蘇保衛(wèi)

0 引言

氣體絕緣金屬封閉式開關設備（簡稱GIS）是將一座變電所中除變壓器以外的一次設備，包括斷路器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、隔離開關、接地開關、母線、電纜終端、進出線套管等，經優(yōu)化設計有機地組合成一個整體。

GIS采用的是絕緣性能和滅弧性能都非常優(yōu)異的六氟化硫（SF6）氣體作為絕緣介質，并將上述的高壓電器元件密封在接地金屬筒中，因此與以往敞開式配電裝置相比，GIS具有如下特點：占地面積小、運行的可靠性高、檢修周期長、維護工作量小、無火災危險、安裝周期短、運行費用低、無電磁干擾等。自成昆電氣化鐵道首次引進3套GIS設備以來，GIS技術在電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)中發(fā)揮了明顯的經濟效益。隨著GIS國產化裝備技術的提高以及全國客運專線的高速發(fā)展，GIS必將成為牽引供電系統(tǒng)的主流設備。

武廣客運專線在武漢新客站及廣州新客站牽引變電所220 kV系統(tǒng)采用了二進四出加母聯(lián)共計7個間隔。GIS安裝和試驗的工藝質量控制對日后設備的安全穩(wěn)定運行至關重要，筆者全程參加新廣州站GIS的安裝施工，談一些安裝和試驗的體會。

1 GIS現(xiàn)場安裝流程

為了保證順利進行GIS安裝，在施工組織設計階段認真考慮了多方面的問題。

GIS的結構特點決定了安裝過程本身就是控制GIS運行質量的最后一個關鍵階段。安裝實踐證明，保證清潔度、整體密封性、控制SF6含水量是GIS總體安裝和現(xiàn)場安裝中的關鍵點。安裝流程圖見圖1。

戶內 GIS的安裝及起吊的荷載條件大多采用電動單梁橋式起重機。應考慮起重機起吊能力能滿足最大整體運輸單元的安裝。新廣州牽引所 GIS的最大運輸單元重達12 t，而初裝的起重機的額定起吊重量為10 t。經過起重機生產廠家安全改造后才得以使整體運輸單元順利就位。在現(xiàn)場組裝中，應檢測出廠前已經組裝好的間隔所充SF6的壓力，如果壓力測量結果與出廠時的數(shù)值相接近，即可認為該間隔的密封性能基本良好。然后再測量該間隔SF6氣體的含水量，如果測量結果在合格范圍內，就可以將該間隔的SF6氣體補充到滿足額定壓力。

現(xiàn)場需要做的是三相共筒式母線的連接以及同分支母線、套管、整體運輸單元、電壓互感器、避雷器等設備的連接。導電的管制母線在加工過程中難免會存在表面毛刺和屑沫，這些東西都對GIS的絕緣帶來危害，因此要特別注意保證母線導體、密封管路的清潔。拆開管路之前要首先保證環(huán)境整潔，擦拭管路、母線等內部零器件時要用專用無毛紙蘸高純度工業(yè)酒精，清潔完畢后要及時用一個塑料帽遮蓋套管口。

GIS經現(xiàn)場安裝，應對其拆裝對接的每一處密封環(huán)節(jié)進行嚴格的密封試驗，如果存在漏氣則須返工處理，直至合格，以保證整個氣室的年漏氣率符合標準。新廣州站GIS的密封檢驗是和水分處理相結合進行的。首先通過抽真空定性檢漏來作為判斷GIS氣室是否漏氣，然后采用定量檢漏按標準要求對GIS的所有法蘭密封面、管路接頭處用檢漏儀進行檢測，判斷GIS的漏氣率是否超標。

圖1 GIS設備安裝流程圖

現(xiàn)場水分處理方法采用抽真空、充高純氮氣吸收的方法（見圖2）。GIS產品現(xiàn)場安裝時，應避免將普通氮氣當作 99.99%的高純度氮氣使用?？墒孪葴y量一下水分，當含水量在10 ppm左右，即可認為無誤。

2 GIS現(xiàn)場試驗

在現(xiàn)場安裝過程中，GIS要進行的試驗項目與出廠試驗項目基本相同。具體有：SF6氣體漏氣量檢測、SF6氣體含水量測量、導電回路電阻測量、斷路器機械特性試驗、隔離開關和接地開關機械操作試驗、高壓工頻耐壓試驗、聯(lián)鎖試驗、互感器試驗等?，F(xiàn)場試驗是檢查GIS裝置在包裝、運輸、儲存和安裝過程中是否出現(xiàn)異常現(xiàn)象的行之有效的檢測方法，是GIS在投運之前必須進行的工作。

測量導電回路電阻的目的是驗證在現(xiàn)場組裝后GIS的導電系統(tǒng)性能是否滿足要求。通過測量可以檢查導電系統(tǒng)每個導電連接點的裝配質量，防止發(fā)生錯誤裝配和漏裝。測量結果應小于技術文件中標明的導電回路電阻允許值。

互感器一般處在GIS的中心位置，如果存在任何質量問題現(xiàn)場處理非常麻煩?，F(xiàn)場要對電流互感器的極性、變比、伏安特性、二次接線的正確性進行檢測。該項檢測應在其他試驗項目之前進行，以免影響安裝進度。

斷路器是 GIS的核心部分。斷路器里的 SF6氣體補充到額定壓力后要對斷路器進行機械操作，測量其合閘時間、分閘時間和三極同期時間等機械特性參數(shù)。測量斷路器時間特性的連接測量線是利用變壓器單元套管出線端，將主回路中的隔離開關、斷路器全部合閘，在相鄰的2個單元間進行。

據(jù)有關資料統(tǒng)計，SF6設備的絕緣事故大多發(fā)生在未曾進行現(xiàn)場耐壓試驗的設備上。因此，投運前進行絕緣項目的檢驗是十分必要的。交流耐壓試驗前，應檢查SF6氣體已達額定密度，微水含量和檢漏試驗均合格，所有電流互感器二次繞組已短封接地，高壓電纜、電磁式電壓互感器、避雷器已與GIS隔離開。試驗電壓施加到每相導體和外殼之間，試驗時分相進行，其他非試相與外殼連接接地，從每相進出線套管進行加壓，試驗中應使GIS每個部件都至少施加一次試驗電壓。由于GIS的絕緣介質對地容量比較大，在現(xiàn)場進行高壓工頻試驗時，采用高壓工頻試驗變壓器往往達不到試驗容量的要求，一般采用高壓串聯(lián)諧振裝置，其優(yōu)點是在相同容量下設備體積小，重量輕，要求的電源容量也較小。

圖2 GIS氣室水分處理工藝流程圖

GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗的第一階段是“老練凈化”，其目的是將設備中可能存在的活動微粒雜質遷移到低電場區(qū)域里去。通過放電燒掉細小的微粒或電極上的毛刺、附著的塵埃等。逐級升壓時，在低電壓下可保持較長時間，在高電壓下則不許長時間耐壓。施加電壓的幅值和持續(xù)時間見圖3。

圖3 現(xiàn)場交流耐壓加壓過程圖

現(xiàn)場測量避雷器的泄漏電流比較困難，可利用電壓互感器做伏安特性的方法在100%額定電壓下檢查避雷器的泄漏電流。但要注意防止電壓互感器過載而導致故障。

工程的最后階段要檢查全部控制線路的聯(lián)鎖功能是否正確無誤。在設備集控柜上對全部聯(lián)鎖線路檢查滿足要求后，最后要在變電所的控制保護屏對全部斷路器、隔離開關和接地開關進行遠方操作傳動試驗。

3 安全注意事項

安裝過程中對套管、管路、箱體等部位禁止重擊或施加額外的力，要特別小心，防止灰塵和潮氣進入GIS內部，應用塑料布遮住法蘭孔，保護好充氣孔，不要使之損壞或沾污，切勿將罐體和管路上的蓋板隨意取下。

在抽真空前，迅速放置干燥劑，盡量縮短其在大氣中暴露的時間。使用真空泵時要防止因操作不正確導致真空泵中的油氣擴散到管路及間隔，避免造成嚴重不良后果。

SF6開關設備的抽真空屬于粗真空范疇，在133 Pa左右時，擊穿電壓處于最低點。要求 GIS抽真空后充SF6氣體前不得測量主回路電阻，因為此時產品處于亞真空狀態(tài)，絕緣性能極差，測量試驗可能引起盆式絕緣子因沿面放電而受到損害。

而直接安裝在母線上的電壓互感器、避雷器則應在母線耐壓試驗后再進行安裝，否則會因試驗增加額外的工作量。

當需要打開已經充氣的氣室時，應采用SF6氣體回收裝置進行回收，不得直接排放到大氣中。當有大量SF6氣體外逸時，現(xiàn)場人員應迅速撤離，并立即投入通風裝置。在低洼的電纜溝或電纜夾層作業(yè)時要加強通風，嚴防SF6氣體引起人員窒息事故。

4 結束語

220 kV GIS的安裝調試方法對于 27.5 kV、10 kV的GIS安裝同樣具有指導作用。

綜上所述，認識到安裝、試驗流程關鍵工序的重要性，嚴格按照工藝流程對GIS進行安裝、調試，對于減少牽引供電系統(tǒng)維護的工作量，確保供電系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。

[1]尹小平.GIS設備安裝中的有關問題[J].冶金動力，2006，117（5），12-14.