特高壓GIS組合電器安裝質量控制措施

劉志清，李偉鵬，杜 恒，林凱凱，劉德華

（1.國網山東省電力公司，山東 濟南 250001；2.山東送變電工程公司，山東 濟南 250118；3.國網山東省電力公司濟寧供電公司，山東 濟寧 272023）

特高壓GIS組合電器安裝質量控制措施

劉志清1，李偉鵬2，杜 恒3，林凱凱2，劉德華2

（1.國網山東省電力公司，山東 濟南 250001；2.山東送變電工程公司，山東 濟南 250118；3.國網山東省電力公司濟寧供電公司，山東 濟寧 272023）

1 000 kV氣體絕緣金屬封閉開關（gas insulated metal-enclosed switchgear，GIS）設備目前在全國特高壓變電站站中得到了廣泛應用，它的優勢是占地面積小、維護方便、安全可靠性強、壽命長等，然而一旦GIS設備發生故障，修復時間長、難度大。因此為減少故障發生的概率，在設備安裝過程中就需要對其進行嚴格的質量管控。錫盟—山東特高壓交流1 000 kV輸變電工程的受端站濟南站是國家電網“特高壓入魯”的第一站，通過分析濟南站GIS安裝過程中遇到的難點，提出提高GIS安裝質量的控制措施，提高設備在投入運行時的安全可靠性。

特高壓；GIS；質量控制

Abstract:Nowadays，1 000 kV gas insulated metal-enclosed switchgear （GIS） is widely used in the UHV substation stations all over the country.It has advantages of small size，easy maintenance，high reliability and long service life，etc.However，once the GIS equipment fails，the restoration of the equipment is costly both timely and technically.Therefore，strict quality control is required in the installation process in order to reduce the probability of failure.As the receiving end of the Ximeng-Shandong UHV AC 1 000 kV power transmission and transformation project，Jinan is the first leg of the “UHV into Shandong province”of the state grid.In this article，The difficulties encountered are analyzed during the installation process of the GIS in Jinan.The control measures to improve the quality of GIS installation is proposed.This would greatly improve the safety and reliability of the running GIS equipment.

Key words:ultra-high voltage；gas insulated metal-enclosed switchgear；the quality control

0 引言

1 000 kV氣體絕緣金屬封閉開關設備安裝是特高壓交流變電站中一種典型的戶外連續性設備安裝工況。1 000 kV GIS組合電器的安裝涉及的設備單元多、占地面積大、安裝周期長，而且安裝過程中受外界環境因素的影響很大，因此在安裝過程中設備安裝質量極難控制［1-3］。GIS組合電器的故障多發生在新安裝投運1年內，通常情況下GIS設備第1年運行時，故障率是0.53次／間隔，第2年運行期間的故障率則下降到0.06次／間隔，隨著運行時間的加長故障率趨于平穩。針對故障原因分析可以得出，源于制造廠、安裝施工、設計以及其他原因造成的故障分別約占GIS總故障的26%、40%、7%、27%，而特高壓GIS比普通電壓等級的設備出現故障的概率更大、影響更為嚴重，由此可見，特高壓GIS的安裝質量控制是確保設備投運的關鍵性因素［4-5］。

1 安裝質量控制

1.1 安裝基本條件

設備安裝基礎、溝道等土建工程施工完成并驗收合格，場地平整、道路通暢后方可進行；為確保GIS設備安裝周邊的無塵環境，安裝區域以及周圍能產生揚塵的工作比如墻及地面打磨、土方挖填等必須全部完工；設備安裝前，相應配電裝置區域的主接地網應已施工完成。

GIS設備安裝流程如圖1所示。

圖1 GIS設備安裝流程

1.2 設備就位前基礎質量控制

1 000 kV濟南變電站GIS設備基礎長422 m，寬26 m，面積約10 972 m2，共設計14個斷路器間隔，目前是國內變電站中最大的設備基礎。

預埋件精度控制難度大。整個GIS設備基礎上共計2 064塊預埋件，1 440個接地塊，每間隔要求水平精度控制在±2 mm范圍內。現場通過采用將大板基礎模塊化設計進行施工，將整個基礎分成14個區域，通過輔助中心線由點到面進行施工，在基礎和預埋件的測量、標記、劃線、復核等工序上應嚴格把關。

混凝土澆筑方量大。該GIS基礎的混凝土方量達16 000 m3，設計了一種大體積混凝土移動升降式施工平臺，如圖2所示。通過GIS兩側設置平行軌道向前推進，平臺上站立施工人員，自由調節水平高度輔助混凝土澆筑、振搗，既加強了混凝土密實度控制，又確保了人員的安全。

模板支護量大。針對上述困難，應用高分子模板，設計多種型號模板的樣板輔助施工，其重量比木質模板輕，節約勞動力成本，環保可重復利用。

圖2 大體積混凝土移動升降式施工平臺

1.3 安裝過程質量控制

安裝過程中的質量控制包括安裝班組的管控措施，無塵化安裝車間內對溫度、濕度、顆粒度的控制措施，氣室微水及回路電阻的控制措施等。

1.3.1 安裝質量管控措施

為適應特高壓變電站工程建設管理要求，現場通過車間式管理平臺、安裝質量管控記錄卡、安裝全過程視頻監控記錄等措施逐一進行落實。

車間式管理平臺原為工業車間中制定生產任務、工序計劃、生產檢驗到產品入庫全過程監督與控制的系統。通過學習借鑒這種管理模式，在GIS安裝現場搭建管理平臺，將技術、安全、質量專職責任人的生產任務派發、巡視檢查記錄從辦公室轉移至現場的管理模式，提高管理力度，同時提供了現場作業面的監督依據。

《變電站主要電氣設備安裝質量工藝關鍵環節管控記錄卡》是國家電網公司基建部2015年通知應用的，現場通過管控卡進行應用。突出關鍵即突出關鍵設備安裝環節的質量把控，突出重點即對安裝過程中發現的重點問題突出解決，突出責任即突出設備建設監理運行單位的責任劃分，突出數據即把每日記錄的環境指標數據進行詳細描述。根據安裝流程逐項明確關鍵工作內容、工作的要求以及標準，在安裝的進程中將每一項工作的具體進展以及實時測量的數據進行詳細記錄，伴隨著每項工作的完成，工作負責人實時簽字，以加強安裝過程質量管控、督促責任落實。

安裝全過程視頻監控記錄是通過在安裝過程的視角部位布置高清攝像頭，24 h進行監控，加大現場作業的管控力度，同時也為安裝問題查究提供依據。

1.3.2 無塵化安裝車間控制措施

濟南變電站將設備到貨按照自南到北順序分為19批次，通過搭建無塵化安裝車間，18次車間跨越配合安裝完成GIS主母線。無塵化安裝車間控制措施：1）對溫度、濕度的控制。室內放置2套溫度檢測系統實時監控，由于整個車間是密閉的，車間內放置4臺3 600 W大功率空調和4臺2 500 W除濕機24 h進行溫濕度控制，溫度指標控制在（20±5）℃，濕度60%以內。2）粉塵度是車間內控制的重點和難點。特高壓GIS設備安裝要求采用自行裝配式車間，對溫度、濕度、顆粒度進行實時控制（溫度控制在10～25℃，濕度小于70%，車間內空氣潔凈度等級達到N9標準（表1），實現工廠化安裝。

表1 N9空氣潔凈度等級標準

顆粒度測試要求及計算方法。1 000 kV GIS安裝環境顆粒度的精確測量是保證設備安裝質量的必要條件，經過現場實踐、總結顆粒度的測量要遵循以下要點。

1）粒度測試儀采用激光塵埃粒子計數器，使用前對激光塵埃粒子計數器進行核定，確保儀器能正常工作，核查完后將儀器的表面清掃干凈，進入測試環境，確保采樣管沒有滲漏且干凈，激光塵埃粒子計數器按照技術要求進行預熱到穩定。

2）為了避免測量誤差，激光塵埃粒子計數器的工作位置應該和采樣管口工作在相同的溫度和氣壓條件下。

3）在進行下一個測試點測試時，應等激光塵埃粒子計數器讀數穩定后，再對新的測試點進行測試讀數。

4）如果測試獲取的結果沒有達到潔凈級別的規程要求，應該按照同樣的方法再測試1次，針對各測試點的測試采樣次數相應的增加為2次；按照這種方式獲取的測試結果如果符合規程要求，則將該結果判定為符合該潔凈規程要求。

5）采樣點數目應滿足表2要求。

通常在距離水平面0.8 m高度的地面上均勻的布置采樣點。通常在距離工作臺的上方0.2 m高度的水平面上均勻的布置潔凈工作臺采樣點。如果采樣點的數量大于5個點，通常在略高于工作臺面（0.8～1.5 m）的地方進行分層布置，這種情況要求每層采樣點至少是 5 個［6］。

表2 采樣點數據規定

6）判定檢測結果。

采樣點平均粒子濃度

式中：A 為某采樣度，個／m3；C1，C2，…，CN為第1～N采樣個／m3；N為采樣次數。

采樣點平均值的均值

式中：M為粒子濃度平均值的均值，又稱為平均粒子濃度，個 ／m3；A1，A2，…，AL為第 1～L 采樣點平均粒子濃度，個／m3；L為任一個潔凈區內的共計采樣點數。

采樣點的平均粒子濃度的標準誤差

式中：SE為粒子濃度平均值均值的標準誤差，個／m3。采樣點的平均粒子濃度的置信上限

式中：UCL為粒子濃度平均值均值的95%的置信上限，個／m3；t為95%的置信上限的t分布系數。

置信上限的t分布系數如表3所示。

表3 置信上限t分布系數

現場設計的車間長23 000 mm、寬26 500 mm、高12 000 mm，計算出車間內的面積為609.5 m2，根據表1可以得出采樣點為13個大于9個，顆粒度數據取A1（采樣濃度平均值）小于等于級別界限即為合格指標。

由于車間較大，不可避免帶來較多的粉塵，因此要想使顆粒度達標，采取在車間內外相結合的粉塵控制措施是十分必要的。現場通過5級防塵來達到安裝環境指標要求。

第1級：GIS安裝前由土建在GIS配電裝置區除基礎以外區域滿鋪石子，并用密布網加以覆蓋，GIS安裝時段配置灑水車，在密布網區域不間斷灑水，防止交叉作業產生揚塵。

第2級：GIS無塵車間外2 m范圍內搭設2 m高度防護網進行二次圍擋，通過在車間四周2 m處加裝外隔離使車間與外界揚塵顆粒的接觸大大降低。

第3級：無塵車間的整組安裝，車間內配置的大功率空調，空調24 h運轉使車間處于微正壓狀態，對人員和設備出入口采取全密閉措施嚴控顆粒度指標。

第4級：車間內地面滿鋪地板革，配置6臺2 500 W大功率吸塵器，在安裝期間由專人進行地面和設備表面的清理。

第5級：進出車間的廠家和施工人員配置專用全身裝防塵服、防塵鞋通過風淋房出入，導體清理和對接由專職清理人員負責完成［7］。

通過上述防塵措施，車間內安裝顆粒度指標明顯下降，效果監測曲線如圖3所示，空氣潔凈度穩定在合格數據范圍內。

圖3 防塵效果監測曲線

1.3.3 安裝過程氣室微水和回路電阻控制

GIS安裝過程中，氣室微水嚴格按照GB／T 50832—2013 《1 000 kV 高壓電器（GIS、HGIS、隔離開關、避雷器）施工及驗收規范》執行，為確保驗收運行后氣室微水達標，安裝過程中確保每個氣室微水小于100 μL／L，對每個氣室都做詳細記錄，確保GIS各環節無一疏漏。

回路電阻控制，保證安裝過程中對每個單元件回路電阻逐個測量，按照廠家技術標準，及時查找解決出現的問題。安裝完成后及時進行整體回路電阻的測量，采用多次測量，逐一比對結果，確保安裝準確無誤。

2 結語

通過安裝質量控制措施，濟南1 000 kV變電站GIS設備安裝工期從原計劃10個月縮短至9個月，取得了明顯的經濟效益和社會效益，提高了變電站建設管理水平，GIS在工程投運時一次送電成功。當前特高壓正進入高速建設和發展時期，而特高壓變電站GIS設備是變電站電源進出線的門戶，因此其安裝是變電站安全投運關鍵的一環。要想把好質量關，就必須加強安裝質量控制措施的研究與實施，才能使設備運行安全得到保障。

［1］劉中山.淺談惡劣環境條件下GIS安裝質量控制［J］．中國新技術新產品，2013（10）：127-129．

［2］白宇濤.GIS設備安裝質量控制要點［J］．電力自動化設備，2007，27（3）：124-126．

［3］劉磊.變電站GIS設備安裝質量控制及調試淺談論［J］．通訊世界，2016 （11）：160-161．

［4］中國電力企業聯合會.1 000 kV高壓電器 （GIS、HGIS、隔離開關、避雷器）施工及驗收規范：GB 50836—2013［S］.北京：中國計劃出版社，2013.

［5］中華人民共和國工業和信息化部.潔凈廠房設計規范：GB 50073—2001［S］.北京：中國計劃出版社，2001.

［6］陳飛，吳國忠.氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）安裝的質量控制［J］．電力建設，2006，27（1）：49-51．

［7］劉建楠，閻國增，倪向萍，等．特高壓GIS現場安裝用全封閉移動式廠房導軌基礎設計與施工［J］．電力建設，2015，36（2）：48-53．

Installation Quality Control Measures for Extra-High Voltage GIS Composite Electrical Appliance

LIU Zhiqing1，LI Weipeng2，DU Heng3，LIN Kaikai2，LIU Dehua2
（1.State Grid ShanDong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2.ShanDong Electric Power T&T Engineering Company，Jinan 250118，China；3.State Grid Jining Power Supply Company，Jining 272023，China）

TM595

B

1007－9904（2017）09－0048－04

2017-06-07

劉志清（1970），男，高級工程師，從事電網建設管理工作；李偉鵬（1988），男，工程師，從事送變電工程建設技術研究工作；杜 恒（1988），男，工程師，從事電網建設技術研究工作；林凱凱（1986），男，工程師，主要從事送變電工程建設技術研究工作；劉德華（1978），男，工程師，主要從事送變電工程建設管理工作。