电气工程及其自动化中存在的问题及解决措施(1)

张大冲

摘  要  本文主要古介GIS在安装、调试的过程中最关键的几个关键点，包括起吊，基础预埋件，清洁度，密封性，真空度，以及外壳的接地方式，针对这些问题的处理办法，和预防措施，以便于技术人员在以后的施工过程注意

关键词  GIS 起吊方式  基础预埋 清洁度 密封性 真空度 接地

1、GIS概述

在电力工业中，GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”（Gas Insulated Switchgear）简称GIS，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。   GIS全称是气体绝缘组合电器设备（Gas Insulated Switchgear），主要把母线、断路器、CT、PT、隔离开关、避雷器都组合在一起。就是我们经常可以看到的开关站，也叫高压配电装置。GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，运行费用低、无电磁干扰等优点。其主要部件的维修间隔不小于20年。经过30多年的研制开发，GIS技术发展很快并迅速被应用于全世界范围内的电力系统。目前，随着全球电力系统自身的发展以及对系统运行可靠性要求的日益提高，GIS技术必将持续发展，并将成为本世纪高压电器的发展主流。

2、GIS的安装

为了保证GIS安装的顺利进行，在施工设计阶段，技术人员需要认真考虑以下两个方面的问题，否则会给GIS的安装带来许多困难。

2.1GIS的起吊方式

目前户内GIS的安装及起吊的荷载条件大多采用电动单梁桥式起重机。起重机起吊速度有两档，低速档主要用于设备就位时的调整，两档协调应用。巴基斯坦安格鲁电站就是采用这种起吊方式。

2.2GIS设备基础的预埋方式

通常GIS的载荷条件、留孔及预埋要求均由制造商提供，但基础的预埋方式是由设计方根据制造商提供的基本资料来确定的。目前较常用的基础预埋件有槽钢和螺栓两类。其中预埋螺栓的施工较简单，但调节性差，若螺栓遇到楼板钢筋，则需要调整螺栓位置，并在需要与之连接固定的设备支架上重新开孔，然后对开孔进行防锈处理。而预埋槽钢则不存在上述问题，因此应用较多。

上述两方面应在安装过程中注意。在GIS安装期间，往往需要设计人员代表在现场，此时设计人员应该了解GIS安装过程中的三大要素：即清洁度、密封性和真空度。因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行后质量的最后一个关键阶段。

2.3GIS清洁度

大量的安装实践证明，保证清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务。国内GIS安装现场的场地情况通常较差，为了防止起灰尘，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。作为电极的铝管在加工过程中难免会存在着表面毛刺和铝屑，这些微粒都是耐压实验中放电的来源，因此要特别注意保证铝导体的清洁。这就要求一方面强化对导体加工过程的清洁检查，防止出现死区;另一方面在总装前制造商应增加导体振动清洁的新手段，尽量把空心体内部死角的残留物清理出来，或者对安装前的导体做类似局部放电试验以检查出残留的铝屑和金属丝。某些国产GIS产品由于管理不严，出厂时GIS内还残留有杂物，加之许多安装现场管理不严，灰尘漫天，更增加了确保清洁度的难度，所以必须严格要求，精心施工。

2.4GIS密封性

密封性是GIS绝缘的关键，SF6气体泄露会造成GIS致命的故障。因此密封性检查应贯穿于整个制造和安装的始终。密封效果主要取决于罐体焊接质量，其次是密封圈的制造、安装调整情况。

2.5GIS真空度

真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素，是控制SF 6含水量的重要保证措施，它不仅能减少SF6气体本身的水分，也可减少罐内其它物体（ 绝缘体、密封体）内所含的水分，一般要求在充入SF6气体之前真空度要达到133Pa，再继续抽真空30min。水分對GIS运行的影响关键在于：如果没有将SF6气体控制在0℃以下，则在温度变化时绝缘体表面会形成凝露，所附着的水珠和SF6电弧产物发生反应生成HF等低氟化物，从而导致沿面的绝缘材料和金属表面劣化。如果将SF6露点的允许值控制在较低值，则在温度变化时绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰晶，它对绝缘性能几乎没有影响。因此，在IEC及国际上均有规定：充入GIS的新气体在额定密度下其露点不应超过-5℃。SF6气体含水量，断路器室： ≤150ppm（体积比）其他元件： ≤250ppm（体积比）。

3、GIS的试验

GIS的试验包括型式试验、出厂试验及现场试验。其中型式试验是检验产品的正确性，验证GIS装置的各项性能;出厂试验是在每一间隔上进行的，以检验加工过程中是否存在缺陷;现场试验是检查GIS配电装置在包装、运输、储存和安装过程中是否出现异常现象行之有效的监测方法，是GIS在投运之前必须进行的，也是前两种试验无法替代的。

大量的现场试验结果表明：（1）现场绝缘试验中往往会发生零件松动、脱落、导电表面刮伤;（2）强烈的振动造成绝缘子开裂;（3）安装错位引起电极表面缺陷;（4）安装过程中造成导电微粒进入;（5）由于疏忽将工具遗忘在装置内;（6）原来潜伏在装置内的导电微粒在工厂试验时未能检测出来，后来在运输和安装过程中被振荡出来或漂浮在装置内等。这些因素都会导致绝缘故障。这些绝缘缺陷一般分为两大类：一是由自由微粒和灰尘诱发的绝缘事故，称为活动绝缘缺陷（A类）;二是由于安装运输中的意外造成的固定绝缘缺陷（B类）。

4、GIS的外壳接地问题

GIS的外壳接地方式有两种，一种是一点接地方式，另一种是多点接地方式。

4.1一点接地方式

一点接地方式是在GIS外壳的每个分段中一端绝缘，另一端用一点接地的方式。在结构上，串联的壳体之间一般是在法兰盘处绝缘，对地之间是在壳体支座处缘绝缘。这种接地方式的优点是：因为长时间没有外壳电流通过，故即使电流额定值大，外壳的温升也较低，损耗也较小;因为没有电流流入基础部位，故土建钢筋中没有温升。当然它的缺点也很突出，即事故时不接地端外壳感应电压较高，外界的磁场也较强，当导体中流过的电流较大时，往往会使外壳钢筋发热，由于只有一根接地线，因此可靠性较差。目前国内GIS设计一般不采用这种外壳接地方式。

4.2多点接地方式

多点接地方式是在GIS的某个分段内，用导体连接外壳和大地，并且采用两点以上的多点接地。一般在结构上，串联的法兰盘之间不设绝缘，设备的支座不绝缘，并用固定螺栓导通，接地线也装于壳体。多点接地的优点很多：外部磁漏少，感应过电压低;由于GIS外壳有两点以上的接地点，因而可大大提高其可靠性及安全性;不需要使用绝缘法兰等绝缘层，施工方便;外壳和导体电流几乎抵消，因此外部磁场较小，使钢构发热和流过控制电缆外皮的感应电流都很小。由于外壳中有感应电流流过，因此外壳中的温升和损耗比一点接地方式大。但电站GIS工程中外壳损耗本身不大，因此在工程中可以忽略不计。

上述问题是本人在多个GIS施工过程中的一点小小总结，在这些施工过程中经常出现问题，希望在以后的施工过程中引以注意;不足之处敬请指出，以便在以后的工作中加以改正。

参考文献

[1]ABB电气产品指导书

[2]气体绝缘金属封闭开关设备技术条件DL/T 617-2010

[3]朱旭东.GIS现场耐压试验[J].高电压技术，1991

[4]陈家斌. SF6断路器使用技术，2004