張志芳

(恒光電力建設(shè)有限責(zé)任公司，浙江 嘉興 314033)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求日益提高。同時(shí)，新型變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也對(duì)變電所一次設(shè)備的機(jī)械、電氣性能提出更高的要求。因此，更多先進(jìn)的電氣設(shè)備得以在變電所應(yīng)用，其中氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備眾多優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，因此氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備(GIS)的現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試日益成為變電所安裝中的中心環(huán)節(jié)。

1 GIS 設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)小型化，占地面積少，運(yùn)行可靠性高，安全性好，杜絕了對(duì)外部的不利影響，安裝周期短，維護(hù)方便，檢修周期長(zhǎng)。

2 GIS 設(shè)備安裝中關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)及控制措施

由于GIS 組合電氣設(shè)備的高度集成化、緊湊性，在現(xiàn)場(chǎng)安裝中任何的疏忽都將留下其運(yùn)行中存在的隱患，嚴(yán)重的將造成設(shè)備和電網(wǎng)事故。根據(jù)多個(gè)GIS 變電站安裝經(jīng)驗(yàn)，在安裝調(diào)試過(guò)程中嚴(yán)格把好一下幾關(guān)是關(guān)鍵。

2.1 安裝環(huán)境控制

由于SF6 對(duì)于水分和雜質(zhì)極為敏感，對(duì)于安裝現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境控制要求極為嚴(yán)格。由于GIS 安裝時(shí)需要打開(kāi)氣室，因此必須注意安裝必須安排在晴朗天氣，空氣濕度小于80%時(shí)進(jìn)行，而且氣室一旦打開(kāi)必須連續(xù)進(jìn)行安裝至真空處理，以減少氣室露空時(shí)間。戶(hù)外安裝時(shí)，應(yīng)控制風(fēng)速不大于3 級(jí)的情況下進(jìn)行，必要時(shí)在打開(kāi)氣室的局部范圍內(nèi)設(shè)置遮蔽措施，安全區(qū)域必須控制揚(yáng)塵等。戶(hù)外安裝時(shí)應(yīng)確保安裝區(qū)域清潔整齊。安裝人員不得穿戴粗松纖維的工作服和手套，頭發(fā)必須包裹在帽中，并戴口罩。溫度較高時(shí)，應(yīng)注意降溫措施，防止施工人員汗水導(dǎo)致水分進(jìn)入氣室內(nèi)部。

2.2 GIS 組合電氣氣室吸附劑的處理

GIS 組合電氣使用的吸附劑一般為4A型分子篩，不含導(dǎo)電性和介電常數(shù)低的物質(zhì)和粉塵，具有較強(qiáng)的吸附性能，而且能夠耐高溫和電弧沖擊。應(yīng)將吸附劑在真空干燥爐內(nèi)，以200～300oC 的溫度進(jìn)行烘干，達(dá)到12小時(shí)烘干時(shí)間后，應(yīng)取出并立即裝入氣室，安裝的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)15 分鐘。裝入吸附劑的氣室應(yīng)立即開(kāi)始進(jìn)行真空處理，以減少吸附劑與空氣接觸時(shí)間。在安裝入吸附劑前，還應(yīng)該對(duì)吸附劑進(jìn)行沉重記錄，以便下次檢修時(shí)能進(jìn)行，當(dāng)增重超過(guò)25%時(shí)，說(shuō)明吸附的水分已較多，必須進(jìn)行再生處理。滅弧氣室的吸附劑不可再生。

2.3 氣室真空處理

安裝完成的氣室應(yīng)立即進(jìn)行真空處理。抽真空時(shí)必須在連接管路中加入逆止閥，并設(shè)專(zhuān)人看護(hù)，以防在真空裝置失電時(shí)發(fā)生泵油倒吸進(jìn)氣室的情況發(fā)生。應(yīng)先啟動(dòng)真空泵，檢查工作正常，再開(kāi)啟各管路閥門(mén)，停泵時(shí)應(yīng)先關(guān)閥門(mén)再停泵。抽真空達(dá)到氣室內(nèi)絕對(duì)壓力小于133Pa 后，繼續(xù)維持真空泵運(yùn)行30 分鐘，停泵并隔離。靜置30 分鐘后讀取氣室絕對(duì)壓力值A(chǔ)，再靜置5小時(shí)后讀取絕對(duì)壓力值B。當(dāng)B-A 的值小于67Pa 時(shí)，氣室密封方為合格。封面檢查合格的氣室方可充入合格的SF6 氣體。

在氣室真空處理時(shí)，應(yīng)避免出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間使得盆式絕緣子一側(cè)為額定工作氣壓，而另一側(cè)為高度真空的情況，避免對(duì)盆式絕緣子產(chǎn)生機(jī)械損傷。必要是，應(yīng)將額定氣壓側(cè)的氣體壓力降低至50%額定壓力以下。

2.4 外殼接地

由于GIS 組合電氣內(nèi)部采用密集型布置，導(dǎo)體間以及導(dǎo)體與金屬外殼間電氣距離很小，在內(nèi)部發(fā)生擊穿的情況下，巨大的接地電流將通過(guò)接地線引致接地網(wǎng)。而且，由于GIS 組合電氣的筒體采用環(huán)型的密閉金屬材料，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)故障是，由于磁感應(yīng)原理，將在筒體上產(chǎn)生較大的感應(yīng)電壓，致使設(shè)備損壞或者人身觸電。因此，對(duì)于接地的工藝具有相當(dāng)高的要求。采用GIS 組合電氣的變電站一般宜采用銅質(zhì)的接地網(wǎng)，以減少總的接地電阻值。而且所有連接殼體與接地網(wǎng)的連接線也必須采用銅質(zhì)材料。由于各氣室間存在盆式絕緣子以及橡膠密封圈，各筒體間也必須設(shè)置跨接的銅排，跨接銅排的截面積應(yīng)與主接地網(wǎng)相同。GIS 組合電氣的接地采用多點(diǎn)接地的方式，具體接地點(diǎn)設(shè)置的多少和位置應(yīng)按照廠家和設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行。

2.5 主回路電阻測(cè)試

主回路電阻測(cè)試在GIS 的安裝中至關(guān)重要，因?yàn)樵囼?yàn)不僅可以檢測(cè)各模塊間觸頭接觸的完好性，而且可以核對(duì)主母線相位的正確性，對(duì)于全封閉的組合電器來(lái)說(shuō)，相位正確性和聯(lián)接可靠性尤為重要，工程實(shí)際中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)因相位聯(lián)接錯(cuò)誤或者導(dǎo)體聯(lián)接不當(dāng)引起的返工。生產(chǎn)廠家一般會(huì)提供GIS 內(nèi)部各種連接部位的標(biāo)準(zhǔn)接觸電阻值。應(yīng)在GIS 拼裝時(shí)逐段進(jìn)行回路電阻測(cè)試，這樣可以在拼裝過(guò)程中就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸不良的部位并進(jìn)行處理。分段測(cè)試結(jié)果應(yīng)不得大于該測(cè)試段廠家提供的各連接處的標(biāo)準(zhǔn)接觸電阻值之和。拼裝完成后，還應(yīng)進(jìn)行整套回路電阻的測(cè)試，當(dāng)然，測(cè)試值不得大于理論計(jì)算值。

必須特別注意的是，正在進(jìn)行真空處理的氣室嚴(yán)禁進(jìn)行回路電阻測(cè)試。這是因?yàn)楫?dāng)氣室內(nèi)部處于亞真空狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部的介質(zhì)強(qiáng)度非常低，即使加上幾十伏的電壓，也有可能造成在盆式絕緣子表面上留下放電的痕跡，當(dāng)GIS 投入正常運(yùn)行后，這些放電的痕跡將成為絕緣薄弱點(diǎn)，引發(fā)故障。因此，在安裝中進(jìn)行分階段的回路電阻測(cè)量時(shí)，必須進(jìn)行仔細(xì)的檢查，避免出現(xiàn)對(duì)真空氣室進(jìn)行測(cè)量情況的發(fā)生。

2.6 耐壓試驗(yàn)

由于SF6 氣體具有優(yōu)越的絕緣性能，使得GIS 組合電氣能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。GIS 組合電氣采用接地的鋁合金外殼為主，在工作氣壓下，GIS 組合電氣內(nèi)部導(dǎo)電體之間或者導(dǎo)體與接地外殼間的間隙很小。而且，由于其高度的工廠集成化生產(chǎn)，關(guān)鍵部件都預(yù)裝在筒體內(nèi)部運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，很可能由于在運(yùn)輸內(nèi)部部件發(fā)生位移，或者現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中帶入細(xì)小雜質(zhì)，這都將影響其內(nèi)部電場(chǎng)分布情況。而且相對(duì)瓷絕緣的部件，GIS 組合電氣內(nèi)部斷路器斷口中存在的不易察覺(jué)的毛刺和雜質(zhì)都很可能引起異常放電和擊穿。因此，現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)GIS 組合電氣性能和現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝水平的最后一道防線。

根據(jù)交接試驗(yàn)規(guī)程，現(xiàn)場(chǎng)耐壓為出廠耐壓試驗(yàn)電壓的80%。以110 千伏GIS 組合電氣為例，主回路的耐壓試驗(yàn)程序和方法應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定進(jìn)行，耐壓試驗(yàn)所加電壓為出廠試驗(yàn)電壓的80%，既230kV*80%=184Kv，加壓時(shí)間一分鐘；試驗(yàn)應(yīng)在全部充氣工作完成24小時(shí)后進(jìn)行，避雷器及壓變不一同進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，出線高壓電纜在完成接入GIS 工作后一同進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)前應(yīng)測(cè)量回路絕緣電阻，結(jié)果良好。

試驗(yàn)加壓方法如下：以3kV/s 的升壓速度將試驗(yàn)電壓升高到額定運(yùn)行電壓63.5kV，持續(xù)1 到3 分鐘，觀察GIS 設(shè)備及試驗(yàn)設(shè)備無(wú)異常，再將試驗(yàn)電壓升高到184kV，并在該電壓下持續(xù)1 分鐘；以上述方法分別進(jìn)行每相試驗(yàn)。

圖示如下：

通過(guò)耐壓試驗(yàn)合格的GIS 組合電氣運(yùn)行投入運(yùn)行。

但是，耐壓試驗(yàn)并不能發(fā)現(xiàn)GIS 設(shè)備存在的隱患。投入運(yùn)行的GIS 不光耐受工頻電壓，還有可能承受雷擊過(guò)電壓和操作過(guò)電壓。GIS 內(nèi)部SF6 氣體的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于不同電壓其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度是不一樣的。對(duì)于同軸圓柱電極系統(tǒng)中的SF6 氣體的50%擊穿電壓的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：

其中，P 為氣室壓力，d 為電氣間隙距離（mm）,β為電場(chǎng)利用系數(shù)，而A 和B 分別為不同的常數(shù)，因電壓波形的不同而不同，如下表：

?

由此可見(jiàn)，不同的電壓，乃至不同的電壓極性，都將導(dǎo)致?lián)舸╇妷喊l(fā)生不同。而且GIS內(nèi)部不同的缺陷隱患對(duì)于不同的電壓波形具有不同的靈敏度。工頻交流電壓對(duì)于發(fā)現(xiàn)SF6 氣體受潮、雜質(zhì)、金屬粒子引起的絕緣擊穿很敏感，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而對(duì)于金屬表明的劃痕、導(dǎo)體表明的狀態(tài)不良等靈敏度不高，不容易發(fā)現(xiàn)。因此，我們不能指望通過(guò)工頻耐壓試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)GIS 內(nèi)部存在的全部問(wèn)題。在安裝過(guò)程中，加強(qiáng)各類(lèi)工藝控制，提高安裝質(zhì)量，是保證GIS 設(shè)備安全運(yùn)行的重要保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上僅從GIS 現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試的角度分析了其中一些關(guān)鍵的工藝和質(zhì)量控制點(diǎn)，并且通過(guò)分析表明現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)僅能局部反映安裝完成的GIS 設(shè)備的整體質(zhì)量和安裝工藝。同時(shí)也表明，只有嚴(yán)把現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝關(guān)，確保各個(gè)環(huán)節(jié)均嚴(yán)格按照規(guī)程和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)線，才能從源頭上保障GIS 安全順利地投入運(yùn)行。希望本文的粗淺總結(jié)能為電力建設(shè)單位的同人提供參考，作引玉之石。

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