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        GIS組合電器的安裝工藝和關(guān)鍵控制要點(diǎn)

        2010-04-04 17:17:44李潤(rùn)春王露鋼刁志昆
        電力建設(shè) 2010年1期

        李潤(rùn)春,王露鋼,刁志昆

        (吉林省送變電工程公司,長(zhǎng)春市,130033)

        0 引言

        隨著“兩個(gè)電網(wǎng)”建設(shè)與改造工程的快速發(fā)展,尤其是交、直流特高壓工程的不斷建設(shè),GIS組合電器的使用量快速增加[1-5]。GIS組合電器,具有占地面積小、噪音小、火災(zāi)危險(xiǎn)小、檢修周期長(zhǎng)、運(yùn)行安全、可靠等特點(diǎn),還特別適用于智能型變電站,是電網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)先選用產(chǎn)品。

        此種設(shè)備既符合“兩型一化”的要求,又符合小型化、自動(dòng)化的要求,但同時(shí)此種設(shè)備的安裝質(zhì)量也有更高的要求。GIS組合電器的安裝工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)尚未被普遍掌握,現(xiàn)結(jié)合自身的施工經(jīng)歷和實(shí)踐,淺談一下GIS組合電器的特點(diǎn)、安裝程序和工藝要求以及關(guān)鍵的質(zhì)量控制要點(diǎn)。

        1 GIS組合電器的特點(diǎn)

        GIS組合電器基本是由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、連接件等單元組成,這些單元均封閉在接地的金屬罐體內(nèi)。其內(nèi)部充有一定壓力的SF6氣體,SF6具有優(yōu)異的滅弧和絕緣能力。由于GIS的構(gòu)造既封閉又組合,故占地面積小,占用空間少,基本不受外界環(huán)境影響,不產(chǎn)生噪聲和無(wú)線電干擾,運(yùn)行安全可靠,且維護(hù)工作量少。它的突出優(yōu)點(diǎn)是:

        (1)最大限度地縮小整套配電裝置的占地面積和空間體積,結(jié)構(gòu)十分緊湊。在人口高度集中的大都市和密集的負(fù)荷中心,顯得更為重要。

        (2)全封閉的電器結(jié)構(gòu),不受雨雷、塵沙及鹽霧等各種惡劣自然條件的影響,減少了設(shè)備事故的可能性,特別適合工業(yè)污染和氣候惡劣以及高海拔地區(qū)。

        (3)安裝方便。因GIS已向三相共筒化、復(fù)合化和智能化方向發(fā)展,一般由整體或若干單元組成,可大大縮短安裝工期。

        SF6斷路器的絕緣和滅弧介質(zhì)均為SF6氣體。優(yōu)點(diǎn)如下:(1)滅弧能力強(qiáng),介電強(qiáng)度高,絕緣性能好,斷口電壓可以做得很高,使用安全可靠。(2)介質(zhì)恢復(fù)速度特別快,冷卻特性好,開斷近區(qū)故障的性能特別好,使用壽命長(zhǎng)。(3)SF6氣體電弧分解場(chǎng)中不含有碳等影響絕緣能力的物質(zhì),觸頭在開斷電弧中燒損極其輕微,因此SF6斷路器又有允許開斷次數(shù)多、安裝操作簡(jiǎn)便、檢修周期長(zhǎng)、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。

        2 GIS組合電器的安裝程序

        GIS安裝是一項(xiàng)較復(fù)雜的工程,事前要確定好安裝流程圖、安裝程序和工藝標(biāo)準(zhǔn),由安裝單位確定場(chǎng)地的高程差以及最高、最低點(diǎn),經(jīng)監(jiān)理單位審查并經(jīng)業(yè)主認(rèn)可后實(shí)施。施工、監(jiān)理、業(yè)主等單位適時(shí)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和安裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),這是確保安裝質(zhì)量的重大技術(shù)措施。

        2.1 GIS組合電器元件裝配前的檢查

        組合電器元件包裝箱拆除后所有部件要完整無(wú)損;瓷件無(wú)裂紋,絕緣件無(wú)受潮、變形、剝落及破損;元件的接線端子、插接件及載流部分應(yīng)光潔、無(wú)銹蝕;各分隔氣室的壓力值和含水量應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定;密度繼電器和壓力表應(yīng)檢驗(yàn)合格;緊固螺栓應(yīng)齊全,無(wú)松動(dòng);密封良好。對(duì)每一充氣運(yùn)輸部件應(yīng)進(jìn)行氣壓檢查,如發(fā)現(xiàn)問題,則應(yīng)返廠處理。

        為及早發(fā)現(xiàn)因長(zhǎng)途運(yùn)輸所引起的部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化,安裝前應(yīng)及時(shí)測(cè)量各部件回路及主回路電阻。新SF6氣體應(yīng)具有出廠試驗(yàn)報(bào)告及合格證件,運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后每瓶都應(yīng)做含水量檢驗(yàn),并抽樣做全分析。

        2.2 GIS組合電器安裝

        (1)在安裝前檢查與測(cè)試的結(jié)果符合要求后,GIS應(yīng)以母線為基礎(chǔ)逐段安裝,如果間隔較多,為減少誤差積累效應(yīng),可選處于中間位置的間隔為第1安裝間隔,向兩側(cè)延伸;如果間隔較少,可選擇外側(cè)的間隔為第1安裝間隔。第1間隔就位后,應(yīng)精心調(diào)整水平,使間隔的中心線與該間隔基礎(chǔ)的中心線盡可能一致,調(diào)好后將母線筒中的氣體經(jīng)處理放掉,再取下兩端封蓋,將密封面處理干凈。在安裝第2間隔時(shí),也應(yīng)處理密封面,裝好密封圈,調(diào)整好水平度,使其母線筒法蘭與第1間隔的母線筒法蘭對(duì)正,并保證連接觸頭的插入深度。第3、第4間隔同樣操作。

        (2)安裝單元的清潔。每個(gè)單元的金屬罐體內(nèi)必須保證清潔、無(wú)雜質(zhì)、無(wú)劃傷痕跡;不能使用已用過(guò)的密封墊;不得使用變形或有傷痕的密封圈;保證密封墊清潔,位置正確。設(shè)備法蘭口涂密封脂時(shí),嚴(yán)禁使其流入密封墊內(nèi)側(cè)導(dǎo)致與SF6氣體接觸,腐蝕密封墊。通常使用吸塵器、高純酒精、工業(yè)潔凈紙清理罐內(nèi)導(dǎo)體、絕緣件及法蘭密封面。

        (3)各單元安裝順序:斷路器單元→電流互感器單元→隔離單元→電壓互感器單元→母線單元→出線套管單元。

        (4)在每一氣隔安裝完成后,應(yīng)立即加裝吸附劑并開始抽真空,進(jìn)行真空檢漏。

        (5)真空檢漏通過(guò)后,本氣隔充入額定壓力的SF6氣體。充氣完成24 h后,用靈敏度不低于1×10-6(體積比)的檢漏儀對(duì)各氣室密封部位、管道接頭等處進(jìn)行檢測(cè),判定有無(wú)SF6泄露。

        (6)各氣隔SF6水分含量的測(cè)量應(yīng)在封閉式組合電器充氣24 h后進(jìn)行。有電弧分解的隔室,微量水含量應(yīng)小于150 mg/L,無(wú)電弧分解的隔室,微量水含量應(yīng)小于300 mg/L。

        (7)進(jìn)行主回路工頻耐壓試驗(yàn)。按GIS的特點(diǎn),主回路工頻試驗(yàn)應(yīng)在主回路電阻合格、檢漏通過(guò)、水分含量和操作試驗(yàn)合格后進(jìn)行,耐壓試驗(yàn)的程序和方法,按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行,試驗(yàn)電壓值為出廠試驗(yàn)電壓的80%。主回路工頻耐壓試驗(yàn)的目的在于檢查總體裝配的絕緣性能。

        (8)進(jìn)行遠(yuǎn)端傳動(dòng)、調(diào)試工作,合格后移交、投產(chǎn)、運(yùn)行。

        3 GIS組合電器的安裝工藝要求

        安裝工藝是保證安裝質(zhì)量的重要措施,安裝人員在安裝前必須認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)定和工藝標(biāo)準(zhǔn),監(jiān)理、業(yè)主要深入工作現(xiàn)場(chǎng),及時(shí)糾正違規(guī)、違章作業(yè),方能避免安裝的返工或返修,確保安裝質(zhì)量。由于GIS組合電器具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),因此它的安裝工藝有著更加嚴(yán)格的工藝和環(huán)境要求。

        (1)單元裝配應(yīng)在無(wú)風(fēng)沙、無(wú)雨雪、空氣相對(duì)濕度小于80%的條件下進(jìn)行,并要采取防塵、防潮措施。

        (2)制造廠已經(jīng)裝配好的各電器元件,在現(xiàn)場(chǎng)組裝時(shí)不應(yīng)解體檢查,如有缺陷必須在現(xiàn)場(chǎng)解體時(shí),應(yīng)經(jīng)制造廠同意,并在廠方人員指導(dǎo)下進(jìn)行。

        (3)應(yīng)按制造廠的編號(hào)和規(guī)定的程序進(jìn)行組裝,不得混裝,不許用物體撞擊SF6氣體氣室或壓縮空氣管路,不允許雜質(zhì)進(jìn)入氣室內(nèi),不許損壞SF6氣體和壓縮空氣系統(tǒng)密封面和密封圈。

        (4)使用的清潔劑、潤(rùn)滑劑、密封脂和擦拭材料必須符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定,已用過(guò)的密封墊(圈)不得重復(fù)使用。

        (5)所有螺栓的緊固均應(yīng)使用力矩板手,其力矩值應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定。

        (6)設(shè)備接線端子的接觸面應(yīng)平整、清潔、無(wú)氧化膜,并涂以薄層電力復(fù)合脂,鍍銀部分不得挫磨,載流部分其表面應(yīng)無(wú)凹陷及毛刺,連接螺栓應(yīng)齊全、緊固。

        (7)在SF6氣體壓力充至額定壓力之前,斷路器只可用手力操作桿操作,不要操作其他任何部件以及斷路器的電動(dòng)操作。

        (8)在檢查已充SF6的GIS氣室內(nèi)部時(shí),應(yīng)先回收SF6氣體,然后吹入干燥空氣,并用氧氣濃度表檢查,當(dāng)氧氣濃度大于18%時(shí),才能開始工作。

        4 GIS組合電器的關(guān)鍵質(zhì)量控制要點(diǎn)。

        4.1 GIS單元的清潔

        GIS單元的清潔度是安裝過(guò)程中最重要的質(zhì)量控制要點(diǎn),此過(guò)程的質(zhì)量關(guān)系到GIS設(shè)備能否試驗(yàn)合格、順利投產(chǎn)。在做清潔度工作時(shí),不僅要采取防塵、防潮措施,還要安排專人負(fù)責(zé),清理后要協(xié)同廠家人員及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員復(fù)檢,做到萬(wàn)無(wú)一失,清潔工作要做的可靠、徹底。清潔時(shí)要先使用細(xì)紗布或百潔布去除掉罐體及各導(dǎo)電元件上的毛刺及污痕,再使用高純丙酮、酒精及工業(yè)無(wú)毛紙等物品重新擦拭罐體內(nèi)壁及元器件,保證氣室內(nèi)無(wú)雜質(zhì)。

        4.2 氣室真空度及SF6氣體水分檢查

        真空度的要求是繼清潔度之后的第2個(gè)控制要點(diǎn),此工序是控制SF6含水量的重要保證措施,它不僅能減少SF6氣體本身的水分,也減少了罐內(nèi)其他物質(zhì)(絕緣體、密封體等)內(nèi)所含的水分,一般要求在充氣之前氣室真空度至少達(dá)到133 Pa再繼續(xù)抽真空0.5 h。國(guó)內(nèi)還有些廠家要求真空度達(dá)到40 Pa后,再繼續(xù)抽真空2 h。

        GIS單元的固體絕緣介質(zhì)表面吸附水膜時(shí)會(huì)使沿面電壓分布不均勻,因而使閃絡(luò)電壓低于純空氣間隙的擊穿電壓,介質(zhì)表面粗糙不平,有劃痕、毛刺,也會(huì)使電場(chǎng)分布畸變,從而使閃絡(luò)電壓降低。吸附的水膜在高氣壓時(shí)易發(fā)生凝露現(xiàn)象,GIS設(shè)備帶電運(yùn)行時(shí)就會(huì)形成電橋,使設(shè)備絕緣性能大大降低,發(fā)生擊穿現(xiàn)象。減少水分對(duì)GIS運(yùn)行產(chǎn)生影響的另一關(guān)鍵控制要點(diǎn)是在于把SF6氣體露點(diǎn)必須控制在0℃以下,以防止溫度的變化使絕緣體表面上產(chǎn)生凝露現(xiàn)象,絕緣體表面所附著的水珠和SF6電弧產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成HF等低氟化物,這些低氟化物是使沿面的絕緣材料和金屬表面劣化的主要原因。但把SF6氣體的露點(diǎn)控制在-5℃及以下時(shí),絕緣體表面凝結(jié)的就不會(huì)是水珠而是冰晶,它對(duì)絕緣性能幾乎沒有影響,可以保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

        4.3 密封性檢查

        檢查氣密性的手段通常是采用聚乙烯塑料布局部包扎積累法測(cè)定,還要經(jīng)常檢查SF6壓力表讀數(shù)來(lái)作為密封性的輔助檢查。氣密性積累的時(shí)間通常是24 h。密封性能的好壞主要取決于罐體焊接質(zhì)量,其次是密封圈的制造、安裝及調(diào)整狀況。安裝時(shí)要保證O形圈的壓縮量和修整的圓度;在清理罐體密封面的密封槽時(shí),要用細(xì)砂紙,法蘭邊緣可以用銼刀、砂紙修磨。罐體加工后要用氣壓試驗(yàn)來(lái)檢查密封情況,壓力取最高氣壓的1.125倍,用SF6與氟里昂混合氣體加壓,在總裝試驗(yàn)時(shí)測(cè)SF6氣體的泄漏狀況,要求靈敏度不大于 1×10-8。

        4.4 GIS設(shè)備的耐壓

        從出場(chǎng)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)踐證明,影響耐壓效果的最主要因素是絕緣體表面粗糙度和氣室內(nèi)雜質(zhì)的危害。SF6氣體對(duì)由電極表面缺陷而引起的微觀電場(chǎng)不均勻狀態(tài)十分敏感,當(dāng)SF6氣體壓力與表面粗糙度之積大于8 MPa·μm或SF6氣體壓力與導(dǎo)電微粒長(zhǎng)度之積大于7 MPa·μm時(shí),會(huì)引起局部電場(chǎng)畸變及強(qiáng)化,降低了放電電壓;當(dāng)氣壓與粗糙度之積為40 MPa·μm時(shí),擊穿電壓將下降一半;當(dāng)導(dǎo)電微粒長(zhǎng)度為1 mm時(shí),擊穿電壓將下降30%;導(dǎo)電微粒長(zhǎng)度為100 mm時(shí),擊穿電壓將下降70%。因此無(wú)論在工廠或現(xiàn)場(chǎng)都應(yīng)做耐壓或局部放電試驗(yàn),以驗(yàn)證GIS是否存在致命的絕緣性能缺陷。

        設(shè)備耐壓放電的過(guò)程及結(jié)果表明:微粒通常容易積存在罐體的底部,特別是在垂直罐體和母線筒的水平盆式絕緣子的上表面,這是靜電屏蔽效應(yīng)的體現(xiàn)。在高電壓的加壓過(guò)程中,導(dǎo)電性雜質(zhì)在外加電場(chǎng)的作用下豎起直立,在電場(chǎng)力超過(guò)雜質(zhì)重力作用時(shí),微粒開始上浮。特別是在交流電產(chǎn)生的場(chǎng)中,會(huì)使雜質(zhì)一直處于振動(dòng)和上浮的過(guò)程,即在不斷上下振動(dòng)中又逐漸上浮,處于彈跳的狀態(tài),這樣就會(huì)將雜質(zhì)被驅(qū)趕到電場(chǎng)較弱處,也就是罐體的邊緣或盆式絕緣子的邊緣。這些雜質(zhì)對(duì)耐壓效果有著非常大的影響。這就要求在GIS設(shè)備正式耐壓前,施加電壓較低但作用時(shí)間較長(zhǎng)的電壓“老練”,“老練”時(shí)間必須大于耐壓時(shí)間,此過(guò)程對(duì)于消除微米級(jí)的細(xì)小雜質(zhì)非常有效,這些細(xì)小雜質(zhì)往往經(jīng)過(guò)一、二次放電以后即被消除掉,可使整體耐壓水平提高。如果老練時(shí)間過(guò)短,其結(jié)果可能使微粒振動(dòng)上浮尚在途中,減少了懸浮微粒老練放電的概率,不能將小雜質(zhì)全部清除,會(huì)出現(xiàn)老練不完全現(xiàn)象,因此每次老練時(shí)間不得少于5 min,如有條件還應(yīng)延長(zhǎng)老練時(shí)間。

        5 結(jié)論

        (1)安裝工藝是保證安裝質(zhì)量的重要措施,安裝人員在安裝前必須認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)定和工藝標(biāo)準(zhǔn),掌握GIS設(shè)備及SF6氣體的特點(diǎn),針對(duì)設(shè)備特點(diǎn)編制出有針對(duì)性的安裝方案來(lái)指導(dǎo)施工,在施工過(guò)程中監(jiān)理、業(yè)主要深入工作現(xiàn)場(chǎng),及時(shí)糾正違規(guī)、違章作業(yè),方能避免安裝的返工或返修,確保安裝質(zhì)量。

        (2)潔凈度是安裝中最首要的控制要求,適當(dāng)增加老練時(shí)間可以延長(zhǎng)雜質(zhì)層上浮過(guò)程,有助于微米級(jí)雜質(zhì)的老練放電。

        (3)密封性是GIS長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵,在整個(gè)制造、安裝、運(yùn)行階段都要進(jìn)行漏氣檢查,并從嚴(yán)要求。

        (4)按國(guó)際規(guī)定的真空度控制氣室抽真空,來(lái)保證SF6氣體中含水量。

        (5)GIS設(shè)備出廠和現(xiàn)場(chǎng)都要做耐壓和局部放電試驗(yàn),最大限度地消除所有絕緣缺陷。

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