浅谈恶劣环境条件下GIS安装质量控制

2013-05-11刘中山

中国新技术新产品 2013年10期

刘中山

（四川电力送变电建设公司，四川成都 610000）

1 概述

气体绝缘金属封闭组合电器GIS设备是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、母线等设备经过优化设计后组合成一个封闭的整体，注入SF6气体进行绝缘封闭。因此，GIS设备的故障率只有常规设备的20%-40%。然后，正是由于其封闭性特点造成一旦GIS设备损坏，其故障地位及检修周期甚为复杂，修复时间长、经济损失大。相关资料统计和经验表明，GIS设备的故障多发生在新设备投运1年之内,一般第1年运行时,设备故障率为0.53次/间隔,而第2年则下降到0.06次/间隔，以后趋于平稳。就其故障原因分析，源于制造厂造成的故障约占GIS总故障的26%，源于安装施工造成的故障约占GIS总故障的40%、源于设计造成的故障约占GIS总故障的7%、源于其他原因造成的故障约占GIS总故障的27%。由此可见，GIS配电装置在安装过程中的质量控制是保证GIS设备正常投入运行，降低GIS故障率的关键因素。

在地形地貌较差的地区，变电站的设计建设面积受限，一般场地较小，GIS设备则因其占地面积小、可靠性高的优点常被选用。但此类地区环境多为气候恶劣、风沙大的偏远地区，因而GIS设备的安装质量控制将成为工作的重点。

500kV色尔古变电站500kV系统采用苏州阿海珐高压电气开关有限公司生产的GIS组合电器。由于色尔古所在地区环境气候恶劣、风沙大，设备安装时在防风、除尘技术方面提出更高的要求。

2 GIS设备安装前期准备

2.1 GIS设备安装流程

准备工作→设备基础画线→设备就位→电流互感器安装（法兰对接）→隔离开关安装（法兰对接）→出线分支母线及套管安装（法兰对接）→抽真空及捡漏→充SF6气体至终压→SF6含水量测试→回路电阻试验→耐压试验→安装完毕。

2.2 相关环节的准备措施

① 设备基础准备

GIS在安装前要打扫干净GIS安装平台，保证安装作业时无灰尘、无积水。

② 安装工器具准备

专用工器具需准备齐备，包括气体回收装置、真空泵、充气装置、吸附剂烘箱、微水测量仪、SF6气体检漏仪等设备均应处于良好的备用状态。

③ 设备转运准备

GIS设备转运安排应与GIS设备安装顺序及实际进度相协调一致，配合恰当。仔细核对装箱清单和装配图纸，做到箱号、包装图号、设备名称一一对应。不盲目转运设备，避免造成场地拥挤，设备堆集如山，安装秩序混乱等现象。

④ GIS设备基础测平

GIS基础采用预埋槽钢，要求基础预埋件高程误差为：每间隔基础预埋件水平最高和最低差不超过2mm，所有尺寸最大允许偏差为±3mm；条形基础不均匀沉降≤5mm；如果预埋槽钢沉降严重变形厉害，则必须对预埋槽钢进行处理，把变形控制在误差范围内。

⑤ GIS设备基础划线

基础划线采用经纬仪和钢卷尺等测量工具进行。按照GIS平面布置图和GIS基础图中注明的尺寸，将断路器中心线，主母线中心线及各个间隔中心线单独绘制出来。测量始终应采用同一把钢卷尺进行。

⑥ GIS设备开箱

GIS设备运输时通常充有约0.05Mpa的SF6气体，或者是在大气条件下带吸附剂运输和储存。在开箱检查时，要记录好各密封单元气室的充气压力值，以便查验设备是否存在泄漏。

3 GIS设备安装质量控制点

3.1 GIS安装环境的要求

GIS设备安装时有三大安装问题：起吊方式、设备基础的预埋方式以及设备清洁，其中保持GIS设备高清洁是设备总装和现场安装的最首要任务。

工程所在地一年四季大风频繁、尘土飞扬，每日下午当地风速在7米/秒以上的时间占全年的80%以上，这将严重影响GIS设备的起吊和除尘工作，促使GIS设备安装有效作业时间严重缩短，对设备安装质量和工程工期要求造成严重影响。

图1 组装棚、储物间示意图

图2 防尘棚迎风侧视图

封闭气室里的高纯度SF6气体性能稳定，绝缘强度和灭弧能力极高，如果尘埃、水分如果在组装时进入开关设备内部，形成的污染沉积在支持件的表面，将大大降低绝缘体表面的闪络电压，造成GIS组合电器运行不可靠，甚至出现安全事故。现场GIS组合电器施工，要充分考虑到设备组装过程中对周围环境质量的控制。

3.2 环境清洁度控制

在安装过程中，空气的清洁度对GIS设备的质量威胁很大，在安装过程中要严格控制扬尘，可采取在安装前第一次清洁时应在场地洒水并用水揩净，在空气静止48h后才开始安装。在风沙较大时，应停止周边其他作业，安装设备周围搭设简易塑料棚等措施。对开罐的设备要用塑料薄膜及时进行封闭。同时对现场GIS安装工作安排如下：

①遇5级及以下风力时，为一般安全作业时间。

②遇5级以上8级以下风力时，停止起重吊装、高空作业，其他施工作业必须采取可靠防风措施方可进行。

③遇8级及以上风力时，应停止所有户外施工作业。

3.3 环境湿度的控制

在安装过程中，空气湿度大容易造成GIS设备受潮，造成充填的SF6气体微水含量超标，影响到GIS设备的绝缘水平。GIS设备开罐安装时应选择晴朗、气温较高的天气进行，环境相对湿度应小于50%。

3.4 设备内部清洁

GIS筒体内部、浇注绝缘件和金属零部件必须保持很高的清洁度，不得附着灰尘及其它微粒，需采用吸尘器进行清扫，并选用高纯度酒精进行清洗。

浇注绝缘件表面清洗应采用无毛纸或棉布，用高纯度酒精将无毛纸或棉布沾湿后进行擦拭，所有清洗过金属表面的无毛纸或棉布不得进行绝缘件的擦拭，绝缘件只能使用洁净的无毛纸或棉布。零部件的最终清洗也只能采用第一次使用的无毛纸或棉布。

导电杆等导体可采用研磨纸或黄铜刷子去除其表面氧化层、毛刺和划痕，并用丙酮进行清洗，减小接触电阻，减少放电现象。

3.5 GIS密封工艺质量控制措施

在GIS装配时如果有一根短发落入密封面，则会造成严重的漏气现象，尘埃粒度直径为0.02mm时，将会产生0.5ml（一个大气压）／min的漏气量。根据GIS设备厂家规定，年漏气量不得大于1%。为保证GIS组合电器年漏气量指标和密封持久稳定的施工质量，在组装时应该严格控制密封面的精度，严格控制设备密封装配的安装工艺。

①拆下密封面保护罩后，应检查密封表面粗糙度，检查是否有磕碰损伤。如果是轻微损伤，用细砂纸仔细打磨，如果情况严重，必须更换新件。

②检查密封圈有无制造质量问题，如果有变形、开裂、损伤等现象，必须更换。

③用无毛纸蘸酒精仔细擦洗封面，密封槽和密封圈。

④密封圈规格尺寸必须与法兰密封槽相符合。

⑤对装法兰时，要注意确保密封圈不被挤出。

⑥在外部空气侧的整个法兰面上涂敷一层气体密封胶，用于阻止雨水的浸入和防锈。在应用气体密封胶前，确认法兰面无任何清洗溶剂的沉淀物（特别是分隔表面上的酒精）。在气体密封胶变硬前应当完成装配。

⑦在涂敷气体密封胶之前要确认密封圈及其密封槽清洁，无损伤。

⑧气体密封胶不得与其它润滑脂混合，装配后去除多余的气体密封胶

⑨GIS所有电气试验合格，无漏气的情况下，还要对各法兰结合缝隙涂抹防水胶。

⑩GIS法兰连接螺栓，部分导体连接螺栓必须使用力矩扳手进行紧固，螺栓紧固需符合要求标准。

3.6 GIS抽真空和SF6气体充填

GIS抽真空和SF6气体充填，直接影响GIS的电气绝缘性能与机械灭弧性能，是保证GIS组合电器施工质量的又一个关键环节。

①抽真空

在GIS各元件形成独立封闭气室，回路电阻测试合格，且更换吸附剂后，即可进行抽真空，将GIS气室的真空度抽至133帕，并做好抽真空记录。

抽真空到133帕以下后，应继续抽30分钟。然后关闭气体入口阀门进行真空泄漏试验，要求在4小时内起始和最终的压力差不超过133帕。如果压力升高大于133帕，则需要重新抽真空到133帕，并维持抽真空时间30分钟，重复进行真空泄漏试验，以确定是否存在泄漏。

②SF6气体充填

抽真空合格后，向气室充注SF6气体，采用气瓶经气体减压器充注到额定SF6气体气压（20℃）。充气或补气前用SF6气体清除气管中的空气（充气管路连接时，先拧紧SF6气体钢瓶处，GIS设备连接处不拧紧，微开SF6气体钢瓶阀门，GIS设备连接处应有气体喷出，5秒钟后边喷气边紧固GIS设备连接处，以达到排除充气管道中的空气或潮气的目的）。

3.7 吸附剂更换的注意事项

GIS组合电器抽真空前必须更换吸附剂，吸附剂不能在雨中或湿度大于90%时更换。吸附剂极易受潮，因此安装在GIS气室内的吸附剂一定要经过烘干处理才可装入，烘干温度为280℃，烘干时间为24小时，烘干的吸附剂在空气中暴露时间不得超过60分钟。吸附剂装入GIS气室后，应尽可能快地抽真空，如若超过4小时后都还未抽真空，则需对吸附剂重新进行烘干处理。

4 防风除尘解决方案

在恶劣环境条件下，为按期保质地完成GIS安装工作，必须从改变工作环境入手而进行研究，以下是500kV色尔古变电站GIS安装过程中试用的一些针对性措施，希望能够抛砖引玉，激起大家的灵感，提出更加经济、有效的质量控制措施。

4.1 搭建组装棚及储物间

在GIS安装场地相邻的预留场地搭建一个组装棚（无顶棚），专门用于散件的组装（预装），再将组装好的散件吊装到GIS安装平台上进行连接。

①场地地面硬化，先将地面进行场地平整，然后铺设软木纸；

②储物室及工具间使用活动板房材料搭建，高度为3米，横向两侧及中间分别设置4根φ16钢筋和2cm厚钢板组成的预埋件，预埋件埋入地下1m以上。板房本体结构中钢梁、柱采用加密、加强设计，骨架采用10×10×0.25cm方钢，与基础预埋件焊接牢固，房顶加设3根扁钢固定牢固，增加整体刚度。板房四周采用φ8缆风绳与地锚进行拉接，增加抗风性能；

图3 紧急防尘防雨图

图4 移动防尘棚使用图

③GIS部件组装棚采用立柱和骨架采用40mm直径的热镀锌钢管搭设，连接采用铁质扣件，四个方向内外均采用钢管斜撑，四周用帆布加纱窗防尘网包围，房顶不加顶盖，便于吊车吊装。如图1、图2。

分析：

①地面平整硬化后，会避免组装棚内部人员走动时产生灰尘，这是防尘棚内部组装部件必要的保证。由于在预留场地上进行，场地平整后铺设软木纸，既经济又迅速，也便于恢复清理。

②储物间采用板房搭建，搭设结构牢固，又加用缆风绳拉接，

经现场试用，可完全抵御9级以下大风，满足该地区工作要求。内部采用货架堆放工具、材料，可以保证工具、材料免受风吹雨淋。搭建时间短，成本低。

③GIS部件组装棚采用扣件式钢管脚手架搭设，四方内外均搭设钢管斜撑，迎风侧钢管斜撑加装挡风板，装拆方便，搭设灵活，经济简单，可重复使用。脚手架四周搭设帆布用于防风防尘，再采用纱网在内层包围，经试用防风沙效果在8级大风以下时可达到90%，可使工程施工期间大部分下午1-6点钟的GIS安装工作时间不再受风沙影响。另外，在遇到突然下雨等情况时，脚手架顶部可迅速拉设塑料布进行紧急防尘防雨，如图3。