关于GIS、HGIS组合电器的安装调试技术探析

【摘 要】GIS、HGIS组合电器设备具有体积小，能在较为恶劣的环境中运行，运行可靠、维护简单和使用周期长等优点，所以在电力系统中得到广泛使用，严格按照相关标准与厂家规定进行安装与试验，将大大降低GIS的故障率，确保电网运行安全。本文对GIS、HGIS组合电器的发展及重要性、区别、特点以及如何控制现场安装调试质量，保证其运行安全的重要环节作了详细的分析。

【关键词】组合电器；技术先进；经济可靠；维护费用；耐压试验；检修周期

1 GIS、HGIS技术的发展及重要性

从20世纪60年代GIS问世以来，GIS一直处于发展之中，同时在GIS的基础上，演变出H-GIS即复合式GIS。目前，GIS在国际上发展速度较快，我国发展势头也较强劲，我国750KV特高压等级变电站GIS设备安装从实验阶段逐渐进入了使用阶段，我区即将投产的750KV特高压等级沙湖变电站，也进入了招投标阶段；同时我国已启动1100kV特高压交流输电工程，正在积极研制1100kVGIS和H-GIS。所以说在安装过程中如何控制质量是保证GIS设备正常投入运行和降低故障率尤为重要。

2 GIS、HGIS组合电器的区别

六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas lnsulated Switchgear）简称GIS。GIS是将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体，而HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线（母线设备）。其优点是母线不装于SF6气室，是外露的，因而结线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，运行可靠性高。GIS将各间隔主母线封闭在一个或两个SF6气室内，如果某一个间隔出现故障，需要检修，则该段所有间隔也要停电，这样，使故障影响范围和停电损失大大增加。而且，GIS的气体封闭母线增加了密封面、绝缘件，使得漏气率和绝缘件故障可能增加，维护检修工作量也有所增加。因此，运行可靠性不如HGIS。当需维护或扩建时，只需断开与三相母线的连接线，因此H-GIS相比GIS占有价格低和扩建维修的优势，并减少了扩建的麻烦。

3 GIS、H-GIS组合电器的共同特点

3.1 小型化。能大幅度缩小变电站的体积，实现小型化，同时提高了性价比。

3.2 可靠性高。由于带电部分全部密封于惰性SF6气体中，大大提高了可靠性。此外具有优良的抗地震性能。

3.3 安全性好。带电部分密封于接地的金属壳体内，因而没有触电危险和火灾危险。

3.4 杜绝对外部的不利影响。因带电部分以金属壳体封闭，对电磁和静电实现屏蔽，噪音小，抗无线电干扰能力强。

3.5 安装调试周期短。由于在工厂内进行整机装配和试验，以单元或间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装工期。

3.6 维护方便，检修周期长。因其结构布局合理，灭弧系统先进，大大提高了产品的使用寿命，因此检修周期长，维修工作量小，而且由于小型化，离地面低，因此日常维护方便。

3.7 模块化设计，适应各种设计布置方式，可组成最先进的数字变电站，缩短设计施工周期。

4 GIS安装流程图

（由于HGIS的安装流程与GIS基本相同，以下就以GIS为例）（图1）。

5 GIS安装要点

5.1 充分作好安装准备

5.1.1 人员组织：明确人员分工，组织参与安装、调试的人员进行技术培训，充分熟悉GIS结构原理、安装、调试、操作规范、质量标准等。

图1

5.1.2 及时组织开箱检查设备，将随货提供的技术资料与设计图纸进行核对，特别是基础预埋布置图，并检查预埋件的水平度、标高误差不超过5mm。

5.1.3 起重设备的吊绳吊具选择

a）吊装索具的选择（以GIS最大部件重计算）：

1）起吊荷载合计：以16吨为例

起吊荷载合计：16×1000×10（N）=160kN

由公式：[Fg]=a*Fg/K 即：40=0.82*Fg/5 计算得出：Fg≈243.9kN

[Fg]：钢丝绳允许拉力 Fg：钢丝绳抗拉力总和

K：钢丝绳安全系数，取：5 a：换算系数取0.82

现场钢丝绳多采用6×19型钢丝绳，我们按公称抗拉强度为1550MPa下的钢丝绳气许破断拉力sp进行效验如表1。

表1

选用索具的规格为：6×19直径为26mm的钢丝绳，其钢丝绳的破断拉力为340.6kN，而340.6kN>244kN，所以可以使用。准备8米26mm钢丝绳4根（为防止损伤GIS外观油漆应使用外部用尼龙绳缠绕的钢丝绳）。或选用4根12T的尼龙吊带进行四点起吊。

2）卸扣：10号，允许荷重10吨，共4个。

B）吊车选择：根据现场条件选用QY-30（按起吊GIS解体后的最大部件考虑）、起吊高度、起吊重量均可以满足施工要求。

5.1.4 现场环境及人员要求：为满足质量要求，应紧密跟踪天气变化情况，并对作业人员进行培训，同时对安装设备现场周围环境进行处理，安装环境、人员应满足下列条件：

1）现场安装环境要求

根据组合电器（GIS）安装工艺编号0102030206第2项要求：部件装配应在无风沙、无雨雪、空气相对湿度小于80%的条件下进行，并根据产品要求严格采取防尘、防潮措施。

2）对装配人员的要求

进出母线筒的装配工人应更换无袋式工作服、工作鞋（戴鞋套）、戴工作帽；装配人员在清洁室内不准拍打，增、减衣服；

私人物品如：手表、项链、戒指、钥匙等金属物品及与装配无关的物件不准带入母线筒内；

装配工人应经过装配技能培训，才能操作；必须对产品结构进行熟悉，对装配工艺及附属设备的调试和使用方法具有一定的操作技能；认真遵守安技操作规程、质量检验制度、工艺规程及现场管理制度。

3）根据变电站站址环境特点，采取具体环境防护措施

要根据不同地域的现场的具体环境特点，采取环境防护措施及安装设备防护措施并利用特殊施工机械的施工方法来控制现场环境、设备安装防护棚来控制并解决局部工作面内温度、湿度及减少灰尘对设备的影响，才可保证现场GIS设备安装质量。

a）根据宁夏地区变电站特殊气候环境和所处的地理位置，依据GIS安装标准工艺和厂家技术人员对现场要求，特制定工程的GIS安装防风、防沙、防雨特殊措施；设备周围及进出通道须硬化，满足载荷要求；在进行户外部分安装时，先要清理安装现场，保证安装现场的清洁。

5.1.5 准备必要的安装机具，如吊车、平板车、烘干吸附剂用的电烘箱、供装配用的钳工工作台、测量水分含量用的微水检测仪、SF6气体回收装置和真空泵。SF6气体检漏仪、直流电阻测量仪、高压耐压试验装置、交直流稳压电源等。

5.1.6 基础核查

1）安装前保证土建工程已基本结束，交接验收、签证完毕，并符合GB50147-2010《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》的规定。

2）预埋件及预留孔洞符合设计要求，预埋件牢固；施工设施及杂物清除干净，并有足够的安装用场地，施工道路通畅。

3）基础及预埋槽钢的水平误差，不应超过产品的技术规定。根据制造厂技术资料的规定，对基础中心线进行复核。相间、相邻间隔之间，GIS与变压器及出线之间，GIS轴中心线误差≤5mm。基础及预埋件接地符合设计要求，工程GIS基础采用预埋槽钢，要求每间隔基础预埋件的所有尺寸最大允许偏差为±3mm。

5.1.7 基础划线

基础划线采用经纬仪和钢卷尺等测量工具进行。按照 GIS 平面布置图和 GIS 基础图中注明的尺寸，将断路器中心线，主母线中心线及各个间隔中心线绘制在基础上，测量始终应采用同一把钢卷尺进行。

5.1.8 校验密度继电器合格，检验厂家所带SF6气体合格。

5.2 严格控制安装过程

5.2.1 班前准备

应根据每天的工作计划安排，准备好零部件工具，辅助材料，以免误装、漏装和丢失。进入现场要提前半小时打扫现场卫生，以免扬尘进入气室。

5.2.2 SF6气体质量检查

GIS设备的绝缘强度取决于SF6气体的质量，SF6新气到现场后，充入设备前应按国家标准《工业六氟化硫》GBl2022-2006验收，对气瓶的抽检率为10%，其他每瓶只测定含水量。SF6气体质量标准如表2。

5.2.3 做好密封控制措施

GIS所有组装件都有出厂编号，应严格按照出厂技术文件规定的程序、方法进行装配，避免因配合尺寸差异造成密封不良。使用的清洁、、密封材料必须符合产品的技术规定；密封槽面应清洁、无划伤痕迹：运输途中临时用的密封垫圈必须更换；密封脂不得涂在密封垫圈内侧而与SF6气体接触。

表2

5.2.4 保证间隔对接质量

间隔对接的要点主要是间隔底架定位和母线筒对接。

①首先将基准间隔按照预先划线位置就位，底架两侧点焊固定4～5点；

②打开母线筒盖板，测量其回路直流电阻值，并与出厂值比较，误差应小于20%；

③将母线筒内及密封槽用无水酒精和分析纯擦试干净，再用吸尘器吸拾粉尘，清理干净，密封圈擦试干净装于塑料袋待用；

④将准备对接的下一个间隔吊装就位，处理方法同基准间隔；

⑤根据标识选准导电杆，将其清除包装，擦试干净插入一侧母线筒的梅花触头中；

⑥将密封圈表面涂一层密封胶，然后对接，用力矩扳手紧固螺栓；

⑦对接完后，测量母线筒内回路电阻，其阻值应不大于80μΩ/m；

⑧分子母线安装的安装要点与母线筒安装相同；

⑨套管安装前应将瓷套内、密封面、导电杆、出线端子擦试干净，放入密封圈，与瓷套装配，所有安装螺栓采用力矩扳手紧固。

5.2.5 TV、TA、安装

每个间隔的TV、TA、一般是单独运输到现场，安装时需对其进行开箱、损坏检查和防尘处理，装配时依次固定触头座、梅花触头，屏蔽罩、放密封圈，检查无误后与分子母线对接。

5.2.6 SF6气体处理

SF6气体处理的主要内容是更换吸附剂、抽真空、充气等。在出厂前，断路器、TV、TA、避雷器、隔离开关等气室厂家已处理好并充有较低压力的SF6气体，现场只需补充至额定压力。所需要处理的气室主要有母线筒、出线瓷套等气室。气室处理的步骤为：①安装吸附剂前，应将吸附剂放入烘箱中300℃烘干4h以上，装入包装袋，将吸附剂固定在筒内，吸附剂装好后要立即将该气室抽真空，真空抽至小于133Pa后，再继续抽30分钟。②静置3～4h，观察气室真空度变化，如压力无变化，则可充以SF6气体至额定压力。在充气过程中检查气体密度继电器及压力动作阀的动作值，应符合产品技术条件的规定。④充压后静置7～8h后，用SF6气体检漏仪检测各密封部位是否漏气。⑤放置24h后，检测SF6气体中水分含量，其数值应≤150×10-6。

5.2.7 二次系统布线

与一般电气设备布线相同，应按原理图管线表进行布线、接线和校线。由于GIS结构非常紧骤，线缆穿入控制箱时注意采取保护、防止绝缘破损。

5.3 检测与试验

5.3.1 主要项目

外观检查，接线校对，机械操作和性能实验，耐压实验，机械电气联锁实验，SF6气体检漏及水分含量检测、TA、TV相关实验等，其实验检测数值必须达到规范要求和出厂说明书要求。

5.3.2 注意事项

1）GIS安装完毕、充入额定压力的合格气体、设备底座及外壳可靠接地，方可进行电气试验。试验前必须确认装配状态、零件紧固、接地线配置、气室管路压力。

2）禁止在真空状态下测量回路电阻值。

3）机械特性试验前须检查机械闭锁、防动销必须解除，以免损坏传动部件、烧坏线圈，禁止在真空状态下动作。

4）交流耐压试验前须检查所有地刀在分闸位置，所有断路器、刀闸都在合闸位置，常规试验合格、TV和避雷器与母线隔离、TA二次回路正确短路并可靠接地。试验结束后经放电棒对GIS充分放电。

5）交流耐压试验时应在各重要部位安排人员观察声、光、电、化学现象，如果发生击穿放电，必须中断试验，仔细复核断路器、刀闸状态及端部的安全距离，如果这些都没有异常，应考虑在进出线套管导电头上临时加装均压环。

【参考文献】

[1]邱毓昌.GIS装置及其绝缘技术[M].北京：水利电力出版社，1994.

[2]苑舜.高压开关设备状态监测与诊断技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]张云.GIS运行中常见故障分析及处理方法[J].冶金动力，2004（01）.

[4]邱毓昌.用超高频法对GIS绝缘进行在线监测[J].高压电器，1997（04）.

[5]包红旗，刘静.HGIS组合电器技术的应用[J].吉林电力，2005（06）.

[6]刘海东，王秀红.探讨GIS、HGIS在发电厂配电装置的应用[J].内蒙古石油化工，2008（11）.