特高壓換流站GIS安裝過程中的問題研究

王永翔 黃 根 肖 敏 樓華鋒

（1. 上海送變電工程有限公司，上海 200235；2. 國(guó)網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海 201700）

隨著我國(guó)特高壓工程的不斷建設(shè)，更高電壓等級(jí)換流站建設(shè)的技術(shù)及安全等要求也越來越高。封閉式組合電器[1]（GIS）在特高壓工程中應(yīng)用非常廣泛，但GIS設(shè)備安裝過程的要求也越來越高。本文針對(duì)泰州特高壓換流站中 1000kV GIS安裝過程中需要注意的問題進(jìn)行研究分析，通過對(duì)安裝過程的工藝流程、安裝環(huán)境、氣室密封性等問題進(jìn)行分析，并給出有了有效的解決辦法。

1 工程概況

泰州±800kV換流站安裝工程 1000kV交流配電裝置采用雙母線結(jié)構(gòu)戶外封閉式 SF6組合電器（GIS），額定電壓1100kV，額定電流6300A（斷路器、套管）、8000A（隔離開關(guān)、母線），采用3/2接線形式 。本文GIS由7個(gè)斷路器間隔和2個(gè)預(yù)留間隔組成，一字型排列在整體板塊上面。包括1個(gè)完整串、2個(gè)不完整串，進(jìn)出線共計(jì)4條（至1#濾波器組分支、至2#濾波器組分支、至極1換流分支、至極2換流分支）。本次安裝的1000kV GIS設(shè)備，體積大、單元重，工藝要求嚴(yán)、安裝風(fēng)險(xiǎn)高，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接面多，工作量大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的各方面要求都非常高，泰州換流站1000kV GIS概貌如圖1所示。

圖1 泰州換流站1000kV GIS概貌圖

2 GIS安裝工藝流程

特高壓換流站[2-3]中的 GIS安裝是整個(gè)工程中非常重要的部分，整個(gè)安裝過程任務(wù)大，工藝要求嚴(yán)格，從安裝前的準(zhǔn)備，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，以及安裝環(huán)境要求，設(shè)備就位，正式安裝，各設(shè)備密封處理，注入絕緣氣體等，微水檢測(cè)等，都是非常嚴(yán)格，特高壓換流站1000kV GIS安裝的工藝流程如圖2所示。

圖2 特高壓換流站GIS安裝的工藝流程圖

3 GIS安裝過程中的問題及解決措施

3.1 安裝環(huán)境問題及解決措施

GIS與敞開式電器相比，具有占地面積小，占用空間少，不產(chǎn)生噪聲或無(wú)線電干擾，運(yùn)行安全可靠，維護(hù)工作量少，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)[4]。為了使GIS的這些優(yōu)點(diǎn)能充分發(fā)揮出來，與之相適應(yīng)的安裝環(huán)境就顯得尤為重要。目前GIS設(shè)備安裝的環(huán)境影響因素主要有溫度、濕度和粉塵度，保持設(shè)備安裝時(shí)的良好安裝環(huán)境不但可以使GIS高效安全地運(yùn)行，而且會(huì)使GIS設(shè)備的壽命達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的期限。但近幾年來，我國(guó)大氣霧霾污染嚴(yán)重，空氣中的懸浮微小顆粒及粉塵在GIS安裝過程中很容易進(jìn)入設(shè)備體內(nèi)以造成設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生局部放電等問題，有效地控制GIS安裝環(huán)境就顯得更為重要。表1給出了GIS在安裝過程中環(huán)境參數(shù)控制指標(biāo)。

表1 GIS安裝環(huán)境參數(shù)控制指標(biāo)

泰州站 1000kV GIS安裝過程采用移動(dòng)式防塵房，移動(dòng)防塵房?jī)?nèi)外設(shè)置有環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)記錄室內(nèi)外環(huán)境的各個(gè)參數(shù)數(shù)值，如環(huán)境的溫度、濕度和粉塵度。本換流站的1000kV GIS安裝的移動(dòng)防塵房如圖3所示。

圖3 1000kV GIS移動(dòng)防塵房示意圖

本文選取三月份某天的連續(xù) 2h進(jìn)行監(jiān)測(cè)，30min一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過采集連續(xù)5h的室內(nèi)外數(shù)據(jù)作為研究，數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。

表2 GIS移動(dòng)防塵房室內(nèi)外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

表2給出了未采用措施的室外監(jiān)測(cè)和采用移動(dòng)防塵房措施的室內(nèi)監(jiān)測(cè)參數(shù)結(jié)果的對(duì)比，通過監(jiān)測(cè)數(shù)值對(duì)比可以看出，采用移動(dòng)防塵房后的安裝環(huán)境溫度、濕度和粉塵度相對(duì)于未采用措施的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到了很好的控制，全部有效地滿足了表1的控制指標(biāo)，為泰州站的GIS安裝質(zhì)量和設(shè)備安全做出重要保證。此外，在GIS安裝過程中，如斷路器、隔離開關(guān)、伸縮節(jié)、母線等設(shè)備安裝前其內(nèi)部及法蘭邊都需要用吸塵器吸附清理，并且用蘸有無(wú)水乙醇的無(wú)毛專用擦拭紙擦拭，可以進(jìn)一步的控制設(shè)備內(nèi)部的清潔程度。

3.2 GIS氣室真空處理問題

封閉式組合電器GIS設(shè)備內(nèi)部的絕緣介質(zhì)目前大多采用的介質(zhì)為 SF6絕緣氣體[5-6]，在注入SF6氣體之前，保證GIS氣室內(nèi)干燥真空是控制的一個(gè)要點(diǎn)。GIS各元件形成獨(dú)立封閉氣室，且相鄰氣室點(diǎn)檢、更換吸附劑后，才允許進(jìn)行抽真空處理。并且真空泵設(shè)備需要逆止閥，避免泵內(nèi)油、水氣進(jìn)入氣室。真空處理的步驟如下：

首先采用真空泵裝置對(duì)GIS氣室抽真空至133Pa以下，關(guān)閉真空泵管路上的截止閥，停止真空泵；保持氣室真空2h后，接好電源，檢查真空泵的轉(zhuǎn)向，正常后起動(dòng)真空泵，待真空度達(dá)到133Pa時(shí)，再繼續(xù)抽真空30min，然后停泵10min，記錄真空度（A），再隔20min，讀取真空度（B），若（B）?（A）值＜67Pa，則認(rèn)為合格。繼續(xù)抽真空至 40Pa，保持 5h以上即可注氣。

如果氣室內(nèi)的真空檢漏不合格，則應(yīng)對(duì)氣室進(jìn)行檢查，查明并處理泄漏點(diǎn)；應(yīng)按以下步驟對(duì)氣室受潮進(jìn)行干燥處理。

1）用抽真空裝置對(duì)氣室抽真空至133Pa以下。

2）關(guān)閉真空泵管路上的截止閥，停止真空泵（以下所有此項(xiàng)操作均應(yīng)嚴(yán)格遵守該順序）。

3）保持氣室真空2h后，如果氣室的真空度下降至133Pa以上，則應(yīng)對(duì)氣室進(jìn)行檢查，查明并處理泄漏點(diǎn)。

4）重新對(duì)氣室抽真空至 133Pa以下，并持續(xù)1h后停止抽真空。

5）保持氣室真空12h以上；重新對(duì)氣室抽真空至133Pa以下，并持續(xù)不少于40min后停止抽真空。

6）對(duì)氣室充入含水量小于10PPM的高純氮?dú)庵翚馐覊毫Ρ盹@示0.2MPa，并保持24h，然后測(cè)量氣室中氮?dú)夂繎?yīng)小于 150×10?6即可滿足干燥條件。

3.3 GIS氣室水分含量檢測(cè)

水分含量[7]檢測(cè)是 GIS安裝過程中一個(gè)重要步驟，水分含量檢測(cè)必須在充氣結(jié)束后進(jìn)行，并且充氣部件內(nèi)的水分分布必須達(dá)到平衡，充氣至額定氣體壓力下不小于 120h后進(jìn)行檢測(cè)且空氣相對(duì)濕度不大于 70%。對(duì)不同的單元?dú)馐疫M(jìn) SF6氣體水分含量檢測(cè)應(yīng)符合要求，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出不同氣室的 SF6額定壓力和含水量要滿足見表3和表4。

表3 SF6氣體氣室額定壓力

表4 SF6氣體氣室含水量標(biāo)準(zhǔn)

通過表 3、表 4可以看出，有電弧分解物氣室的含水量要求更高，交接驗(yàn)收值和運(yùn)行允許值都要低于其他氣室。此外，如果檢測(cè)到氣室中的 SF6氣體水分含量超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)及時(shí)使用 SF6回收裝置將氣體回收，并充入99.99%的氮?dú)鈱?duì)氣室進(jìn)行干燥、過濾處理，以保證GIS設(shè)備的含水量滿足要求。

4 結(jié)論

從以上分析和研究可以看出，特高壓換流站的GIS安裝過程中步驟繁瑣，安裝要求嚴(yán)格，對(duì)于安裝過程中的安裝環(huán)境控制、設(shè)備氣室密封及氣室水分含量檢測(cè)等問題，給出針對(duì)性的解決方法以及預(yù)防措施，不但為工程的順利進(jìn)行做出了有效的保證，而且為我國(guó)特高壓換流站建設(shè)GIS安裝技術(shù)等提供了有效的參考。

參考文獻(xiàn)

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[3] 童翎. 提高特高壓直流換流站可靠性的技術(shù)應(yīng)用及研究[D]. 華北電力大學(xué), 2015.

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[6] 蘇鎮(zhèn)西, 劉偉. 關(guān)于SF6混合絕緣氣體幾個(gè)重要問題的探討[J]. 高壓電器, 2016, 52(12): 232-236.

[7] 王旭東. SF6組合電器運(yùn)行中水分超標(biāo)原因分析[J].寧夏電力, 2011(6): 26-29.