劉志清，李偉鵬，杜 恒，林凱凱，劉德華

（1.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001；2.山東送變電工程公司，山東 濟南 250118；3.國網(wǎng)山東省電力公司濟寧供電公司，山東 濟寧 272023）

特高壓GIS組合電器安裝質(zhì)量控制措施

劉志清1，李偉鵬2，杜 恒3，林凱凱2，劉德華2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001；2.山東送變電工程公司，山東 濟南 250118；3.國網(wǎng)山東省電力公司濟寧供電公司，山東 濟寧 272023）

1 000 kV氣體絕緣金屬封閉開關(guān)（gas insulated metal-enclosed switchgear，GIS）設(shè)備目前在全國特高壓變電站站中得到了廣泛應(yīng)用，它的優(yōu)勢是占地面積小、維護方便、安全可靠性強、壽命長等，然而一旦GIS設(shè)備發(fā)生故障，修復(fù)時間長、難度大。因此為減少故障發(fā)生的概率，在設(shè)備安裝過程中就需要對其進行嚴(yán)格的質(zhì)量管控。錫盟—山東特高壓交流1 000 kV輸變電工程的受端站濟南站是國家電網(wǎng)“特高壓入魯”的第一站，通過分析濟南站GIS安裝過程中遇到的難點，提出提高GIS安裝質(zhì)量的控制措施，提高設(shè)備在投入運行時的安全可靠性。

特高壓；GIS；質(zhì)量控制

Abstract:Nowadays，1 000 kV gas insulated metal-enclosed switchgear （GIS） is widely used in the UHV substation stations all over the country.It has advantages of small size，easy maintenance，high reliability and long service life，etc.However，once the GIS equipment fails，the restoration of the equipment is costly both timely and technically.Therefore，strict quality control is required in the installation process in order to reduce the probability of failure.As the receiving end of the Ximeng-Shandong UHV AC 1 000 kV power transmission and transformation project，Jinan is the first leg of the “UHV into Shandong province”of the state grid.In this article，The difficulties encountered are analyzed during the installation process of the GIS in Jinan.The control measures to improve the quality of GIS installation is proposed.This would greatly improve the safety and reliability of the running GIS equipment.

Key words:ultra-high voltage；gas insulated metal-enclosed switchgear；the quality control

0 引言

1 000 kV氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備安裝是特高壓交流變電站中一種典型的戶外連續(xù)性設(shè)備安裝工況。1 000 kV GIS組合電器的安裝涉及的設(shè)備單元多、占地面積大、安裝周期長，而且安裝過程中受外界環(huán)境因素的影響很大，因此在安裝過程中設(shè)備安裝質(zhì)量極難控制［1-3］。GIS組合電器的故障多發(fā)生在新安裝投運1年內(nèi)，通常情況下GIS設(shè)備第1年運行時，故障率是0.53次／間隔，第2年運行期間的故障率則下降到0.06次／間隔，隨著運行時間的加長故障率趨于平穩(wěn)。針對故障原因分析可以得出，源于制造廠、安裝施工、設(shè)計以及其他原因造成的故障分別約占GIS總故障的26%、40%、7%、27%，而特高壓GIS比普通電壓等級的設(shè)備出現(xiàn)故障的概率更大、影響更為嚴(yán)重，由此可見，特高壓GIS的安裝質(zhì)量控制是確保設(shè)備投運的關(guān)鍵性因素［4-5］。

1 安裝質(zhì)量控制

1.1 安裝基本條件

設(shè)備安裝基礎(chǔ)、溝道等土建工程施工完成并驗收合格，場地平整、道路通暢后方可進行；為確保GIS設(shè)備安裝周邊的無塵環(huán)境，安裝區(qū)域以及周圍能產(chǎn)生揚塵的工作比如墻及地面打磨、土方挖填等必須全部完工；設(shè)備安裝前，相應(yīng)配電裝置區(qū)域的主接地網(wǎng)應(yīng)已施工完成。

GIS設(shè)備安裝流程如圖1所示。

圖1 GIS設(shè)備安裝流程

1.2 設(shè)備就位前基礎(chǔ)質(zhì)量控制

1 000 kV濟南變電站GIS設(shè)備基礎(chǔ)長422 m，寬26 m，面積約10 972 m2，共設(shè)計14個斷路器間隔，目前是國內(nèi)變電站中最大的設(shè)備基礎(chǔ)。

預(yù)埋件精度控制難度大。整個GIS設(shè)備基礎(chǔ)上共計2 064塊預(yù)埋件，1 440個接地塊，每間隔要求水平精度控制在±2 mm范圍內(nèi)?，F(xiàn)場通過采用將大板基礎(chǔ)模塊化設(shè)計進行施工，將整個基礎(chǔ)分成14個區(qū)域，通過輔助中心線由點到面進行施工，在基礎(chǔ)和預(yù)埋件的測量、標(biāo)記、劃線、復(fù)核等工序上應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。

混凝土澆筑方量大。該GIS基礎(chǔ)的混凝土方量達16 000 m3，設(shè)計了一種大體積混凝土移動升降式施工平臺，如圖2所示。通過GIS兩側(cè)設(shè)置平行軌道向前推進，平臺上站立施工人員，自由調(diào)節(jié)水平高度輔助混凝土澆筑、振搗，既加強了混凝土密實度控制，又確保了人員的安全。

模板支護量大。針對上述困難，應(yīng)用高分子模板，設(shè)計多種型號模板的樣板輔助施工，其重量比木質(zhì)模板輕，節(jié)約勞動力成本，環(huán)?？芍貜?fù)利用。

圖2 大體積混凝土移動升降式施工平臺

1.3 安裝過程質(zhì)量控制

安裝過程中的質(zhì)量控制包括安裝班組的管控措施，無塵化安裝車間內(nèi)對溫度、濕度、顆粒度的控制措施，氣室微水及回路電阻的控制措施等。

1.3.1 安裝質(zhì)量管控措施

為適應(yīng)特高壓變電站工程建設(shè)管理要求，現(xiàn)場通過車間式管理平臺、安裝質(zhì)量管控記錄卡、安裝全過程視頻監(jiān)控記錄等措施逐一進行落實。

車間式管理平臺原為工業(yè)車間中制定生產(chǎn)任務(wù)、工序計劃、生產(chǎn)檢驗到產(chǎn)品入庫全過程監(jiān)督與控制的系統(tǒng)。通過學(xué)習(xí)借鑒這種管理模式，在GIS安裝現(xiàn)場搭建管理平臺，將技術(shù)、安全、質(zhì)量專職責(zé)任人的生產(chǎn)任務(wù)派發(fā)、巡視檢查記錄從辦公室轉(zhuǎn)移至現(xiàn)場的管理模式，提高管理力度，同時提供了現(xiàn)場作業(yè)面的監(jiān)督依據(jù)。

《變電站主要電氣設(shè)備安裝質(zhì)量工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)管控記錄卡》是國家電網(wǎng)公司基建部2015年通知應(yīng)用的，現(xiàn)場通過管控卡進行應(yīng)用。突出關(guān)鍵即突出關(guān)鍵設(shè)備安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控，突出重點即對安裝過程中發(fā)現(xiàn)的重點問題突出解決，突出責(zé)任即突出設(shè)備建設(shè)監(jiān)理運行單位的責(zé)任劃分，突出數(shù)據(jù)即把每日記錄的環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)進行詳細描述。根據(jù)安裝流程逐項明確關(guān)鍵工作內(nèi)容、工作的要求以及標(biāo)準(zhǔn)，在安裝的進程中將每一項工作的具體進展以及實時測量的數(shù)據(jù)進行詳細記錄，伴隨著每項工作的完成，工作負責(zé)人實時簽字，以加強安裝過程質(zhì)量管控、督促責(zé)任落實。

安裝全過程視頻監(jiān)控記錄是通過在安裝過程的視角部位布置高清攝像頭，24 h進行監(jiān)控，加大現(xiàn)場作業(yè)的管控力度，同時也為安裝問題查究提供依據(jù)。

1.3.2 無塵化安裝車間控制措施

濟南變電站將設(shè)備到貨按照自南到北順序分為19批次，通過搭建無塵化安裝車間，18次車間跨越配合安裝完成GIS主母線。無塵化安裝車間控制措施：1）對溫度、濕度的控制。室內(nèi)放置2套溫度檢測系統(tǒng)實時監(jiān)控，由于整個車間是密閉的，車間內(nèi)放置4臺3 600 W大功率空調(diào)和4臺2 500 W除濕機24 h進行溫濕度控制，溫度指標(biāo)控制在（20±5）℃，濕度60%以內(nèi)。2）粉塵度是車間內(nèi)控制的重點和難點。特高壓GIS設(shè)備安裝要求采用自行裝配式車間，對溫度、濕度、顆粒度進行實時控制（溫度控制在10～25℃，濕度小于70%，車間內(nèi)空氣潔凈度等級達到N9標(biāo)準(zhǔn)（表1），實現(xiàn)工廠化安裝。

表1 N9空氣潔凈度等級標(biāo)準(zhǔn)

顆粒度測試要求及計算方法。1 000 kV GIS安裝環(huán)境顆粒度的精確測量是保證設(shè)備安裝質(zhì)量的必要條件，經(jīng)過現(xiàn)場實踐、總結(jié)顆粒度的測量要遵循以下要點。

1）粒度測試儀采用激光塵埃粒子計數(shù)器，使用前對激光塵埃粒子計數(shù)器進行核定，確保儀器能正常工作，核查完后將儀器的表面清掃干凈，進入測試環(huán)境，確保采樣管沒有滲漏且干凈，激光塵埃粒子計數(shù)器按照技術(shù)要求進行預(yù)熱到穩(wěn)定。

2）為了避免測量誤差，激光塵埃粒子計數(shù)器的工作位置應(yīng)該和采樣管口工作在相同的溫度和氣壓條件下。

3）在進行下一個測試點測試時，應(yīng)等激光塵埃粒子計數(shù)器讀數(shù)穩(wěn)定后，再對新的測試點進行測試讀數(shù)。

4）如果測試獲取的結(jié)果沒有達到潔凈級別的規(guī)程要求，應(yīng)該按照同樣的方法再測試1次，針對各測試點的測試采樣次數(shù)相應(yīng)的增加為2次；按照這種方式獲取的測試結(jié)果如果符合規(guī)程要求，則將該結(jié)果判定為符合該潔凈規(guī)程要求。

5）采樣點數(shù)目應(yīng)滿足表2要求。

通常在距離水平面0.8 m高度的地面上均勻的布置采樣點。通常在距離工作臺的上方0.2 m高度的水平面上均勻的布置潔凈工作臺采樣點。如果采樣點的數(shù)量大于5個點，通常在略高于工作臺面（0.8～1.5 m）的地方進行分層布置，這種情況要求每層采樣點至少是 5 個［6］。

表2 采樣點數(shù)據(jù)規(guī)定

6）判定檢測結(jié)果。

采樣點平均粒子濃度

式中：A 為某采樣度，個／m3；C1，C2，…，CN為第1～N采樣個／m3；N為采樣次數(shù)。

采樣點平均值的均值

式中：M為粒子濃度平均值的均值，又稱為平均粒子濃度，個 ／m3；A1，A2，…，AL為第 1～L 采樣點平均粒子濃度，個／m3；L為任一個潔凈區(qū)內(nèi)的共計采樣點數(shù)。

采樣點的平均粒子濃度的標(biāo)準(zhǔn)誤差

式中：SE為粒子濃度平均值均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差，個／m3。采樣點的平均粒子濃度的置信上限

式中：UCL為粒子濃度平均值均值的95%的置信上限，個／m3；t為95%的置信上限的t分布系數(shù)。

置信上限的t分布系數(shù)如表3所示。

表3 置信上限t分布系數(shù)

現(xiàn)場設(shè)計的車間長23 000 mm、寬26 500 mm、高12 000 mm，計算出車間內(nèi)的面積為609.5 m2，根據(jù)表1可以得出采樣點為13個大于9個，顆粒度數(shù)據(jù)取A1（采樣濃度平均值）小于等于級別界限即為合格指標(biāo)。

由于車間較大，不可避免帶來較多的粉塵，因此要想使顆粒度達標(biāo)，采取在車間內(nèi)外相結(jié)合的粉塵控制措施是十分必要的。現(xiàn)場通過5級防塵來達到安裝環(huán)境指標(biāo)要求。

第1級：GIS安裝前由土建在GIS配電裝置區(qū)除基礎(chǔ)以外區(qū)域滿鋪石子，并用密布網(wǎng)加以覆蓋，GIS安裝時段配置灑水車，在密布網(wǎng)區(qū)域不間斷灑水，防止交叉作業(yè)產(chǎn)生揚塵。

第2級：GIS無塵車間外2 m范圍內(nèi)搭設(shè)2 m高度防護網(wǎng)進行二次圍擋，通過在車間四周2 m處加裝外隔離使車間與外界揚塵顆粒的接觸大大降低。

第3級：無塵車間的整組安裝，車間內(nèi)配置的大功率空調(diào)，空調(diào)24 h運轉(zhuǎn)使車間處于微正壓狀態(tài)，對人員和設(shè)備出入口采取全密閉措施嚴(yán)控顆粒度指標(biāo)。

第4級：車間內(nèi)地面滿鋪地板革，配置6臺2 500 W大功率吸塵器，在安裝期間由專人進行地面和設(shè)備表面的清理。

第5級：進出車間的廠家和施工人員配置專用全身裝防塵服、防塵鞋通過風(fēng)淋房出入，導(dǎo)體清理和對接由專職清理人員負責(zé)完成［7］。

通過上述防塵措施，車間內(nèi)安裝顆粒度指標(biāo)明顯下降，效果監(jiān)測曲線如圖3所示，空氣潔凈度穩(wěn)定在合格數(shù)據(jù)范圍內(nèi)。

圖3 防塵效果監(jiān)測曲線

1.3.3 安裝過程氣室微水和回路電阻控制

GIS安裝過程中，氣室微水嚴(yán)格按照GB／T 50832—2013 《1 000 kV 高壓電器（GIS、HGIS、隔離開關(guān)、避雷器）施工及驗收規(guī)范》執(zhí)行，為確保驗收運行后氣室微水達標(biāo)，安裝過程中確保每個氣室微水小于100 μL／L，對每個氣室都做詳細記錄，確保GIS各環(huán)節(jié)無一疏漏。

回路電阻控制，保證安裝過程中對每個單元件回路電阻逐個測量，按照廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，及時查找解決出現(xiàn)的問題。安裝完成后及時進行整體回路電阻的測量，采用多次測量，逐一比對結(jié)果，確保安裝準(zhǔn)確無誤。

2 結(jié)語

通過安裝質(zhì)量控制措施，濟南1 000 kV變電站GIS設(shè)備安裝工期從原計劃10個月縮短至9個月，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，提高了變電站建設(shè)管理水平，GIS在工程投運時一次送電成功。當(dāng)前特高壓正進入高速建設(shè)和發(fā)展時期，而特高壓變電站GIS設(shè)備是變電站電源進出線的門戶，因此其安裝是變電站安全投運關(guān)鍵的一環(huán)。要想把好質(zhì)量關(guān)，就必須加強安裝質(zhì)量控制措施的研究與實施，才能使設(shè)備運行安全得到保障。

［1］劉中山.淺談惡劣環(huán)境條件下GIS安裝質(zhì)量控制［J］．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（10）：127-129．

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［5］中華人民共和國工業(yè)和信息化部.潔凈廠房設(shè)計規(guī)范：GB 50073—2001［S］.北京：中國計劃出版社，2001.

［6］陳飛，吳國忠.氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GIS）安裝的質(zhì)量控制［J］．電力建設(shè)，2006，27（1）：49-51．

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Installation Quality Control Measures for Extra-High Voltage GIS Composite Electrical Appliance

LIU Zhiqing1，LI Weipeng2，DU Heng3，LIN Kaikai2，LIU Dehua2
（1.State Grid ShanDong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2.ShanDong Electric Power T&T Engineering Company，Jinan 250118，China；3.State Grid Jining Power Supply Company，Jining 272023，China）

TM595

B

1007－9904（2017）09－0048－04

2017-06-07

劉志清（1970），男，高級工程師，從事電網(wǎng)建設(shè)管理工作；李偉鵬（1988），男，工程師，從事送變電工程建設(shè)技術(shù)研究工作；杜 恒（1988），男，工程師，從事電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)研究工作；林凱凱（1986），男，工程師，主要從事送變電工程建設(shè)技術(shù)研究工作；劉德華（1978），男，工程師，主要從事送變電工程建設(shè)管理工作。