110 kV變電站施工中的GIS設備安裝技術研究

摘 要：【目的】探討110 kV變電站中氣體絕緣開關設備（GIS）的安裝流程與技術，分析其在現代高壓變電站中作為核心組件的功能和優勢，以及正確安裝對變電站穩定運行的重要性?！痉椒ā坎捎孟到y分析法和案例研究法，詳細記錄和評估GIS設備在110 kV變電站中的安裝過程，包括設備的運輸與準備、空間布局與環境控制、設備搬運與定位、組件裝配、電氣連接及試運行測試?！窘Y果】結果表明，遵循詳細的安裝要求可以顯著提升GIS設備的安裝質量和效率。在安裝過程中，技術操作的精確性對設備的性能發揮和長期穩定性至關重要。【結論】GIS設備的正確安裝對110 kV變電站的穩定運行至關重要。該研究提供的安裝要求不僅有助于優化安裝過程，而且為進一步提高變電站運行效率和安全性提供了重要參考。

關鍵詞：110 kV變電站；GIS設備；設備安裝技術

中圖分類號：TM411+.4" " 文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2025）05-0024-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.05.004

Research on GIS Equipment Installation Technology in the

Construction of 110 kV Substation

WANG Bao

（Jiangsu Fangyang Energy Technology Co.， Ltd.， Lianyungang 222000，China）

Abstract： [Purposes] The purpose of this study is to explore the installation process and technology of gas insulated switchgear （GIS） in 110 kV substation， analyze its functions and advantages as a core component in modern high-voltage substation， and the importance of correct installation for the stable operation of the substation. [Methods] The study used the system analysis method and the case study method， in detail to record and evaluate the installation process of GIS equipment in the 110 kV substation. The analysis includes the transportation and preparation of equipment， spatial layout and environmental control， equipment handling and positioning， component assembly， electrical connection and commissioning test.[Findings] The study results indicate that following the detailed installation guidelines can significantly improve the installation quality and efficiency of GIS equipment. During the installation process， the accuracy of the technical operation is critical to the long-term stability and performance of the equipment.[Conclusions] The correct installation of GIS equipment is crucial for the stable operation of 110 kV substation. The implementation guidelines provided by this study not only help to optimize the installation process， but also serve as an important reference to improve the efficiency and safety of substation operation.

Keywords： 110 kV substation; GIS equipment; equipment installation technology

0 引言

氣體絕緣開關設備（Gas Insulated switchgear，GIS）由斷路器、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成。其憑借更高的可靠性和安全性以及相對較小的空間占用，在高壓變電站設計與建設中得到廣泛的應用。尤其是在城市及人口密集區域，GIS因其緊湊的結構和優異的絕緣性能成為首選。然而，110 kV級別的變電站在GIS設備的安裝過程中面臨著多方面的技術挑戰，其中包括精確的設備定位、復雜的電氣連接及系統的調試和測試。此外，變電站的工程設計還必須考慮設備的操作和維護空間，確保所有電氣部件均能可靠運行，并在未來可以輕松完成升級或維護。

1 110 kV變電站中GIS設備的安裝要求

GIS設備的核心優勢在于其緊湊的設計和出色的電氣性能，這使得其在有限的空間內能承擔高壓電流的傳輸和分配任務。因此，在110 kV變電站的安裝中，必須精確考慮到設備配置、空間布局及與現有系統的兼容性。首先，在安裝之前應測量預定安裝位置的尺寸，并確保該位置能滿足設備運行時對環境條件的要求，如溫度、濕度和抗震性能。這一步驟是至關重要的，因為GIS設備的性能在很大程度上受安裝環境的影響。其次，對電氣安裝方案進行仔細規劃，確保所有電氣連接都嚴格按照制造商的規定執行并符合國家電網的安全標準。這包括對GIS設備的接地系統、電纜布線及保護系統的設計和布置，每一項都要精確到位，避免一切可能發生的安全風險。

2 GIS設備安裝技術

2.1 設備運輸與準備

在設備運輸方面，GIS設備通常包括重達數噸的金屬外殼和敏感的電氣組件，適宜的運輸方式為振動水平在3～60 Hz頻率范圍內且加速度不超過0.3 g（g為重力加速度）。根據常規的電氣設備運輸標準進行測算，確保在運輸過程中減少對敏感電氣部件的沖擊，降低設備到達現場前的故障率。在設備包裝方面，所有GIS組件應使用抗振動材料和防水材料進行包裝。例如，主體開關柜應使用至少10 cm厚的泡沫塑料進行全面包裹，并在外部使用硬質聚氯乙烯（PVC）殼體進行加固，具體尺寸及材質應根據制造商提供的標準進行確定。為防止濕氣侵入，包裝箱內部應維持干燥，濕度控制在40%以下，這一點可通過放置適量的干燥劑來實現。在設備的儲存和前期準備方面，GIS設備在現場儲存期間，溫度必須控制在-10～40 ℃、相對濕度不超過70%，以防止溫濕度對設備金屬部件及絕緣材料造成損害［1］。儲存場所應遠離任何可能產生電磁干擾的設備，并確保無塵、無腐蝕性氣體和蒸汽?？紤]到GIS設備的總重通常在25 t以上，因此使用的起重設備必須具備至少30 t的起重能力，并且起重設備的穩定性須滿足施工要求。在搬運過程中，速度不超過2 m/min，以防設備因快速移動而產生潛在損害。設備在安裝前的現場測試也是不可或缺的步驟，必須對GIS設備進行包括絕緣電阻測試、接地電阻測試和相位檢查在內的預安裝測試。所有測試結果均應符合標準，確保設備在實際安裝前的性能達到設計要求。設備運輸及準備階段的技術要求見表1。

2.2 設備搬運與定位

在搬運GIS設備時，一般起重設備的設計載荷通常比設備自重高出25%以上，確保在搬運過程中的安全余量［2］。例如，當GIS模塊重量為20 t時，那么采用的起重機需要具備至少25 t的起重能力。同時，要對起重機的穩定性進行評估，以免在操作過程中因負載偏移而引起傾倒。在GIS設備的實際搬運過程中，搬運速度應不超過2 m/min，這樣能減少因速度過快而導致的設備振動和潛在損傷。每次移動前，必須檢查路徑上是否有足夠的空間和穩定的支撐面，避免在不均勻的地面上操作而引起設備傾斜或跌落。在定位過程中，精度是一個至關重要的因素［3］。安裝GIS設備的位置偏差必須控制在±5 mm內，確保設備接口的正確對接和系統的完整性。這一精度的實現，通常由高精度的激光測距儀和電子水平儀進行輔助定位。安裝點的預備工作包括地面的平整度測量，其標準為每平方米不超過3 mm的高差。安裝GIS設備時的環境要求為安裝區域空氣中粒徑大于0.5 μm的顆粒數量不得超過352 000 個/m3。為此，安裝現場通常要設置臨時的潔凈室環境，使用高效顆粒空氣（HEPA）過濾器來保持空氣質量，防止粉塵和微粒在安裝過程中侵入設備內部。設備搬運與定位的技術要求見表2。

2.3 組件裝配

組件的接合部位必須具有極高的密封性，防止氣體泄漏。GIS設備的SF6氣體泄漏率每年不應超過0.5%，這一指標直接關系到設備的絕緣強度和抗電弧能力。為實現這一要求，裝配過程中使用的密封墊圈材料必須具有優良的耐溫和耐壓特性，且墊圈的壓縮設置應為35%～50%，以確保長期密封效果。在組件裝配的具體操作中，所有連接點必須使用扭矩扳手按照制造商的規定扭矩進行擰緊［4］。例如，對主要承載電流的連接螺栓，其扭矩應為100～120 N·m，以確保電氣連接的穩定性和可靠性。

2.4 電氣連接

電氣連接的首要任務是確保所有的導電部件和連接點均具有足夠的電氣導通性和機械穩定性。在連接時，所有電氣連接點的扭矩必須符合制造商的指定要求，以保證連接的牢固和長期穩定。所有的螺栓和接觸面必須進行適當的清潔和預處理，通常包括去除氧化層和應用導電潤滑劑，以減少接觸電阻。接觸電阻的測量是電氣連接質量控制中的一個關鍵步驟。連接點的接觸電阻不應超過微歐姆級別，具體數值應根據接頭的類型和尺寸來確定［5］。為了達到這一指標，每個連接點都必須使用精密的電阻測試儀進行測試，以確保所有連接都在規定的電阻范圍內。在高壓環境中，電氣絕緣也是電氣連接的一個重要方面。每個連接點和絕緣部件必須承受至少正常工作電壓的1.5倍電壓，這對110 kV GIS設備而言，意味著必須能夠耐受最少165 kV的電壓。所有電氣連接的防水和防潮處理是必不可少的，特別是在戶外或潮濕環境中操作的變電站設施。接頭和終端裝置應使用符合IP65或更高防護等級的密封技術，以防止水分和污染物進入電氣系統內部。電氣連接的關鍵技術要求見表3。

2.5 試運行測試

試運行測試一般從單元測試開始，逐步過渡到整體系統測試。在絕緣電阻測試中，該測試確保所有電氣絕緣材料保持良好狀態，未受安裝過程中潛在損傷的影響。為評估GIS設備的絕緣強度，進行耐壓試驗是有必要的。對110 kV GIS設備進行的耐壓試驗施加的交流測試電壓至少230 kV，持續時間為1 min，以檢驗系統在高電壓狀態下的表現。部分放電（PD）測試對評估GIS設備的安全性尤為重要。部分放電是絕緣材料開始破壞的早期跡象，因此，監測和控制PD活動對預防設備故障至關重要。測試過程中記錄的放電量不應超過5 pC。該PD測試通過特定頻率的聲發射檢測裝置來進行，確保所有檢測到的放電活動都能得到適當的識別和評估。斷路器的機械操作測試也是試運行測試的一部分，包括對斷路器的開合操作進行多次連續測試。通常要求至少進行50次機械操作且無故障，以驗證其操作可靠性［6］。記錄每次操作的時間并與制造商提供的標準操作時間進行比較，通常在30～50 ms。系統的同步性測試也不可忽視，該測試用來驗證各組件（如斷路器、隔離開關等）在實際操作中的同步性能。同步誤差必須控制在±10 ms以內，確保所有操作在電網要求的時間窗內順利完成。最后，進行系統整體功能測試，包括對保護和控制系統的檢驗。這一步驟確保所有的保護繼電器、控制模塊和通信設備能夠正確響應預設的故障和操作條件。測試中模擬各種故障場景，驗證系統的響應時間和動作準確性，所有動作的反應時間通常要求在100 ms以內。

3 結語

GIS設備在110 kV變電站中的應用不僅能優化現有的安裝流程，提升系統整體性能，還能為電力行業的技術進步提供有力支撐。通過深入探索GIS設備的安裝技術，可以為設計人員提供重要的參考資料，使他們在面對復雜的工程挑戰時，可以做出更加科學、有效的決策，提升變電站項目的成功率及經濟效益。

參考文獻：

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［4］郭文濤，王予疆，陳勇勝，等. 110 kV變電站內GIS設備特高頻局部放電檢測方法研究 ［J］.大眾標準化，2020（23）： 242-243.

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［6］梁偉清. 500 kV變電站電氣施工中GIS設備安裝調試技術的應用 ［J］. 電子測試，2019（6）： 114-115.