摘 要：【目的】探討110 kV變電站中氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（GIS）的安裝流程與技術(shù)，分析其在現(xiàn)代高壓變電站中作為核心組件的功能和優(yōu)勢，以及正確安裝對變電站穩(wěn)定運行的重要性?！痉椒ā坎捎孟到y(tǒng)分析法和案例研究法，詳細(xì)記錄和評估GIS設(shè)備在110 kV變電站中的安裝過程，包括設(shè)備的運輸與準(zhǔn)備、空間布局與環(huán)境控制、設(shè)備搬運與定位、組件裝配、電氣連接及試運行測試?！窘Y(jié)果】結(jié)果表明，遵循詳細(xì)的安裝要求可以顯著提升GIS設(shè)備的安裝質(zhì)量和效率。在安裝過程中，技術(shù)操作的精確性對設(shè)備的性能發(fā)揮和長期穩(wěn)定性至關(guān)重要?！窘Y(jié)論】GIS設(shè)備的正確安裝對110 kV變電站的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。該研究提供的安裝要求不僅有助于優(yōu)化安裝過程，而且為進(jìn)一步提高變電站運行效率和安全性提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：110 kV變電站；GIS設(shè)備；設(shè)備安裝技術(shù)

中圖分類號：TM411+.4" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2025）05-0024-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.05.004

Research on GIS Equipment Installation Technology in the

Construction of 110 kV Substation

WANG Bao

（Jiangsu Fangyang Energy Technology Co.， Ltd.， Lianyungang 222000，China）

Abstract： [Purposes] The purpose of this study is to explore the installation process and technology of gas insulated switchgear （GIS） in 110 kV substation， analyze its functions and advantages as a core component in modern high-voltage substation， and the importance of correct installation for the stable operation of the substation. [Methods] The study used the system analysis method and the case study method， in detail to record and evaluate the installation process of GIS equipment in the 110 kV substation. The analysis includes the transportation and preparation of equipment， spatial layout and environmental control， equipment handling and positioning， component assembly， electrical connection and commissioning test.[Findings] The study results indicate that following the detailed installation guidelines can significantly improve the installation quality and efficiency of GIS equipment. During the installation process， the accuracy of the technical operation is critical to the long-term stability and performance of the equipment.[Conclusions] The correct installation of GIS equipment is crucial for the stable operation of 110 kV substation. The implementation guidelines provided by this study not only help to optimize the installation process， but also serve as an important reference to improve the efficiency and safety of substation operation.

Keywords： 110 kV substation; GIS equipment; equipment installation technology

0 引言

氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated switchgear，GIS）由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成。其憑借更高的可靠性和安全性以及相對較小的空間占用，在高壓變電站設(shè)計與建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。尤其是在城市及人口密集區(qū)域，GIS因其緊湊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的絕緣性能成為首選。然而，110 kV級別的變電站在GIS設(shè)備的安裝過程中面臨著多方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，其中包括精確的設(shè)備定位、復(fù)雜的電氣連接及系統(tǒng)的調(diào)試和測試。此外，變電站的工程設(shè)計還必須考慮設(shè)備的操作和維護(hù)空間，確保所有電氣部件均能可靠運行，并在未來可以輕松完成升級或維護(hù)。

1 110 kV變電站中GIS設(shè)備的安裝要求

GIS設(shè)備的核心優(yōu)勢在于其緊湊的設(shè)計和出色的電氣性能，這使得其在有限的空間內(nèi)能承擔(dān)高壓電流的傳輸和分配任務(wù)。因此，在110 kV變電站的安裝中，必須精確考慮到設(shè)備配置、空間布局及與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性。首先，在安裝之前應(yīng)測量預(yù)定安裝位置的尺寸，并確保該位置能滿足設(shè)備運行時對環(huán)境條件的要求，如溫度、濕度和抗震性能。這一步驟是至關(guān)重要的，因為GIS設(shè)備的性能在很大程度上受安裝環(huán)境的影響。其次，對電氣安裝方案進(jìn)行仔細(xì)規(guī)劃，確保所有電氣連接都嚴(yán)格按照制造商的規(guī)定執(zhí)行并符合國家電網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。這包括對GIS設(shè)備的接地系統(tǒng)、電纜布線及保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計和布置，每一項都要精確到位，避免一切可能發(fā)生的安全風(fēng)險。

2 GIS設(shè)備安裝技術(shù)

2.1 設(shè)備運輸與準(zhǔn)備

在設(shè)備運輸方面，GIS設(shè)備通常包括重達(dá)數(shù)噸的金屬外殼和敏感的電氣組件，適宜的運輸方式為振動水平在3～60 Hz頻率范圍內(nèi)且加速度不超過0.3 g（g為重力加速度）。根據(jù)常規(guī)的電氣設(shè)備運輸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測算，確保在運輸過程中減少對敏感電氣部件的沖擊，降低設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場前的故障率。在設(shè)備包裝方面，所有GIS組件應(yīng)使用抗振動材料和防水材料進(jìn)行包裝。例如，主體開關(guān)柜應(yīng)使用至少10 cm厚的泡沫塑料進(jìn)行全面包裹，并在外部使用硬質(zhì)聚氯乙烯（PVC）殼體進(jìn)行加固，具體尺寸及材質(zhì)應(yīng)根據(jù)制造商提供的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。為防止?jié)駳馇秩?，包裝箱內(nèi)部應(yīng)維持干燥，濕度控制在40%以下，這一點可通過放置適量的干燥劑來實現(xiàn)。在設(shè)備的儲存和前期準(zhǔn)備方面，GIS設(shè)備在現(xiàn)場儲存期間，溫度必須控制在-10～40 ℃、相對濕度不超過70%，以防止溫濕度對設(shè)備金屬部件及絕緣材料造成損害［1］。儲存場所應(yīng)遠(yuǎn)離任何可能產(chǎn)生電磁干擾的設(shè)備，并確保無塵、無腐蝕性氣體和蒸汽?？紤]到GIS設(shè)備的總重通常在25 t以上，因此使用的起重設(shè)備必須具備至少30 t的起重能力，并且起重設(shè)備的穩(wěn)定性須滿足施工要求。在搬運過程中，速度不超過2 m/min，以防設(shè)備因快速移動而產(chǎn)生潛在損害。設(shè)備在安裝前的現(xiàn)場測試也是不可或缺的步驟，必須對GIS設(shè)備進(jìn)行包括絕緣電阻測試、接地電阻測試和相位檢查在內(nèi)的預(yù)安裝測試。所有測試結(jié)果均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)備在實際安裝前的性能達(dá)到設(shè)計要求。設(shè)備運輸及準(zhǔn)備階段的技術(shù)要求見表1。

2.2 設(shè)備搬運與定位

在搬運GIS設(shè)備時，一般起重設(shè)備的設(shè)計載荷通常比設(shè)備自重高出25%以上，確保在搬運過程中的安全余量［2］。例如，當(dāng)GIS模塊重量為20 t時，那么采用的起重機(jī)需要具備至少25 t的起重能力。同時，要對起重機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行評估，以免在操作過程中因負(fù)載偏移而引起傾倒。在GIS設(shè)備的實際搬運過程中，搬運速度應(yīng)不超過2 m/min，這樣能減少因速度過快而導(dǎo)致的設(shè)備振動和潛在損傷。每次移動前，必須檢查路徑上是否有足夠的空間和穩(wěn)定的支撐面，避免在不均勻的地面上操作而引起設(shè)備傾斜或跌落。在定位過程中，精度是一個至關(guān)重要的因素［3］。安裝GIS設(shè)備的位置偏差必須控制在±5 mm內(nèi)，確保設(shè)備接口的正確對接和系統(tǒng)的完整性。這一精度的實現(xiàn)，通常由高精度的激光測距儀和電子水平儀進(jìn)行輔助定位。安裝點的預(yù)備工作包括地面的平整度測量，其標(biāo)準(zhǔn)為每平方米不超過3 mm的高差。安裝GIS設(shè)備時的環(huán)境要求為安裝區(qū)域空氣中粒徑大于0.5 μm的顆粒數(shù)量不得超過352 000 個/m3。為此，安裝現(xiàn)場通常要設(shè)置臨時的潔凈室環(huán)境，使用高效顆?？諝猓℉EPA）過濾器來保持空氣質(zhì)量，防止粉塵和微粒在安裝過程中侵入設(shè)備內(nèi)部。設(shè)備搬運與定位的技術(shù)要求見表2。

2.3 組件裝配

組件的接合部位必須具有極高的密封性，防止氣體泄漏。GIS設(shè)備的SF6氣體泄漏率每年不應(yīng)超過0.5%，這一指標(biāo)直接關(guān)系到設(shè)備的絕緣強(qiáng)度和抗電弧能力。為實現(xiàn)這一要求，裝配過程中使用的密封墊圈材料必須具有優(yōu)良的耐溫和耐壓特性，且墊圈的壓縮設(shè)置應(yīng)為35%～50%，以確保長期密封效果。在組件裝配的具體操作中，所有連接點必須使用扭矩扳手按照制造商的規(guī)定扭矩進(jìn)行擰緊［4］。例如，對主要承載電流的連接螺栓，其扭矩應(yīng)為100～120 N·m，以確保電氣連接的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 電氣連接

電氣連接的首要任務(wù)是確保所有的導(dǎo)電部件和連接點均具有足夠的電氣導(dǎo)通性和機(jī)械穩(wěn)定性。在連接時，所有電氣連接點的扭矩必須符合制造商的指定要求，以保證連接的牢固和長期穩(wěn)定。所有的螺栓和接觸面必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)那鍧嵑皖A(yù)處理，通常包括去除氧化層和應(yīng)用導(dǎo)電潤滑劑，以減少接觸電阻。接觸電阻的測量是電氣連接質(zhì)量控制中的一個關(guān)鍵步驟。連接點的接觸電阻不應(yīng)超過微歐姆級別，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)接頭的類型和尺寸來確定［5］。為了達(dá)到這一指標(biāo)，每個連接點都必須使用精密的電阻測試儀進(jìn)行測試，以確保所有連接都在規(guī)定的電阻范圍內(nèi)。在高壓環(huán)境中，電氣絕緣也是電氣連接的一個重要方面。每個連接點和絕緣部件必須承受至少正常工作電壓的1.5倍電壓，這對110 kV GIS設(shè)備而言，意味著必須能夠耐受最少165 kV的電壓。所有電氣連接的防水和防潮處理是必不可少的，特別是在戶外或潮濕環(huán)境中操作的變電站設(shè)施。接頭和終端裝置應(yīng)使用符合IP65或更高防護(hù)等級的密封技術(shù)，以防止水分和污染物進(jìn)入電氣系統(tǒng)內(nèi)部。電氣連接的關(guān)鍵技術(shù)要求見表3。

2.5 試運行測試

試運行測試一般從單元測試開始，逐步過渡到整體系統(tǒng)測試。在絕緣電阻測試中，該測試確保所有電氣絕緣材料保持良好狀態(tài)，未受安裝過程中潛在損傷的影響。為評估GIS設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，進(jìn)行耐壓試驗是有必要的。對110 kV GIS設(shè)備進(jìn)行的耐壓試驗施加的交流測試電壓至少230 kV，持續(xù)時間為1 min，以檢驗系統(tǒng)在高電壓狀態(tài)下的表現(xiàn)。部分放電（PD）測試對評估GIS設(shè)備的安全性尤為重要。部分放電是絕緣材料開始破壞的早期跡象，因此，監(jiān)測和控制PD活動對預(yù)防設(shè)備故障至關(guān)重要。測試過程中記錄的放電量不應(yīng)超過5 pC。該PD測試通過特定頻率的聲發(fā)射檢測裝置來進(jìn)行，確保所有檢測到的放電活動都能得到適當(dāng)?shù)淖R別和評估。斷路器的機(jī)械操作測試也是試運行測試的一部分，包括對斷路器的開合操作進(jìn)行多次連續(xù)測試。通常要求至少進(jìn)行50次機(jī)械操作且無故障，以驗證其操作可靠性［6］。記錄每次操作的時間并與制造商提供的標(biāo)準(zhǔn)操作時間進(jìn)行比較，通常在30～50 ms。系統(tǒng)的同步性測試也不可忽視，該測試用來驗證各組件（如斷路器、隔離開關(guān)等）在實際操作中的同步性能。同步誤差必須控制在±10 ms以內(nèi)，確保所有操作在電網(wǎng)要求的時間窗內(nèi)順利完成。最后，進(jìn)行系統(tǒng)整體功能測試，包括對保護(hù)和控制系統(tǒng)的檢驗。這一步驟確保所有的保護(hù)繼電器、控制模塊和通信設(shè)備能夠正確響應(yīng)預(yù)設(shè)的故障和操作條件。測試中模擬各種故障場景，驗證系統(tǒng)的響應(yīng)時間和動作準(zhǔn)確性，所有動作的反應(yīng)時間通常要求在100 ms以內(nèi)。

3 結(jié)語

GIS設(shè)備在110 kV變電站中的應(yīng)用不僅能優(yōu)化現(xiàn)有的安裝流程，提升系統(tǒng)整體性能，還能為電力行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供有力支撐。通過深入探索GIS設(shè)備的安裝技術(shù)，可以為設(shè)計人員提供重要的參考資料，使他們在面對復(fù)雜的工程挑戰(zhàn)時，可以做出更加科學(xué)、有效的決策，提升變電站項目的成功率及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱嘉.GIS設(shè)備安裝調(diào)試技術(shù)在500 kV變電站電氣施工中的應(yīng)用研究 ［J］. 通訊世界，2024，31（3）： 78-80.

［2］王小平，汪嘉卓，李輝，等.110 kV戶外GIS設(shè)備模塊化裝配式混凝土工字形基礎(chǔ)研發(fā) ［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2021，43（5）： 60-67.

［3］王維濤. 礦區(qū)110 kV變電站GIS設(shè)備改造及運行探討 ［J］. 電工技術(shù)， 2021（9）：103-104，108.

［4］郭文濤，王予疆，陳勇勝，等. 110 kV變電站內(nèi)GIS設(shè)備特高頻局部放電檢測方法研究 ［J］.大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020（23）： 242-243.

［5］陳海瓊.探討某110 kV變電站改擴(kuò)建電氣設(shè)備選型 ［J］.通訊世界， 2019， 26（3）： 145-146.

［6］梁偉清. 500 kV變電站電氣施工中GIS設(shè)備安裝調(diào)試技術(shù)的應(yīng)用 ［J］. 電子測試，2019（6）： 114-115.