GIS 安装调试关键工艺控制点探讨

张志芳

(恒光电力建设有限责任公司，浙江 嘉兴 314033)

随着经济的发展，电力用户对供电可靠性的要求日益提高。同时，新型变电所综合自动化系统也对变电所一次设备的机械、电气性能提出更高的要求。因此，更多先进的电气设备得以在变电所应用，其中气体绝缘金属封闭开关设备众多优点而越来越得到广泛的应用，因此气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的现场安装调试日益成为变电所安装中的中心环节。

1 GIS 设备技术特点

结构小型化，占地面积少，运行可靠性高，安全性好，杜绝了对外部的不利影响，安装周期短，维护方便，检修周期长。

2 GIS 设备安装中关键工艺控制点及控制措施

由于GIS 组合电气设备的高度集成化、紧凑性，在现场安装中任何的疏忽都将留下其运行中存在的隐患，严重的将造成设备和电网事故。根据多个GIS 变电站安装经验，在安装调试过程中严格把好一下几关是关键。

2.1 安装环境控制

由于SF6 对于水分和杂质极为敏感，对于安装现场的环境控制要求极为严格。由于GIS 安装时需要打开气室，因此必须注意安装必须安排在晴朗天气，空气湿度小于80%时进行，而且气室一旦打开必须连续进行安装至真空处理，以减少气室露空时间。户外安装时，应控制风速不大于3 级的情况下进行，必要时在打开气室的局部范围内设置遮蔽措施，安全区域必须控制扬尘等。户外安装时应确保安装区域清洁整齐。安装人员不得穿戴粗松纤维的工作服和手套，头发必须包裹在帽中，并戴口罩。温度较高时，应注意降温措施，防止施工人员汗水导致水分进入气室内部。

2.2 GIS 组合电气气室吸附剂的处理

GIS 组合电气使用的吸附剂一般为4A型分子筛，不含导电性和介电常数低的物质和粉尘，具有较强的吸附性能，而且能够耐高温和电弧冲击。应将吸附剂在真空干燥炉内，以200～300oC 的温度进行烘干，达到12小时烘干时间后，应取出并立即装入气室，安装的时间不应超过15 分钟。装入吸附剂的气室应立即开始进行真空处理，以减少吸附剂与空气接触时间。在安装入吸附剂前，还应该对吸附剂进行沉重记录，以便下次检修时能进行，当增重超过25%时，说明吸附的水分已较多，必须进行再生处理。灭弧气室的吸附剂不可再生。

2.3 气室真空处理

安装完成的气室应立即进行真空处理。抽真空时必须在连接管路中加入逆止阀，并设专人看护，以防在真空装置失电时发生泵油倒吸进气室的情况发生。应先启动真空泵，检查工作正常，再开启各管路阀门，停泵时应先关阀门再停泵。抽真空达到气室内绝对压力小于133Pa 后，继续维持真空泵运行30 分钟，停泵并隔离。静置30 分钟后读取气室绝对压力值A，再静置5小时后读取绝对压力值B。当B-A 的值小于67Pa 时，气室密封方为合格。封面检查合格的气室方可充入合格的SF6 气体。

在气室真空处理时，应避免出现长时间使得盆式绝缘子一侧为额定工作气压，而另一侧为高度真空的情况，避免对盆式绝缘子产生机械损伤。必要是，应将额定气压侧的气体压力降低至50%额定压力以下。

2.4 外壳接地

由于GIS 组合电气内部采用密集型布置，导体间以及导体与金属外壳间电气距离很小，在内部发生击穿的情况下，巨大的接地电流将通过接地线引致接地网。而且，由于GIS 组合电气的筒体采用环型的密闭金属材料，当系统产生不对称故障是，由于磁感应原理，将在筒体上产生较大的感应电压，致使设备损坏或者人身触电。因此，对于接地的工艺具有相当高的要求。采用GIS 组合电气的变电站一般宜采用铜质的接地网，以减少总的接地电阻值。而且所有连接壳体与接地网的连接线也必须采用铜质材料。由于各气室间存在盆式绝缘子以及橡胶密封圈，各筒体间也必须设置跨接的铜排，跨接铜排的截面积应与主接地网相同。GIS 组合电气的接地采用多点接地的方式，具体接地点设置的多少和位置应按照厂家和设计的要求进行。

2.5 主回路电阻测试

主回路电阻测试在GIS 的安装中至关重要，因为试验不仅可以检测各模块间触头接触的完好性，而且可以核对主母线相位的正确性，对于全封闭的组合电器来说，相位正确性和联接可靠性尤为重要，工程实际中曾经发生过因相位联接错误或者导体联接不当引起的返工。生产厂家一般会提供GIS 内部各种连接部位的标准接触电阻值。应在GIS 拼装时逐段进行回路电阻测试，这样可以在拼装过程中就能及时发现接触不良的部位并进行处理。分段测试结果应不得大于该测试段厂家提供的各连接处的标准接触电阻值之和。拼装完成后，还应进行整套回路电阻的测试，当然，测试值不得大于理论计算值。

必须特别注意的是，正在进行真空处理的气室严禁进行回路电阻测试。这是因为当气室内部处于亚真空状态时，内部的介质强度非常低，即使加上几十伏的电压，也有可能造成在盆式绝缘子表面上留下放电的痕迹，当GIS 投入正常运行后，这些放电的痕迹将成为绝缘薄弱点，引发故障。因此，在安装中进行分阶段的回路电阻测量时，必须进行仔细的检查，避免出现对真空气室进行测量情况的发生。

2.6 耐压试验

由于SF6 气体具有优越的绝缘性能，使得GIS 组合电气能够实现小型化。GIS 组合电气采用接地的铝合金外壳为主，在工作气压下，GIS 组合电气内部导电体之间或者导体与接地外壳间的间隙很小。而且，由于其高度的工厂集成化生产，关键部件都预装在筒体内部运达现场，很可能由于在运输内部部件发生位移，或者现场安装过程中带入细小杂质，这都将影响其内部电场分布情况。而且相对瓷绝缘的部件，GIS 组合电气内部断路器断口中存在的不易察觉的毛刺和杂质都很可能引起异常放电和击穿。因此，现场耐压试验是检验GIS 组合电气性能和现场安装工艺水平的最后一道防线。

根据交接试验规程，现场耐压为出厂耐压试验电压的80%。以110 千伏GIS 组合电气为例，主回路的耐压试验程序和方法应按产品技术条件的规定进行，耐压试验所加电压为出厂试验电压的80%，既230kV*80%=184Kv，加压时间一分钟；试验应在全部充气工作完成24小时后进行，避雷器及压变不一同进行耐压试验，出线高压电缆在完成接入GIS 工作后一同进行试验；试验前应测量回路绝缘电阻，结果良好。

试验加压方法如下：以3kV/s 的升压速度将试验电压升高到额定运行电压63.5kV，持续1 到3 分钟，观察GIS 设备及试验设备无异常，再将试验电压升高到184kV，并在该电压下持续1 分钟；以上述方法分别进行每相试验。

图示如下：

通过耐压试验合格的GIS 组合电气运行投入运行。

但是，耐压试验并不能发现GIS 设备存在的隐患。投入运行的GIS 不光耐受工频电压，还有可能承受雷击过电压和操作过电压。GIS 内部SF6 气体的击穿电场强度对于不同电压其击穿电场强度是不一样的。对于同轴圆柱电极系统中的SF6 气体的50%击穿电压的经验计算公式为：

其中，P 为气室压力，d 为电气间隙距离（mm）,β为电场利用系数，而A 和B 分别为不同的常数，因电压波形的不同而不同，如下表：

?

由此可见，不同的电压，乃至不同的电压极性，都将导致击穿电压发生不同。而且GIS内部不同的缺陷隐患对于不同的电压波形具有不同的灵敏度。工频交流电压对于发现SF6 气体受潮、杂质、金属粒子引起的绝缘击穿很敏感，能及时发现，而对于金属表明的划痕、导体表明的状态不良等灵敏度不高，不容易发现。因此，我们不能指望通过工频耐压试验来发现GIS 内部存在的全部问题。在安装过程中，加强各类工艺控制，提高安装质量，是保证GIS 设备安全运行的重要保障。

4 结束语

以上仅从GIS 现场安装调试的角度分析了其中一些关键的工艺和质量控制点，并且通过分析表明现场耐压试验仅能局部反映安装完成的GIS 设备的整体质量和安装工艺。同时也表明，只有严把现场安装工艺关，确保各个环节均严格按照规程和作业指导书进线，才能从源头上保障GIS 安全顺利地投入运行。希望本文的粗浅总结能为电力建设单位的同人提供参考，作引玉之石。

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