基于變電站GIS設備安裝過程的控制要點分析

苗園

摘 要：變電站GIS設備安全運行直接影響到電網的安全穩定性，本文在簡單介紹GIS設備的功能的基礎上，從清潔度、密封性、真空度三大要素具體說明變電站GIS在安裝過程中需要注意的問題。

關鍵詞：變電站GIS設備；清潔度；密封性；真空度

中圖分類號：TM411 文獻標志碼：A

0 前言

GIS是一種SF6全封閉組合電器，所有帶電部分都被金屬外殼所包圍，多用鋁合金、不銹鋼和無瓷鑄鋼等材料組成，外殼用銅導體接地，內部充有一定壓力的SF6氣體。GIS設備由斷路器、隔離開關、接地刀閘、母線、電壓互感器、電流互感器、避雷器、進行套管和出線套管等電氣元件組合而成。其占地面積小、受自然環境影響較少、運行安全可靠、維護工作量少、檢修周期長、安裝施工工期短、沒有無線干擾和噪聲干擾等優點。

GIS設備自身結構特點可知控制GIS設備質量的關鍵階段在于設計、制造和安裝三大階段。而控制好GIS設備的安裝質量是最后一個關鍵階段。長期實踐表明，與安裝質量緊密相關的有三大控制要點，分別為：清潔度、密封性和真空度。

1 清潔度

如果GIS設備內部存在污穢物如灰塵顆粒、金屬微粒等，內部導體有劃痕或者凹凸不平的情況，有可能會改變GIS內部的電場的結構性能，從而引發電場畸變而導致產生過電壓后絕緣擊穿，進而演變成設備故障。所以，保證清潔度是GIS設備現場安裝中首要的控制要點。

1.1 對安裝場地的清潔度要求

變電站現場安裝場地的條件一般比較差，不符合GIS設備安裝的清潔度要求。所以在GIS設備安裝時，必須做到：（1）為了防止自然環境中的灰塵，安裝前須在安裝場地灑水并將水分擦干凈，且在空氣中靜止48h后才能開始安裝工作；（2）安裝過程中，設專人負責對安裝工作區進行吸塵，安裝人員著裝符合安裝工作要求的服裝后方可進入安裝工作區，其他人員未經允許不得進入；（3）必須封堵其他區域和工作區連通的孔洞，并用塑膠布對交叉施工面進行隔離，保證安裝工作區的清潔度。

1.2 對GIS設備清潔度要求

1.2.1 檢查GIS設備的絕緣件和金屬表面。一是檢查GIS設備內外表面上是否有污穢物，如油漬或者灰塵等。如果有油漬，可用蘸了無水酒精（99.7%工業乙醇）的細白布必須（必須是不起絨的棉布）抹干凈GIS設備表面，注意清潔人員必須佩戴手套，以防止汗水和手的觸摸對設備造成二次污染；如果有灰塵，可利用吸塵器對吸塵工作。若氣室已經打開，必須清潔GIS所有的金屬部件和密封面，如導體連接面和連接體、法蘭的O型槽和密封面等；二是再檢查表面是否有劃痕或者凹凸不平的情況。如果有劃痕，應該用50金剛砂布將劃痕磨光；如果存在凸處，則用刮刀刮平后再用50金剛砂布磨光。處理上述步驟產生的金屬粉末不能用吹走或者抹去的方法，這樣只會擴大金屬粉末的污染范圍，而應該采用吸塵器吸走的方法。然后在吸干凈金屬粉末后，再用蘸了無水酒精的細白布抹干凈GIS設備表面，最后蓋好塑料薄膜。

1.2.2 檢查鋁管電極。在加工過程中鋁管作為電極，其表面不可避免的存在一些鋁屑和毛刺，這些微粒在耐壓試驗中很容易產生放電現象，所以保證鋁管電極的清潔度很重要。一是在對鋁管電極加工過程中加強清潔檢查，避免死區的出現；二是在安裝前使用導體振動清潔方法，盡可能地清理內部死角的殘留物或者進行局部放電試驗以便發現殘留的金屬絲和鋁屑。

1.2.3 清潔法蘭的連接處。法蘭的連接處有O型槽和密封面兩種。如果是O型槽，在安裝前必須清潔O型槽，并在清潔后將O型圈均勻壓入密封槽，且保證密封膠圈不能發生位移；如果是密封面有刮痕或者其他損傷情況，可采用上述的刮痕處理方法處理。

2 密封性

SF6氣體泄漏是GIS設備最嚴重的故障，所以GIS設備的密封性檢查是安裝過程中最關鍵的控制要點。整個安裝過程中都應該對GIS設備的密封性進行檢查，包括對設備氣室接頭、法蘭面、表計和閥門等部位，密封性的重點在于法蘭盤接口密封圈的安裝調整。

2.1 法蘭盤接口安裝密封性檢查

（1）第一步是先檢查法蘭盤表面的清潔度，查看是否有污穢油漬或者劃痕等損失之處，如果有，應該按上述方法處理即可；（2）檢查法蘭槽外側的密封膠是否符合要求，不能讓外部空氣中的潮氣和污穢物進入GIS設備內部，且為了避免與GIS設備內的SF6氣體接觸，注意密封膠不能流入密封環內側；（3）檢查密封環是否已經損壞，與密封槽是否匹配，密封圈不可二次重復使用；（4）上述步驟都檢查完畢后，同理用蘸了無水酒精的細白布抹清洗密封環后，并用密封膠將靠近外部空氣側的密封槽涂抹一層。

2.2 法蘭盤接口安裝過程

法蘭盤接口安裝工藝質量是密封性好壞的關鍵。（1）法蘭螺栓的緊固問題。為了確保密封性，如表一所示，應該按力矩使用力矩扳手緊固螺栓，且應遵循左、右、上、下再順序地中心對稱緊固的原則。（2）溫度補償性伸縮節的調整問題。受不同工程環境溫度條件的影響，管道和設備會因熱脹冷縮或其他外力影響發生微小位移，可能會造成接頭部件的脫離或者管道損失，影響密封性。可采用溫度補償伸縮節來減少環境溫度和外力的影響。如果裝有伸縮節，兩個金屬伸縮節間的距離可通過伸縮節上的螺桿來調節，以滿足安裝的要求。

3 真空度

3.1 水分進入GIS設備內部的途徑

控制真空度的關鍵在于控制SF6的含水量，不僅可以減少SF6自身的水分，也可減少設備內其他物件如密封體、絕緣體的水分。水分進入GIS設備內部的途徑有：（1）充入設備的SF6氣體本身就有水分（按規定SF6氣體的水分不能超過15ppm（V/V））；（2）設備零部件會吸附水分，尤其是絕緣件；（3）水分在安裝調整時通過空氣進入；（4）充放氣裝置沒有做好干燥處理，對GIS設備充氣時帶入水分；（5）設備在運行中水分會通過密封圈滲透到設備內部。

3.2 水分對GIS性能的影響

水分對GIS性能的影響主要表現在以下兩個方面：（1）開關開斷性能影響：水分的存在會增加SF6電弧分解量而減少復合量，減弱吸附電子的能力，阻礙了開關斷口間的介質強度的恢復；（2）腐蝕設備零部件：由SF6+4H2O=H2SO4+6HF 可得，SF6在高溫條件下被水分分解為H2SO4和6HF ，為酸性物質。可對GIS的某些絕緣體機金屬件產生腐蝕作用。

3.3 水分控制措施

（1）設備零部件的干燥：設備零部件應該清潔完畢后再在烘箱內120℃干燥4h方可安裝，并且不應在濕度大的天氣安裝調試；（2）對設備充放氣之前應該檢查充放氣裝置水分及被充入氣體水分；（3）在設備安裝完畢后，應將水分吸附劑放入設備內部密封，且對設備內抽真空至133Pa后，為了排除水分還應繼續抽0.5h～1h；（4）對運行一段時間后含水量過高的情況，可檢測密封部件是否損壞或者吸附劑是否已經飽和等原因。（5）SF6氣體在溫度較低時在絕緣體表面凝結為冰晶，不影響設備的絕緣性能，所以規定充入GIS的SF6氣體在密度下其露點不應超過-5℃。

結語

綜上所述，為了保證變電站GIS設備的正常運行和提高安全運行水平，應該在安裝過程中針對清潔度、密封性和真空度3個控制要點控制設備的安裝質量。

參考文獻

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