官地500 kV GIS設備安裝工藝探討

戴 軒，劉唐賢

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610086）

官地500 kV GIS設備安裝工藝探討

戴 軒，劉唐賢

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610086）

GIS全稱GAS-INSTULATED SWITCHGEAR，又名氣體絕緣金屬封閉開關設備，由斷路器、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器、氧化鋅避雷器、母線、出線套管、伸縮節、支架及匯控柜等主要部件組成，是城網改造、大型發電廠、變電站的重要輸變電設備。本文對官地水電站開關站500 kV GIS設備安裝的程序、工藝方法及技術特性進行了詳細介紹。

G IS設備安裝；調整；對接；固定；檢查

1 工程概況

官地水電站位于四川省涼山州西昌市與鹽源縣交界的雅礱江上，東距西昌市直線距離約40 km，是錦屏一、二級電站和二灘電站的中間梯級電站。

官地水電站共安裝4臺單機容量600 MW混流式機組，總裝機容量2 400 MW，年平均發電量為111.29億KW·h。官地水電站的開發任務主要是發電，在電力系統中與錦屏一級、二級水電站作為一組電源同步運行，在系統中擔任調峰及調頻任務。

官地水電站發電機額定電壓20 kV，發電機通過IPB與主變壓器低壓側連接，發電機-變壓器采用單元接線，中間裝設發電機出口斷路器，主變壓器中性點接地方式為直接接地。

主變壓器高壓側與GIB段母線連接，并引上至主變洞500 kV高壓電纜層與500 kV高壓電纜連接。500kV高壓電纜通過2條電纜豎井(高度約132m)和1條長約420 m和480 m的電纜出線平洞與地面GIS開關站連接。GIS開關站500 kV側共4回進線和2回出線（不含一回預留回路），采用3串3/2斷路器接線。2回出線至西昌500 kV變電站，輸電距離約為44 km。

2 設備簡介

官地水電站500 kVGIS為ZF15-550型六氟化硫封閉式組合電器。該組合電器以六氟化硫氣體作為絕緣介質，其所有的導電部分均封閉在充以六氟化硫氣體的罐體內。它具有體積小、占地面積少、不受外界環境影響、運行安全可靠、配置靈活、維護簡單、檢修周期長等特點。包括9個斷路器間隔、2個PT間隔、單相SF6管道母線（含主母線、聯合單元分支母線、與主變連接分支母線、出線分支母線設備）、電壓互感器、避雷器、隔離開關、接地開關等，以及全套配套設備如匯控柜、設備支架、500 kV電纜頭、設備端子箱等附屬設備的工地運輸、就位、檢查、安裝，設備及設備間的所有電氣連接 (包括控制及監測系統的連接)、設備接地端子與電站接地網的連接、氣體管路安裝和設備的調試、現場試驗和試運行、設備工裝制作等工作。

3 施工方案

3.1 施工流程

主要的施工工藝流程：施工準備→埋設GIS設備基礎、清理安裝場地→設備到貨清點及檢查、標出設備中心線等→斷路器吊裝、調整到位→附件及分支母線安裝→主母線安裝→出線分支母線及附近安裝→SF6氣體配管→檢查GIS所有組件位置和連接→氣室抽真空、去水分、充SF6氣體→GIS接地安裝→檢查SF6氣室微水含量→斷路器、隔離開關檢查、調整、試驗→交流耐壓試驗→定修補油漆及外觀檢查。

3.2 安裝條件

3.2.1 安裝前廠房條件

1）全部安裝場地的土建工程、通風工程、照明工程及裝飾工程均已施工完畢并驗收合格。

2）SF6開關設備房屋、建筑必須完工。

3）所有土建工作，諸如磚瓦工、油漆工、裝配工、電工等工作必須完工。

4）各承包商所使用的工具、設備和安裝材料必須移出開關裝配間。

5）吊裝設備必須安裝、清理、測試完畢，并可進行操作。

6）安裝之前，安裝所需的照明、動力電源設備必須可靠使用。

7）提供一個可上鎖的臨近開關室（最好在開關室內）的封閉的儲藏安裝用工具、零部件的儲藏間。

8）整個開關設備間必須徹底清潔和最大限度地減少灰塵。

9）排風系統良好。

3.2.2 裝配期間的條件

1）GIS室及有關工作面的土建工作及裝修工作已全部完工，并且已做好房屋的斷水和窗戶的防塵防風工作，地面的防塵也采取了有效措施。

2）配備可移動的電源盤（380 V、220 V），電源盤工作面可覆蓋整個SF6開關設備。

3）安裝過程中要服從所有的安全要求，現場應放置恰當的警示牌，以確保工作人員不陷入安裝過程中可能存在的意外危險，進行安裝的人員都應該知道。

4）在SF6開關裝配期間禁止未經允許的人員進入開關廠房，特別是各部件連接期間。

5）進入開關裝配廠房的出入口必須更換工作鞋，工作鞋不允許在室外穿著，參觀人員進入開關廠房應戴鞋套。

6）開關裝配廠房的出入口必須有專人進行監督，不符合穿戴要求的人員禁止進入開關廠房。

7）裝配所用的工器具及零部件應由專人管理，每日進行清點，發現缺少應立即進行尋找。

8）裝配期間嚴格做好戶內的保溫措施，應由專人記錄每日的戶內溫度、濕度（溫度在20℃左右、濕度小于80%）。

3.3 施工準備

1）資料的準備；

2）工器具的準備。

3.4 GIS設備安裝

3.4.1 基礎畫線

550 kVGIS設備用封閉母線相連接，斷路器為臥式布置在所有產品的最下方，斷路器上方是電流互感器、隔離開關、母線和進出線的套管。以斷路器為起點安裝，由于GIS的母線很長，其誤差是隨著母線的增長而加大，所以在畫線時就要準確。其畫線誤差不應超過±1 mm。

3.4.1.1 基礎畫線前的檢查和測量

在安裝前檢查和測量首先對廠房進行全面檢查，主要檢查下列項目：

1）查地基位置是否正確；2）地面預埋件、地面的不平整度是否滿足要求；3）母線支架位置、地溝、接地點等是否能滿足安裝要求；

4）測量預埋H鋼的尺寸是否與圖紙尺寸相符，各母線的穿墻口是否與圖紙尺寸相符。

3.4.1.2 基礎畫線方法

在GIS室，以軸向中心線和縱向中心線依次排列各臺斷路器，畫線時以斷路器上方的盆式絕緣子和母線的中心尺寸作為畫線的依據。具體畫線步驟如下：

1）首先，按圖紙尺寸畫出裝配廠房的中心線，如圖1所示。

2）以廠房的中心線為基準，按圖紙尺寸畫出斷路器的X軸尺寸（圖中粗實線所示），并在X軸兩端用符號作標記，此線為斷路器X軸的基準線。

3）以斷路器的X軸尺寸確定其Y軸尺寸，圖中粗實線所示，并在Y軸兩端用符號作標記，此線為斷路器Y軸的基準線。

4）依據斷路器X軸、Y軸的基準線畫出斷路器的X1線和YB、YC……及母線的中心線。

圖1 GIS基礎畫線

3.4.2 斷路器的就位安裝

斷路器的就位就是斷路器本身的X軸、Y軸對正基礎上的X軸、Y軸，使其誤差值在規定的范圍內。首先將斷路器的包裝蓋板拆下。在地基基礎上選取最高點做為找正時的參考點，其它的測量點用加墊片的方法進行調整，使其它點與此點等高。但要注意，墊片的高度控制在20±5 mm范圍內。

3.4.3 互感器+隔離開關安裝

1）測量回路電阻并做記錄。

2）電流互感器特性試驗完畢并做記錄。

3）對照圖紙檢查單元的裝配是否錯誤，安裝時確認單元的安裝方向，防爆膜安裝位置，電流互感器出口的朝向。

4）法蘭合攏后，用定位螺母定位后緊固螺栓，在吊起對接后的單元后導體從電流互感器下部裝入，并采取措施防止導體脫落。

5）對接完畢用2根吊線將產品吊起，裝在斷路器盆式絕緣子出口處。

6）對接后使用工裝垂下的線錘或在罐體上垂下線錘對安裝單元進行找正，使兩線錘到中心線的距離相等，若圓周有偏差，可松動電流互感器圓周螺母和壓緊線圈的螺桿進行旋轉，在旋轉完畢后緊固螺母。

7）在每臺相同的單元裝配完成后，用鋁合金尺放在需要進行下一步對接口的位置進行三相間的找正，保證三相出口在相同的位置。此項工作是非常有必要的，此工作可根據需要對斷路器進行微調，避免在調整連桿的時候由于三相不在同一水平線而無法連接連桿。見圖2所示。

圖2 鋁合金尺查看出口的平面度

3.4.4 斜拉母線安裝

1）測量回路電阻并做記錄。

2）對照圖紙檢查單元的裝配是否錯誤，安裝時確認單元的安裝方向，防爆膜的位置。

3）吊起母線時注意帶有母線出口位置的一端（A端）比另一端（B端）要低20 mm左右，在A端的對接面絕緣子螺桿處安裝導向套，另一端可不裝導向套。見圖3所示。

4）由于母線是硬連接，在尺寸稍有偏差時只能旋轉電流互感器沒有母線出線一端（B端）圓周螺母或斷路器B，斷路器A原則上是不應該移動的，否則將影響母線的裝配誤差。

5）首先將A面合攏，然后再對接B面，法蘭合攏后，用定位螺母定位后緊固螺栓。

圖3 母線的對接方式

3.4.5 主母線及分支母線安裝

1）先下后上的安裝順序安裝主母線。

2）主母線的連接及安裝。

3）將主母線在地上打開臨時封堵蓋，清掃干凈。

4）將導電桿用特制的木橫擔托起，使導體與管母線保持同心度。

5）用透明塑料布將管母線的打開處罩起來。

6）為減少高空作業和加快施工進度，同時保證安裝質量（在地面清潔管母線比在高空清潔效率高和較易保證清潔度），部分母線采取在地面予拼2～4節，然后使用2臺橋機抬吊安裝，通過手動葫蘆進行調整。抬吊時兩臺橋機保持同步升降。

7）專用吊帶，利用橋機將管母線水平吊起至安裝位置（木支撐應纏繞防止掉木渣的透明膠帶）。主母線的吊裝見圖4。

圖4 主母線的吊裝

8）組合管母線組裝見圖5，管母放置于母線運輸小車上。

圖5 母線吊裝圖

9）慢慢移動橋機將管母線行對接，將管母線中的導體插入觸頭一定長度時停止。

10）將管母線內部臨時支撐導體的木制橫擔取出。11）用吸塵器將連接處仔細清掃。

12）利用特制的緊固夾將連接處的兩個法蘭面慢慢拉緊。

13）對稱緊固4顆螺栓。

14）將管母線支撐架安裝固定后移開橋機，將支撐架調整到設計規定的位置。

15）按規定力矩緊固管母線連接處的螺栓。

16）分支母線的安裝大體上與主母線安裝程序相似，不同之處在于豎直段的分支母線所用起吊工具和安裝方法稍有不同，如安裝出線分支母線，可采用50 t汽車吊配合使用手拉葫蘆吊裝，安裝時的加固調整難度要大一些。

17）空氣/SF6出線套管在安裝過程吊裝時，吊繩綁扎在瓷裙的哪一級廠家都有嚴格的規定。須在廠家技術人員的指導下進行。

3.4.6 瓷套管安裝

瓷套管應在母線部分安裝完成后進行安裝。安裝時要保證觸頭處可靠接觸。吊裝瓷套管時一定要小心，防止瓷套管碰傷。瓷套管上、下密封面要求進行可靠處理。

1）瓷套管放置在臨時支架上。

2）裝配接線板。

3）瓷套管吊裝位置。

4）用吊車抬起瓷套管過程。

5）拆卸保護罩。

6）拆卸連接母線的保護罩。

7）瓷套管對接過程。

8）裝配均壓環。

3.4.7 電壓互感器安裝

安裝前要注意檢查VT內氣壓，因為VT單元在運輸中內部充有0.02～0.03 MPa（20℃）SF6氣體，連接時不要使其受到猛烈沖擊。

取掉支持架，拆掉VT保護罩和GIS連接部位的試驗蓋板，把VT置于GIS連接部位下，并安放好O型圈。用起重機吊起VT，并緩緩插入與GIS連接的部位，連接完畢擰緊螺栓，置支持架于VT下面，并用墊鐵填滿其間隙。

3.4.8 避雷器安裝

取掉支持架，拆掉避雷器保護罩和GIS連接部位的試驗蓋板,用起重機吊起避雷器，使避雷器連接部件水平移動靠近GIS本體連接部位，安放好O型圈。將避雷器緩緩插入與GIS連接部位，連接完畢，擰緊螺栓。將支架置于避雷器下面，并用墊鐵填滿其間隙。

3.4.9 設備加固

1）設備全部安裝連接完畢，經全面檢查無誤后，按照廠家技術要求進行鉆孔，清理干凈孔洞。

2）裝入埋頭螺栓，調和好固化劑，將埋頭螺栓孔洞填實固化。

3）清理多余固化劑，用破布擦凈設備表面，使之清潔、干凈。

4）用力矩扳手檢查緊固螺栓。

3.4.10 設備接地及刷漆

1）所有設備安裝完后，進行設備的接地、刷漆、補漆工作等。

2）設備的各接地點通過接地銅排、鉆孔后再與預留接地扁鐵進行連接緊固。所有接地點要規范整齊、方向一致。

3）銅排彎制用自制的平彎機進行，其彎制角度必須統一。

4）銅排與接地扁鐵的連接需做過渡處理。5）預埋扁鐵必須清掃干凈后刷上黑色漆。6）主母線的端始處法蘭面應刷上黃、綠、紅相色漆以標明其相序。

7）所有設備及支架的外表油漆破損處應補上相同顏色的油漆。

3.4.11 GIS設備現場檢查

雖然GIS設備有制造廠已做過各項嚴格的試驗，在運輸過程中包裝嚴密，并充以0.03 MPa（20℃，表壓）高純氮氣防潮。但由于GIS設備在制造廠不是整臺做試驗，而且GIS設備是拆開后運輸，可能出現現場安裝不當等問題。為了保證運行安全，需在現場做試驗。

由于封閉式組合電器已在工廠調試完畢，因此現場不再進行機械尺寸的測量，只做機械操作和機械特性試驗、主回路電阻測量、水分含量測量、密封試驗和絕緣試驗。

安裝結束后，試驗工作開始前，應進行下列檢查：

1）地腳螺栓是否擰緊；

2）各部分聯接螺栓是否擰緊；

3）各截止閥是否處于工作位置；

4）各種儀表指示是否正常；

5）接地線是否有效接地；

6）六氟化硫氣體壓力是否達到規定值。

另外，試驗前應將CT二次引線短接，電壓互感器中的連接導體拆除。

3.5 質量控制點及控制措施

1）官地水電站500 kV GIS開關站安裝質量控制點及控制措施見表1。

表1 500 kV GIS開關站安裝的質量控制點及控制措施

2）GIS設備螺栓螺母的緊固力矩和要求見表2。

表2 螺栓尺寸和力矩值的關系

3）先同時緊固法蘭連接面2個對角的定位螺栓螺母，再同時緊固垂直方向的2個螺母，依次緊固剩余螺母之后，用力矩扳手緊固所有的螺母，最后檢查所有螺母是否擰緊。確認緊固到對應力矩后，用紅色油漆筆一個一個地在螺母與法蘭上劃出檢查標記。

4 結束語

官地水電站已于2013年3月全部投產，正常工作至今。官地水電站500 kV GIS的的安裝經驗，為我國特大型水電站及地下廠房同類GIS設備安裝提供了成功案例，為安裝的程序、工藝方法及技術特性等提供了參考依據。

[1]新東北電氣（沈陽）高壓開關有限公司.官地550 kV GIS現場安裝作業指導書[Z].

TV734.3

B

1672-5387（2017）01-0042-05

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.013

2016-07-05

戴 軒（1988-），男，助理工程師，從事工程管理工作。