié)連接在一起，伸縮節(jié)使設備在現(xiàn)場及今后的改擴建時便于安裝和拆卸。

2 設備就位

根據(jù)設備布置平面圖，在預埋的設備型鋼基礎上畫出設備就位標記。檢查基礎水平度滿足廠家技術(shù)要求。由于GIS帶有可調(diào)節(jié)的底撬，一般GIS的基礎平整度要求不高，但不能超過5 mm每米，基礎全長平整度不宜超過10 mm。

GIS每個單獨的隔艙間采用套管連接。設備吊裝時，應根據(jù)設備布置平面圖，順序擺放，精確定位。GIS應以母線為基準線逐個隔艙安裝，如果隔艙數(shù)較多，可選處于中間位置的隔艙為第一安裝隔艙；如果隔艙數(shù)較少，可選擇外側(cè)的隔艙為第一安裝隔艙。第一隔艙就位后，應精心調(diào)整水平，使隔艙的中心線與該隔艙基礎的中心線盡可能一致，調(diào)好后將母線筒中的氣體經(jīng)處理放掉，再取下兩端封蓋，將密封面處理干凈。在安裝第二隔艙時，也應處理密封面，裝好密封圈，調(diào)整好水平度，使其母線筒法蘭與第一隔艙的母線筒法蘭對正，并保證連接觸頭的插入深度為滿足廠家技術(shù)要求。其他隔艙安裝以此類推。

3 設備的清潔處理

GIS組裝前首先應對設備及組裝部位進行清潔處理。水、酸污物和氧氣（尤其是同時出現(xiàn)時）均能引起設備腐蝕，這些腐蝕可能對GIS附件的機械部分有負面影響。水，尤其是和酸污物混合在一起的時候，能使SF6氣體發(fā)生聚合反應，從而降低GIS的絕緣強度。基于上述原因，污染度被限制在一個腐蝕和冷凝或濃縮反應發(fā)生的級別之下是至關(guān)重要的。

首先要對打開的氣體容室進行外觀檢查。再用沾有合適的清潔劑的抹布來擦拭絕緣子和所有的聚四氟乙烯絕緣材料。清理過的絕緣材料必須帶一次性的橡膠手套才能觸摸或接觸。在任何環(huán)境下都不能用水來清洗絕緣材料。裝配之前，清潔所有將要組裝、連接和需要表面密封的金屬部件。

裝配材料和配套使用的清潔劑見表1：

用不起毛屑的抹布來清潔，并沾上清潔劑，來擦拭所有的零部件。應特別注意以下要求：盡量避免碰觸氣室的內(nèi)部；；帶一次性手套來清理；使用自噴式清潔劑，避免清潔劑的污染；清潔布不能含有任何溶于清潔劑的物質(zhì)；用布沾清潔劑時避免清潔劑滴落或散落；用干凈的布來擦除清潔劑殘渣。

在清潔GIS設備的刷漆表面時，只允許使用純凈水或0.5%的肥皂水來清潔GIS設備的表面。在清潔硅橡膠套管時，應用不起毛的布沾些E1044硅脂油來清潔硅橡膠套管。并注意以下要求：清潔布不能含有任何溶于清潔劑的物質(zhì)。用布沾清潔劑時避免清潔劑滴落或散落。用干凈的布來擦除清潔劑殘渣。

4 法蘭連接

密封面必須按照下面要求嚴格檢查：檢查密封面是否有刮傷或類似的損壞；即使是細砂紙造成的刮傷也不允許；用真空清潔器清除灰塵；清潔密封表面.

法蘭連接面檢查合格后，開始“O”形密封圈的安裝。“O”形密封圈在安裝之前也必須進行清潔處理。任何有損傷或變形的“O”形密封圈都不能用于安裝。在法蘭連接之前，法蘭緊鄰的區(qū)域和連接到真空清潔器上的所有部件的附件也應清潔處理。清潔過程中，不能用真空清潔器的管嘴接觸任何被用來清理的部分。清理工作完成后，首先開始“O”形密封圈的安裝。導體及所有附件安裝時，都應滿足以下螺栓緊固力矩的要求。

①按NB305080標準，可以有3%的偏差允許；

②按GPDT049615標準，可以有3%的偏差允許；

③按GPFA820006標準，可以有20%到0%的偏差允許；不論螺栓材料。

5 控制盤柜安裝、二次線纜及接地電纜敷設接線

本地控制盤是GIS操作、監(jiān)控的界面，所有的命令、信號、聯(lián)鎖電氣附件都裝入了該控制盤。一般情況下，本地控制盤在出廠時已經(jīng)安裝到GIS設備本體上，并完成了出廠檢測。但也有單獨安裝的情況，這種情況下，就需要GIS所在的建筑物能防止任何人為或污物的損壞。接入本地控制盤的電纜，比如從保護屏或DCS系統(tǒng)等接入的電流電壓電纜，均將通過隔纜頭進入本地控制盤。但用于控制的電纜一般都將由廠家配套提供兩端帶有插頭的電纜。

GIS設備上的接地電纜很多，包括本地控制箱、高壓電纜接入箱、避雷器、母線筒及設備撬座之間的接地連接。接地電纜的截面不宜小于120 mm2。

6 氮氣排放和充入SF6氣體

GIS設備出廠時，氣艙內(nèi)都充入了壓力位150 kPa的干燥N2氣。但電壓互感器內(nèi)已經(jīng)充好了壓力低于但近似150 kPa的SF6氣體。當設備安裝完畢后，開始氣室內(nèi)N2的排空和SF6氣體的充入。按照設備的廠家說明書正確連接。不論是多臺真空泵同時工作還是單臺真空泵逐個隔艙排空，都應在管路上安裝止回閥防止泵內(nèi)的異物進入氣室內(nèi)。

7 調(diào)試前的現(xiàn)場試驗

試驗的目的主要是檢查運輸過程中是否發(fā)生損壞設備的現(xiàn)象，檢查現(xiàn)場安裝情況是否滿足要求，檢查設備動作、保護是否滿足設計要求等。現(xiàn)場試驗的設備一般包括泄漏電阻測試儀、測漏儀、露點儀、氣體密度繼電器校驗設備、繼電保護測試裝置和耐壓測試裝置等。試驗內(nèi)容一般包括電流互感器試驗、SF6氣體漏氣量的檢測、SF6氣體含水量的測量、導電回路電阻測量、斷路器機械特性試驗、隔離開關(guān)和接地開關(guān)機械操作試驗、高壓工頻耐壓試驗、聯(lián)鎖試驗等。電流互感器一般處在GIS的核心位置，如果存在任何質(zhì)量問題將會給現(xiàn)場安裝帶來很大麻煩，因此在出廠前要經(jīng)過嚴格檢驗。盡管這樣，用戶還是要對電流互感器的極性、變比、伏安特性、二次接線的正確性進行檢測。此項工作在所有試驗項目的前面進行比較合適。所有在現(xiàn)場安裝的附件與設備主體間的連接均應測試泄露電阻，包括隔艙之間、母線和高壓電纜接入艙之間、母線和接地開關(guān)之間、控制箱和接地開關(guān)之間、斷路器和母線之間、斷路器合口等等。在檢查氣體密度繼電器時，應嚴格按照SF6的檢測規(guī)程執(zhí)行，并按廠家要求記錄備案。氣密性檢查點主要包括所有法蘭連接位置、所有氣體連接位置。其他位置已經(jīng)在設備出廠時做過嚴格的檢查，現(xiàn)場不用再次測試。所有的氣室都必須用露點儀來測量SF6氣體內(nèi)的水分含量。為了正確測量SF6氣體內(nèi)的水分含量，使GIS氣室內(nèi)原有的水分和新充入的干燥的SF6氣體充分融合均勻，應在完成SF6充氣后的兩周后再進行測試。

測量時還應注意以下事項①測量SF6氣體含水量的儀器種類較多，測量時應閱讀所使用儀器的說明書，嚴格按照說明書中使用方法測量。②從被測產(chǎn)品到測量儀器的連接管路應該采用不銹鋼或聚四氟乙烯材料，管路要短而細。測量所用的減壓閥應當是小型的，管路的連接頭的氣密性要好。③當測量隔室的充氣壓力在0.03～0.05 MPa時，有的水分儀因為氣體流量較小而不能測，可以往該隔室補充一點氣體，使其氣體壓力為0.1 MPa即可。④在現(xiàn)場有時需要測量新的高純氮氣和新的SF6氣體的含水量。高純氮氣的含水量應當在10 ppm（v/v）以下，新的SF6氣體含水量雖然國家標準規(guī)定為64 ppm（v/v），但是在實際工作中，大多數(shù)情況都低于這個數(shù)值。

上述所有測試結(jié)果滿足要求后，再進行設備機械性能的測試。①斷路器的機械試驗.斷路器是GIS的核心部分。在一次設備組裝后，就可以將每一個間隔的斷路器的SF6氣體補充到額定壓力，然后對斷路器進行機械操作，測量它的合閘時間、分閘時間和三極同期時間等機械特性參數(shù)。測量斷路器的時間特性的方法仍然可以采用光線示波器，但是現(xiàn)在大多數(shù)采用各種型號的高壓開關(guān)機械特性測試儀。由于斷路器已經(jīng)經(jīng)過出廠試驗，所以在現(xiàn)場試驗中一般不會出現(xiàn)異常現(xiàn)象。②隔離開關(guān)和接地開關(guān)分一般型和快速動作兩種，除快速動作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)可以根據(jù)要求測量它的時間特性外，一般情況只進行機械操作試驗。即當GIS主體和附件全部安裝完，并充好SF6氣體后，檢查每一臺隔離開關(guān)和接地開關(guān)是否能夠可靠操作。

現(xiàn)場對隔離開關(guān)和接地開關(guān)的電動操作中，有時會出現(xiàn)拒動情況，這時就要查找原因。有些隔離開關(guān)或接地開關(guān)在工廠裝配后因為某些原因沒有進行電動操作試驗，到現(xiàn)場后如果發(fā)生拒動情況，首先應檢查線路是否有錯誤，然后再檢查線路連接質(zhì)量和操動機構(gòu)輔助開關(guān)觸點是否導通。對于在廠內(nèi)已經(jīng)作過電動操作的隔離開關(guān)和接地開關(guān)，在現(xiàn)場發(fā)生拒動情況，只是檢查線路每一個接頭是否松動和輔助開關(guān)觸點是否接觸。

耐壓試驗應在高壓電纜接入之前進行。耐壓值的選擇應根據(jù)廠家要求和國際標準，注意IEC標準和IEEE標準有不同的要求。一般現(xiàn)場試驗的耐壓值為出廠檢驗值的80%。升壓速度和降壓速度一般為1 kV/s。GIS的耐壓試驗與空氣絕緣或真空絕緣的設備相比較時，主要是耐壓設備與GIS設備的連接方法不同。GIS的結(jié)構(gòu)特殊，耐壓設備的試驗變壓器輸出端必須經(jīng)過法蘭連接器才能與GIS設備連接，所以必須準備專用的耐壓設備。聯(lián)鎖試驗。GIS的斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)在機械操作試驗時一般都是在未接入聯(lián)鎖線路情況下進行的，所以在工程的最后要檢查全部控制線路的聯(lián)鎖功能是否正確無誤。檢查方法是，將每一個匯控柜控制盤上的開關(guān)轉(zhuǎn)到聯(lián)鎖位置，然后按照二次線路圖中的聯(lián)鎖線路邏輯原理，在匯控柜上對每一個間隔的每一個隔離開關(guān)和接地開關(guān)進行操作。操作中如果發(fā)生異常現(xiàn)象，就要根據(jù)其原理圖中的每一個聯(lián)鎖觸點逐個查找。

在匯控柜上對全部聯(lián)鎖線路檢查滿足要求后，用戶最后要在變電站的中心控制臺對全部斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)進行操作和時間特性的調(diào)整。最后將GIS兩端分別與電纜終端連接，等待投入運行

8 結(jié)語

GIS的現(xiàn)場安裝是一項煩瑣復雜的工作，事前應擬定安裝流程圖、檢測程序和工藝標準，安裝工藝是保證安裝質(zhì)量的重要措施，安裝人員在安裝前必須認真學習相關(guān)規(guī)定和工藝標準，技術(shù)人員、專業(yè)工程師要深入工作現(xiàn)場，及時糾正違規(guī)、違章作業(yè)，記錄分析測試結(jié)構(gòu)，方能避免安裝的返工或返修，確保安裝質(zhì)量。

參考文獻

[1]德國ABB有限責任公司EXK-0型GIS說明書[S].

[2]氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設備現(xiàn)場交接試驗規(guī)程（DL/T618-1997）[S].

[3]劉增良，劉國亭.高電壓技術(shù)[M].中國電力出版社，2004.