李賢初

摘 ?要：為總結(jié)變電系統(tǒng)電氣工程現(xiàn)場(chǎng)施工安裝經(jīng)驗(yàn)，以HGIS設(shè)備為引，首先介紹了國(guó)內(nèi)外HGIS的現(xiàn)狀以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)概況，充分結(jié)合HGIS現(xiàn)場(chǎng)安裝施工、HGIS驗(yàn)收調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)明了HGIS在實(shí)際工程施工時(shí)，其在安裝施工效率、安全性等方面的顯著優(yōu)勢(shì)。隨后結(jié)合我國(guó)南方地區(qū)某HGIS變電系統(tǒng)電氣工程施工建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)梳理了HGIS現(xiàn)場(chǎng)安裝、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試應(yīng)注意的技術(shù)問(wèn)題以及如何避免相應(yīng)的技術(shù)隱患，為同類型變電系統(tǒng)電氣工程施工提供可靠參考借鑒。

關(guān)鍵詞：變電系統(tǒng) ?電氣工程 ?技術(shù)管理 ?施工技術(shù) ?HGIS

中圖分類號(hào)：TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2020）12（c）-0031-03

HGIS Site Installation and Debugging Technology and Quality Control Methods

LI Xianchu

（Chongqing Transmission and Transformation Engineering Co.， Ltd.， Chongqing， 400039 ?China）

Abstract： In order to summarize the on-site construction and installation experience of the electrical engineering of the substation system， the current status and technical and economic overview of HGIS at home and abroad are firstly introduced under the guidance of HGIS equipment. During project construction， it has significant advantages in installation and construction efficiency and safety. Then， combined with the construction experience of the electrical engineering of a HGIS substation system in southern China， the technical problems that should be paid attention to in the installation and commissioning of HGIS and how to avoid the corresponding hidden technical dangers.The paper hopes to provide a reliable reference for the electrical engineering construction of the same type of substation system.

Key Words： Substation system; Electrical engineering; Technical management; Construction technology; HGIS

自20世紀(jì)60年代起，氣體絕緣全封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Switchgear，GIS）技術(shù)在國(guó)內(nèi)外開(kāi)始發(fā)展，變電系統(tǒng)電氣工程建設(shè)也因此有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，變電站的占地面積大幅度減小，可靠性也大幅度提升。時(shí)至今日，部分西方國(guó)家在某些電壓等級(jí)的電氣工程項(xiàng)目建設(shè)中，只允許采用GIS方案，但因GIS的安裝施工造價(jià)較高，在變電系統(tǒng)中仍舊沒(méi)有得到全方位應(yīng)用，因此，有必要對(duì)現(xiàn)有GIS進(jìn)行進(jìn)一步研究，以提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)并降低安裝維護(hù)成本。

日本是地震多發(fā)國(guó)，其研發(fā)的罐式斷路器具有良好的抗震性能，以此為基礎(chǔ)，將550 kV罐式單斷口斷路器結(jié)合敞開(kāi)式母線，混合式氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備（Hybrid Gas Insulated Switchgear，HGIS）應(yīng)運(yùn)而生。HGIS是一種介于GIS和空氣絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備（Air Insulated Switchgear，AIS）之間的新型高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。HGIS內(nèi)的隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、TA等設(shè)備并無(wú)太大變化，和傳統(tǒng)的GIS基本一致，這些設(shè)備大多設(shè)計(jì)在SF6氣體絕緣金屬保護(hù)金屬體系內(nèi)部，設(shè)備出線通過(guò)套管保護(hù)引出，故障率相對(duì)低的母線則采用外露式的導(dǎo)線，使接線清晰、簡(jiǎn)潔、緊湊。實(shí)踐證明，HGIS在運(yùn)行時(shí)具有更高的可靠性，相較于AIS，其維修費(fèi)用更低，維修工作量更少。在占地方面，若采用HGIS，可節(jié)約40%設(shè)備安裝空間。另外，因HGIS采用單斷口斷路器，故分壓電容較少，其他的電氣配件也隨之減少，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，維護(hù)也更加便捷。

1 ?HGIS設(shè)備構(gòu)成

文章著重分析的500 kV HGIS設(shè)備，配置國(guó)內(nèi)目前較為成熟的單斷口斷路器，采用OM操作機(jī)構(gòu)體系，該機(jī)構(gòu)優(yōu)化了傳統(tǒng)的油路系統(tǒng)，性能較好，失壓?jiǎn)栴}發(fā)生概率較低，500 kV HGIS的一次結(jié)構(gòu)。所以不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)閴毫κШ鈱?dǎo)致的自動(dòng)分閘問(wèn)題。合閘操作、分閘操作均采用常規(guī)液壓動(dòng)力，淘汰傳統(tǒng)的彈簧部件，可避免機(jī)械疲勞問(wèn)題。完全安裝在導(dǎo)電性良好的鋁制金屬保護(hù)層內(nèi)，該保護(hù)層中注入有一定量的SF6氣體，設(shè)置有多個(gè)SF6氣室，各個(gè)SF6氣室電路完全相同，但是氣路卻完全隔離。HGIS設(shè)備因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，故套管結(jié)構(gòu)也更加簡(jiǎn)便，為典型的中空結(jié)構(gòu)，絕緣介質(zhì)采用SF6氣體，不會(huì)發(fā)生意外失火事故，且老化速度極為緩慢，絕緣維護(hù)工作量因此大幅度降低[1]。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的HGIS的開(kāi)關(guān)并不能完全封鎖到一個(gè)保護(hù)層中，如圖1所示，國(guó)產(chǎn)500 kV HGIS設(shè)備各個(gè)氣室安裝有監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置和LCP直接連接，每一個(gè)氣室設(shè)置有單獨(dú)的截止閥、氣體填充口、帶壓力表溫度補(bǔ)償氣體開(kāi)關(guān)等配件[2-3]。

2 ?HGIS安裝施工過(guò)程簡(jiǎn)述

變電系統(tǒng)采用HGIS可大幅度提高施工效率，一般500 kV常規(guī)變電系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試需要40 d左右，而HGIS的安裝調(diào)試工作在24 d內(nèi)就可完成。HGIS設(shè)備安裝、調(diào)試的具體過(guò)程為：HGIS安裝準(zhǔn)備→HGIS設(shè)備基礎(chǔ)檢查→安裝施工放線→HGIS設(shè)備開(kāi)箱檢查→HGIS對(duì)接→套管安裝→更換吸附劑→檢查HGIS本體內(nèi)部是否存在遺漏部件→抽取真空→填充氣體→安裝匯控柜→敷設(shè)電纜→接線→現(xiàn)場(chǎng)交接→調(diào)試驗(yàn)收→正式投運(yùn)[4-5]。

變電系統(tǒng)電氣工程施工第一步是全面檢查工程施工場(chǎng)地，要求基礎(chǔ)高差控制在3 mm以內(nèi)，同時(shí)檢查設(shè)備，確認(rèn)無(wú)誤后，開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)放線，然后根據(jù)工作要求進(jìn)行本體對(duì)接。本體對(duì)接是施工過(guò)程中的關(guān)鍵要點(diǎn)，也是質(zhì)量控制難點(diǎn)，在具體安裝過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際放線位置，確定CB單元本體位置，確定水平標(biāo)準(zhǔn)，在定位基本完成后，開(kāi)始固定支架體系，隨后安裝下一個(gè)單元。因?qū)影惭b會(huì)直接受到周圍的環(huán)境因素影響，故在安裝過(guò)程中，需靈活應(yīng)用手動(dòng)葫蘆等設(shè)備。建議，為保證牽拉定位作業(yè)的正常推進(jìn)，被牽拉單元表明應(yīng)適度涂抹潤(rùn)滑劑，在對(duì)接過(guò)程中注意控制牽拉葫蘆，注意控制牽拉方向、牽拉速度等。在實(shí)際施工中，往往需要進(jìn)行多次調(diào)試才可完成。對(duì)接完成后開(kāi)始進(jìn)行法蘭連接，擰緊法蘭螺栓，所有螺栓緊固完成后，焊接CB本體支架。施工過(guò)程中，需注意各個(gè)接口尺寸，注意導(dǎo)體尺寸，考慮實(shí)際情況，將設(shè)備表面的金屬微粒、灰塵等清除干凈，工作暫停后，用塑料薄膜做好成品保護(hù)，避免空氣中的灰塵污染設(shè)備內(nèi)部。在實(shí)際施工中，受多種因素影響，趕工情況較為普遍，土建工程和電氣安裝工程交叉進(jìn)行的情況尤為常見(jiàn)，故需高度重視成品保護(hù)問(wèn)題[6]。

對(duì)接施工結(jié)束后開(kāi)始安裝套管，套管安裝技術(shù)要點(diǎn)和本體對(duì)接類似，但是應(yīng)注意在吊裝過(guò)程中，避免套管接線端子板受到橫向力度，應(yīng)盡量保證其受到縱向力，從而避免套管受到損傷。所有對(duì)接法蘭需要采用酒精或者丙酮進(jìn)行處理，并涂抹專用密封膠，絕緣子表面只能夠采用酒精擦拭，不可采用丙酮擦拭。清潔后，注意檢查法蘭表面是否存在劃痕、污漬、油脂等，干燥劑放入設(shè)備干燥籠，在2 h內(nèi)必須合理密封，使用過(guò)的干燥劑不可重復(fù)使用。

抽取真空的過(guò)程中，設(shè)備主回路不允許增加電壓，應(yīng)保證接地開(kāi)關(guān)（Earthing Switch，ES）有效閉合，套管端子有效關(guān)閉，抽取真空的管路應(yīng)正確連接，所有管導(dǎo)切忌出現(xiàn)彎折問(wèn)題，建議選擇帶有電磁閥的真空泵，避免突發(fā)停電導(dǎo)致油、水銀被倒吸進(jìn)設(shè)備內(nèi)部，若真空抽取氣壓降低至133 Pa以下，應(yīng)保持真空狀態(tài)30 min以上，確保設(shè)備本體內(nèi)部水分完全消失，在充氣的過(guò)程中，技術(shù)工作人員應(yīng)盡量站在上風(fēng)口，充氣效率需要嚴(yán)格控制，避免發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，若是出現(xiàn)結(jié)露問(wèn)題，應(yīng)采用專用加熱器輔助安裝。

3 ?HGIS交接試驗(yàn)以及驗(yàn)收

變電系統(tǒng)電氣工程HGIS交接試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，因部分進(jìn)口HGIS生產(chǎn)廠家提供的規(guī)范高于國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，故在實(shí)際操作中，可考慮實(shí)際情況，直接采用生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)內(nèi)容，外觀檢查驗(yàn)收應(yīng)滿足以下4條標(biāo)準(zhǔn)：（1）所有套管端子的方向正確無(wú)誤;（2）HGIS所有氣室壓力保持正常;（3）設(shè)備本體以及設(shè)備套管表面無(wú)損傷;（4）所有連接螺栓的力矩符合規(guī)范要求。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)內(nèi)容主要為：根據(jù)設(shè)備圖紙，檢查回路是否正常連接，重點(diǎn)檢查匯控柜以及操作箱;主回路電阻測(cè)試，實(shí)際測(cè)試參數(shù)不得超過(guò)廠家設(shè)定值的±20%;氣體檢測(cè)應(yīng)采用專業(yè)儀器進(jìn)行氣密性交叉，接頭處建議采用塑料薄膜等密封材料進(jìn)行包裹處理;在耐壓試驗(yàn)前后測(cè)試設(shè)備主回路的絕緣電阻，絕緣電阻可考慮分別檢測(cè)，也可考慮全站點(diǎn)一同測(cè)試，每一個(gè)單元的電阻值應(yīng)控制在1 000 MΩ以上，輔助二次回路電阻值要控制在2 MΩ以上;輔助液壓系統(tǒng)需進(jìn)行模擬順序測(cè)試;內(nèi)部控制部件需進(jìn)行連鎖測(cè)試，判斷其連鎖關(guān)系是否符合技術(shù)要求;氣體測(cè)試應(yīng)滿足一般廠家標(biāo)準(zhǔn);設(shè)備工頻耐壓情況，根據(jù)設(shè)備出廠要求進(jìn)行80%加壓，加壓時(shí)間控制在1 min以上;輔助二次回路加壓2 kV，加壓時(shí)間控制在1 min以上。

4 ?技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

這里以傳統(tǒng)變電系統(tǒng)電氣工程中的半斷路器接線項(xiàng)目為案例，在項(xiàng)目中，一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的完整串體系采用的HGIS設(shè)備橫向尺寸和傳統(tǒng)的設(shè)備橫下那個(gè)尺寸基本一致，但是縱向尺寸可縮小50%及以上，故HGIS設(shè)備占地面積僅為傳統(tǒng)設(shè)備的50%左右。并且變電系統(tǒng)電氣工程HGIS設(shè)備實(shí)現(xiàn)模塊化布置，支持標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，安裝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，主設(shè)備只有基礎(chǔ)部分沒(méi)有配套支架，施工作業(yè)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量較小，施工周期較短，施工效率較高，在天氣條件良好的狀況下，一個(gè)HGIS設(shè)備安裝周期可控制在24 d以內(nèi)，傳統(tǒng)設(shè)備最快也需要35 d左右。因變電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)作中，刀閘事故率普遍高于開(kāi)關(guān)事故率，所以采用HGIS設(shè)備后，系統(tǒng)整體安全性可大幅度提升，若采用傳統(tǒng)設(shè)備，以外露瓷套的方式進(jìn)行安裝，完成串多達(dá)54只，而HGIS完整串只有15只，這就大幅度降低了變電系統(tǒng)外絕緣閃絡(luò)問(wèn)題發(fā)生率。因此，我們可預(yù)見(jiàn)到，變電系統(tǒng)采用HGIS替代傳統(tǒng)GIS設(shè)備是大勢(shì)所趨，在特高壓工程中，也只能夠采用技術(shù)水平較高的HGIS設(shè)備，因HGIS設(shè)備的抗震性能相對(duì)卓越，且在重污染地區(qū)、高海拔地區(qū)有著較為突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，HGIS設(shè)備繁瑣的前期檢查工作也可從變電系統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到工廠內(nèi)部。

5 ?結(jié)語(yǔ)

相較于傳統(tǒng)設(shè)備，HGIS設(shè)備的施工效率更高、占地面積更小、運(yùn)維可靠性更高，且對(duì)環(huán)境影響更小，盡管在可替代品方面相對(duì)弱于傳統(tǒng)設(shè)備，但是考慮到現(xiàn)如今各地的500 kV變電站仍舊在推行無(wú)人化建設(shè)，這無(wú)疑對(duì)設(shè)備可靠性提出了更高的要求，故廣大從業(yè)者務(wù)必要認(rèn)識(shí)到這一發(fā)展趨勢(shì)，并探尋相應(yīng)的施工技術(shù)方法。盡管HIGS設(shè)備的造價(jià)仍舊較高，但是伴隨國(guó)產(chǎn)HGIS質(zhì)量的不斷提升以及各地500 kV變電站的大規(guī)模建設(shè)，若大量采用HGIS，其造價(jià)水平也必然會(huì)得到有效控制。

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