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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