全封闭气体绝缘开关柜安装工艺

郝卫国 谭青坡

(中铁电气化局集团第一工程公司,200082,上海∥第一作者,工程师)

全封闭气体绝缘高压开关柜(GIS)是我国城市轨道交通供电系统目前使用量较大的一种新型开关柜。其基本特点是:金属封闭、气体绝缘、母线室和断路器室采用独立的间隔单元气室封闭,所有控测量、保护采用传感技术及智能化控制系统。GIS是可靠性比较高的真空开关,具有免维护、可靠性高、易于安装建设、抗严酷环境条件、维护工作量小等优点。本文以西门子公司生产的8DA10(安装完成需在现场充六氟化硫(SF6)气体)气体绝缘开关为例,介绍开关柜的安装、调试、运行前的检查等工艺。

1 工艺特点

(1)本工艺将开关柜本体的连接、拼装、电气一二次连接、电气及机械性能调试等一系列复杂的工序有机合理地结合起来,使其操作规范化、简单明了、易于掌握、实用可靠,避免了反复调试。

(2)本工艺能节省工时,提高效益,同时确保设备的可靠运行。

(3)本工艺适用于城市轨道交通供电系统变电所气体绝缘开关柜的安装。

2 柜体基础框架的安装

(1)对安装现场的一般要求:开关柜的现场安装应在配电室的土建工程彻底完工、电缆沟槽施工完毕且具备照明及现场安装电源之后进行。配电室应保持干燥,配备通风装置以及现场的温度、湿度满足设备安装要求。

(2)基础框架的安装:高压开关柜安装在室内基础框架上。为使开关柜能顺利安装,基础框架的安装和调整检查应在电气技术人员的配合下进行,并严格遵照设计图纸及产品技术要求的有关说明。整体框架预埋位置应符合设计图纸要求。使用水平仪对基础框架进行测量纠正偏差,使其保持水平,并处于正确高度。技术标准参照国标要求。基础框架上表面应高出配电室地坪1～3 mm。配电室地坪要平整、强度要高,应避免地坪水平高度高出基础框架水平面。

(3)基础框架的调整:根据开关柜的安装孔尺寸,在槽钢上定出第一面开关柜安装孔位置,然后用钢卷尺定出所有开关柜的安装孔位置,并复核安装孔对角线长是否相等。基础框架两端均应接地。要保证基础框架的上表面清洁光滑,以利于开关柜的安装。

3 开关柜连接安装

3.1 安装前的准备工作

设备运到施工现场后,及时进行开箱检查。开关柜外壳应无碰撞痕迹,各部位螺栓应紧固,油漆完整无锈蚀现象。检查开关柜铭牌上的参数是否与设计要求相符,产品说明书、合格证、备品备件等技术资料是否齐全,并做好收集工作。

3.2 开关柜就位

用液压叉车将开关柜运至基础槽钢附近后,按设计图纸要求,利用门型吊装支架将第一面开关柜安装到位,并调整开关柜使其与地面垂直。用同样方法将第二面开关柜运至第一面柜附近约1 m远(以能容一人宽的距离为限)的位置并进行调整,使两柜盘面保持在同一水平面上。

把开关柜安放在基础框架上预先设定好的位置,将开关柜固定螺栓插入基础框架上相应的螺纹孔中。开关柜调平、对齐之后,锁紧固定螺栓,将其固定在基础框架上。

3.3 开关柜拼装

用吸尘器将开关柜外表面清扫干净后,拿掉母线套筒防护罩并拆除套筒外侧法兰挡板。检查套筒内母排固定螺栓是否缺失,松开母线双层铜排间的连接螺栓并取出套筒内的干燥剂。打开母线套筒上操作法兰盘。用洁净的无纺布和脱脂棉蘸无水酒精(或丙酮)将套筒内表面、法兰连接面及母线铜排清理干净(见图1)。将硅脂(或中性凡士林)均匀涂抹至法兰连接面及法兰密封圈上,将密封圈压到法兰连接面处(见图2)。

图1 清洁母线套筒

用跨顶平行移动第二面柜缓慢接近第一面柜。移动过程中,在柜顶母线套筒操作法兰孔处及两柜连接处观察母线搭接情况,如出现母线连接错位及相邻盘柜不在同一水平面等情况,应及时调整。两柜母线及套筒法兰完全接触后,检查接触面吻合情况,如有错位应及时调整。

图2 连接母线铜排

在柜顶母线套筒操作法兰孔处,用力矩扳手将两面柜的母线铜排连接螺栓拧紧,对操作孔再次清洁后,安装柜顶法兰盘。

3.4 开关柜安装固定

按照前面步骤,将剩余的开关柜连接完毕后,即可进行开关柜的安装固定。每面盘的临时固定点应不少于2处。

3.5 接地线安装

完成柜间的接地铜排连接后,用万用表测量确定所有接地铜排已贯通,然后用断面积为120 mm2铜编织线将开关柜接地铜排与变电所接地扁钢连接起来。接地线数量应不少于2处。

3.6 开关柜气室充气

开关柜安装完毕后,应及时进行充气。如开关柜安装后不能及时充气且空气湿度较大,安装时要放入干燥剂。

将充气管连接到开关柜面板上的气孔上,对母线气室、母线PT(电压互感器)气室及断路器气室进行抽真空处理,直至开关柜面板的气压表显示母线气室内空气压力接近-1×104k Pa,再持续抽1 h即可达到标准。

用微水仪检测气瓶内的六氟化硫气体微水的体积分数,应小于150×10-6。

将六氟化硫气瓶接到充气小车的气阀上,通过小车上与开关柜气孔连接的充气管进行充气。第一次充气的充气量不宜太多,控制在气压表充气气压上下限刻度范围的中间值即可,以免由于温度升高气体膨胀而造成气室气压超过规定的上限值。

4 电力电缆及控制电缆的连接

(1)插接式电力电缆头的连接:根据工程的具体要求将单芯电缆放入相应柜中。拆掉运输保护的封盖,剥开电缆套,露出电缆芯,按正确的相序安装。根据电缆头制造商的安装说明指导安装电缆插头,用专用工具将电缆插头插入安装在断路器室底部(无需打开绝缘气体隔室)的电缆插口中;并用钢制螺栓固定,将电缆对齐后固定在电缆夹上,用电缆密封插头封好其它未使用的插口。

(2)控制电缆及其接线:将控制电缆及其接线放进电缆室右侧的电缆槽中(用于外部接线)。利用控制室内的插接头形成柜内小母线的连接(随柜带母线)。

5 气体开关柜的调试及运行

(1)准备工作:连接辅助和控制电源,检查机械和电气连锁在指定条件下的有效性,了解开关柜的总体情况及外部功能的各种危害因素。

(2)起动调试:按照电气操作安全规程,确认柜内的断路器全部处于断开位置,相关母线系统的隔离开关合闸,拆除危险工作区域内的接地线和短接线;按正常程序起动开关柜,观察保护装置或仪表的信号显示。有多路进线和开关柜组合时,要检验进线相序。

(3)开关柜的操作:开关柜操作前,要检查气室内绝缘气体压力(气体压力通过传感器来检测)。如果气体压力降到最小操作压力以下,智能型控制/保护单元将会显示并报警。配有储能电动机的断路器可自动完成储能,分闸和合闸由智能型控制/保护单元来选择,合-分的操作应在控制小室门关闭时进行,同时观察位置指示器。开关柜试运行时,应注意观察所有的运行数据和状态指示,注意任何异常情况,包括开关柜的外部条件。

(4)开关柜的现场试验:包括绝缘试验、主回路的耐压工频试验、辅助回路和控制回路的耐压试验等。

绝缘试验应象正常使用时一样,在装配好的设备上进行,非充气隔室的绝缘件的表面应擦拭干净。试验应在绝缘气体的额定运行密度下进行。

主回路的工频耐压试验按GB/T 11022—1999中的规定只进行干耐压试验。过电压保护元件及智能型控制/保护单元应解开或移开。试验时应依次将每一相的主回路导体与试验电源的高压连接,同时将其他各相回路的导体接地,合上所有测试回路开关,以保证主回路的连通。

进行辅助回路和控制回路的耐压试验时,将辅助回路与控制回路连接在一起,试验电压加在它和接地的外壳之间(如有可能,正常使用中与其它部分绝缘的每一部分回路作为一极,其他部分与接地外壳为另一极,电压加于二者之间),若应能承受2 000 V的工频耐压试验1 min而无击穿放电现象,则为合格。辅助回路和控制回路中所用设备元件的试验电压与回路相同,若这些元件确已按各自的标准要求进行过试验,在试验时可以从回路中拆开。应将回路中带有线圈的元件上的线圈短接。

传感器二次回路不做此项试验。

(5)主回路电阻测量:为了保证开关柜间及内部电连接部位的可靠性,应该进行主回路电阻的测量。其值应不大于150μΩ。

(6)气体检漏试验:开关柜装配完成后,用检漏仪对充气隔室进行检漏。其气压值应符合工艺或产品技术要求之规定。

(7)接线正确性的检验:检验实际接线与电路图的一致性。还要对辅助开关、辅助回路中的各种仪表进行通电动作试验。

(8)检查所有连接部位,整理填写设备安装技术记录。

6 施工注意事项

(1)工作场地电压不稳时,应配接稳压设备。

(2)对设备进行通电试验时,必须先检查设备各保护装置和接地是否安装好,各开关位置是否正确。

(3)必须严格遵守安全用电规则,并安装相应容量的控制开关及熔丝。

[1]王兆安,张明勋.电力电子设备设计和应用手册[M].北京:机械工业出版社,2002.

[2]国家经济贸易委员会电力司.电力技术标准汇编电气部分第6册高压电气试验[M].北京:电子工业出版社,2002.