HGIS現場安裝調試技術及質量控制方法

李賢初

摘 ?要：為總結變電系統電氣工程現場施工安裝經驗，以HGIS設備為引，首先介紹了國內外HGIS的現狀以及技術經濟概況，充分結合HGIS現場安裝施工、HGIS驗收調試經驗，說明了HGIS在實際工程施工時，其在安裝施工效率、安全性等方面的顯著優勢。隨后結合我國南方地區某HGIS變電系統電氣工程施工建設經驗，系統梳理了HGIS現場安裝、現場調試應注意的技術問題以及如何避免相應的技術隱患，為同類型變電系統電氣工程施工提供可靠參考借鑒。

關鍵詞：變電系統 ?電氣工程 ?技術管理 ?施工技術 ?HGIS

中圖分類號：TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）12（c）-0031-03

HGIS Site Installation and Debugging Technology and Quality Control Methods

LI Xianchu

（Chongqing Transmission and Transformation Engineering Co.， Ltd.， Chongqing， 400039 ?China）

Abstract： In order to summarize the on-site construction and installation experience of the electrical engineering of the substation system， the current status and technical and economic overview of HGIS at home and abroad are firstly introduced under the guidance of HGIS equipment. During project construction， it has significant advantages in installation and construction efficiency and safety. Then， combined with the construction experience of the electrical engineering of a HGIS substation system in southern China， the technical problems that should be paid attention to in the installation and commissioning of HGIS and how to avoid the corresponding hidden technical dangers.The paper hopes to provide a reliable reference for the electrical engineering construction of the same type of substation system.

Key Words： Substation system; Electrical engineering; Technical management; Construction technology; HGIS

自20世紀60年代起，氣體絕緣全封閉開關設備（Gas Insulated Switchgear，GIS）技術在國內外開始發展，變電系統電氣工程建設也因此有了長足的進步，變電站的占地面積大幅度減小，可靠性也大幅度提升。時至今日，部分西方國家在某些電壓等級的電氣工程項目建設中，只允許采用GIS方案，但因GIS的安裝施工造價較高，在變電系統中仍舊沒有得到全方位應用，因此，有必要對現有GIS進行進一步研究，以提升系統穩定性的同時并降低安裝維護成本。

日本是地震多發國，其研發的罐式斷路器具有良好的抗震性能，以此為基礎，將550 kV罐式單斷口斷路器結合敞開式母線，混合式氣體絕緣開關設備（Hybrid Gas Insulated Switchgear，HGIS）應運而生。HGIS是一種介于GIS和空氣絕緣開關設備（Air Insulated Switchgear，AIS）之間的新型高壓開關設備。HGIS內的隔離開關、斷路器、TA等設備并無太大變化，和傳統的GIS基本一致，這些設備大多設計在SF6氣體絕緣金屬保護金屬體系內部，設備出線通過套管保護引出，故障率相對低的母線則采用外露式的導線，使接線清晰、簡潔、緊湊。實踐證明，HGIS在運行時具有更高的可靠性，相較于AIS，其維修費用更低，維修工作量更少。在占地方面，若采用HGIS，可節約40%設備安裝空間。另外，因HGIS采用單斷口斷路器，故分壓電容較少，其他的電氣配件也隨之減少，結構相對簡單，維護也更加便捷。

1 ?HGIS設備構成

文章著重分析的500 kV HGIS設備，配置國內目前較為成熟的單斷口斷路器，采用OM操作機構體系，該機構優化了傳統的油路系統，性能較好，失壓問題發生概率較低，500 kV HGIS的一次結構。所以不會出現因為壓力失衡導致的自動分閘問題。合閘操作、分閘操作均采用常規液壓動力，淘汰傳統的彈簧部件，可避免機械疲勞問題。完全安裝在導電性良好的鋁制金屬保護層內，該保護層中注入有一定量的SF6氣體，設置有多個SF6氣室，各個SF6氣室電路完全相同，但是氣路卻完全隔離。HGIS設備因結構簡化，故套管結構也更加簡便，為典型的中空結構，絕緣介質采用SF6氣體，不會發生意外失火事故，且老化速度極為緩慢，絕緣維護工作量因此大幅度降低[1]。目前，國內生產的HGIS的開關并不能完全封鎖到一個保護層中，如圖1所示，國產500 kV HGIS設備各個氣室安裝有監控裝置，監控裝置和LCP直接連接，每一個氣室設置有單獨的截止閥、氣體填充口、帶壓力表溫度補償氣體開關等配件[2-3]。

2 ?HGIS安裝施工過程簡述

變電系統采用HGIS可大幅度提高施工效率，一般500 kV常規變電系統設備安裝調試需要40 d左右，而HGIS的安裝調試工作在24 d內就可完成。HGIS設備安裝、調試的具體過程為：HGIS安裝準備→HGIS設備基礎檢查→安裝施工放線→HGIS設備開箱檢查→HGIS對接→套管安裝→更換吸附劑→檢查HGIS本體內部是否存在遺漏部件→抽取真空→填充氣體→安裝匯控柜→敷設電纜→接線→現場交接→調試驗收→正式投運[4-5]。

變電系統電氣工程施工第一步是全面檢查工程施工場地，要求基礎高差控制在3 mm以內，同時檢查設備，確認無誤后，開始現場放線，然后根據工作要求進行本體對接。本體對接是施工過程中的關鍵要點，也是質量控制難點，在具體安裝過程中，需要根據實際放線位置，確定CB單元本體位置，確定水平標準，在定位基本完成后，開始固定支架體系，隨后安裝下一個單元。因對接安裝會直接受到周圍的環境因素影響，故在安裝過程中，需靈活應用手動葫蘆等設備。建議，為保證牽拉定位作業的正常推進，被牽拉單元表明應適度涂抹潤滑劑，在對接過程中注意控制牽拉葫蘆，注意控制牽拉方向、牽拉速度等。在實際施工中，往往需要進行多次調試才可完成。對接完成后開始進行法蘭連接，擰緊法蘭螺栓，所有螺栓緊固完成后，焊接CB本體支架。施工過程中，需注意各個接口尺寸，注意導體尺寸，考慮實際情況，將設備表面的金屬微粒、灰塵等清除干凈，工作暫停后，用塑料薄膜做好成品保護，避免空氣中的灰塵污染設備內部。在實際施工中，受多種因素影響，趕工情況較為普遍，土建工程和電氣安裝工程交叉進行的情況尤為常見，故需高度重視成品保護問題[6]。

對接施工結束后開始安裝套管，套管安裝技術要點和本體對接類似，但是應注意在吊裝過程中，避免套管接線端子板受到橫向力度，應盡量保證其受到縱向力，從而避免套管受到損傷。所有對接法蘭需要采用酒精或者丙酮進行處理，并涂抹專用密封膠，絕緣子表面只能夠采用酒精擦拭，不可采用丙酮擦拭。清潔后，注意檢查法蘭表面是否存在劃痕、污漬、油脂等，干燥劑放入設備干燥籠，在2 h內必須合理密封，使用過的干燥劑不可重復使用。

抽取真空的過程中，設備主回路不允許增加電壓，應保證接地開關（Earthing Switch，ES）有效閉合，套管端子有效關閉，抽取真空的管路應正確連接，所有管導切忌出現彎折問題，建議選擇帶有電磁閥的真空泵，避免突發停電導致油、水銀被倒吸進設備內部，若真空抽取氣壓降低至133 Pa以下，應保持真空狀態30 min以上，確保設備本體內部水分完全消失，在充氣的過程中，技術工作人員應盡量站在上風口，充氣效率需要嚴格控制，避免發生結露現象，若是出現結露問題，應采用專用加熱器輔助安裝。

3 ?HGIS交接試驗以及驗收

變電系統電氣工程HGIS交接試驗應根據國家現行標準進行，因部分進口HGIS生產廠家提供的規范高于國家規范標準，故在實際操作中，可考慮實際情況，直接采用生產廠家提供的數據內容，外觀檢查驗收應滿足以下4條標準：（1）所有套管端子的方向正確無誤;（2）HGIS所有氣室壓力保持正常;（3）設備本體以及設備套管表面無損傷;（4）所有連接螺栓的力矩符合規范要求。

現場試驗內容主要為：根據設備圖紙，檢查回路是否正常連接，重點檢查匯控柜以及操作箱;主回路電阻測試，實際測試參數不得超過廠家設定值的±20%;氣體檢測應采用專業儀器進行氣密性交叉，接頭處建議采用塑料薄膜等密封材料進行包裹處理;在耐壓試驗前后測試設備主回路的絕緣電阻，絕緣電阻可考慮分別檢測，也可考慮全站點一同測試，每一個單元的電阻值應控制在1 000 MΩ以上，輔助二次回路電阻值要控制在2 MΩ以上;輔助液壓系統需進行模擬順序測試;內部控制部件需進行連鎖測試，判斷其連鎖關系是否符合技術要求;氣體測試應滿足一般廠家標準;設備工頻耐壓情況，根據設備出廠要求進行80%加壓，加壓時間控制在1 min以上;輔助二次回路加壓2 kV，加壓時間控制在1 min以上。

4 ?技術經濟性分析

這里以傳統變電系統電氣工程中的半斷路器接線項目為案例，在項目中，一個符合標準的完整串體系采用的HGIS設備橫向尺寸和傳統的設備橫下那個尺寸基本一致，但是縱向尺寸可縮小50%及以上，故HGIS設備占地面積僅為傳統設備的50%左右。并且變電系統電氣工程HGIS設備實現模塊化布置，支持標準化生產，安裝過程相對簡單，主設備只有基礎部分沒有配套支架，施工作業方法相對簡單，現場施工作業量較小，施工周期較短，施工效率較高，在天氣條件良好的狀況下，一個HGIS設備安裝周期可控制在24 d以內，傳統設備最快也需要35 d左右。因變電系統在實際運作中，刀閘事故率普遍高于開關事故率，所以采用HGIS設備后，系統整體安全性可大幅度提升，若采用傳統設備，以外露瓷套的方式進行安裝，完成串多達54只，而HGIS完整串只有15只，這就大幅度降低了變電系統外絕緣閃絡問題發生率。因此，我們可預見到，變電系統采用HGIS替代傳統GIS設備是大勢所趨，在特高壓工程中，也只能夠采用技術水平較高的HGIS設備，因HGIS設備的抗震性能相對卓越，且在重污染地區、高海拔地區有著較為突出的應用優勢，HGIS設備繁瑣的前期檢查工作也可從變電系統施工現場轉移到工廠內部。

5 ?結語

相較于傳統設備，HGIS設備的施工效率更高、占地面積更小、運維可靠性更高，且對環境影響更小，盡管在可替代品方面相對弱于傳統設備，但是考慮到現如今各地的500 kV變電站仍舊在推行無人化建設，這無疑對設備可靠性提出了更高的要求，故廣大從業者務必要認識到這一發展趨勢，并探尋相應的施工技術方法。盡管HIGS設備的造價仍舊較高，但是伴隨國產HGIS質量的不斷提升以及各地500 kV變電站的大規模建設，若大量采用HGIS，其造價水平也必然會得到有效控制。

參考文獻

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