变电站GIS设备安装与调试要点分析

变电站GIS设备安装与调试要点分析

顾子健

上海赛泽能源科技有限公司

摘要：GIS组合电器作为变电站的关键设备，其安装质量对变电站的稳定运行具有重大影响。本文以某实际工程项目为例，对GIS设备的特性进行了简单阐述，并在此基础上，深入探讨了GIS设备的安装和调试技术的核心要点。旨在为变电站GIS设备的安装和调试提供理论和实践指导，以期提高GIS设备的运行效率和安全性。

关键词：变电站；GIS设备；安装；调试

引言

在变电站中，GIS设备作为关键的一次设备，其安装过程复杂且要求严格。为了确保电网的安全稳定运行，防止因工程建设原因引起的安全事件，在施工过程中必须加强对安装和试验等关键环节的管理和控制。通过全面的防范措施，为电网的运行奠定坚实基础。

1工程概况

某110千伏变电站工程配电装置采用户内GIS设备，共12个间隔。GIS经调试合格后以间隔为单元进行包装运输，但由于受运输条件限制，采取整块运输和解体包装运输的方式。各包装单元件内均充入0.02～0.05MP的气体（断路器为SF6外，其余为氮气），以防止潮气和灰尘进入。

2GIS设备的工作特性

2.1安全可靠性强

GIS设备为了更好的保证其带电性能，针对其所有的带电部件均全数运用密封性较强的金属壳体进行包裹，在该壳体中充斥了大量的SF6气体，其不仅能够更好的发挥绝缘介质效果，同时还可将其作为断路器的灭弧介质设备，对其触电风险进行有效控制，从而更好的保证操作人员的操作安全性，与此同时，还可最大程度上实现对检修工作量和频度的减少。

2.2结构小型化

GIS设备主要是基于传统设备，通过对其进行改进，再由若干个互相连接在一起的独立元件共同组合而成，将隔离开关、断路器、互感器以及接地开关等相关元件一并装入到密封的金属壳体中，再向其中充入相应的SF6气体来加强其绝缘性能，为此，其具有占地面积小，且体积非常小的特点，这种改进方法在很大程度上可更好的实现对变电站用地面积的节省[1]。

2.3环境耐受力强

因GIS设备的所有部件均全数被包裹在金属壳体内，这使得设备在运行期间，极大程度上避免了受到恶劣天气的影响，同时海拔和外界污秽环境也不易对其带来较大的影响，从某层面上来说较大程度上提升了其环境耐受能力。

在安装GIS设备时，应按照规定的安装流程进行操作，以保证一次性达到合格的标准。具体的安装流程包括：地面轴线绘制、模板拼装、气室抽真空、气室充入SF6气体以及电缆敷设等。这些步骤需要同时进行，以确保安装过程顺利进行。

3电力系统中GIS设备的安装

3.1GIS设备安装前准备

3.1.1技术交底

开始施工前，所有施工人员必须接受技术交底，包括：图纸的设计特点和意图，制造商安装说明的工作重点，工作内容和范围，主要质量要求和保证质量的措施，施工方案与施工流程，职业安全与健康，以及环保。

3.1.2工器具、材料准备

根据厂家要求，按附录3备齐相应的安装用的工器具和材料，并检查专用工具是否到场，施工电源要布置合理，工器具状态良好。

3.2GIS现场安装技术流程

3.2.1清洁工作

在行GIS安装之前，必须对其清洁程度进行多次检查，确保其能够与清洁程度标准相符合。例如：针对安装区域必须运用吸尘器对其进行清扫，然后再全数打开气室。在完成该项工作之后，还必须以此对GIS封密面与各个部件依次进行清理。例如：“O”型槽、法兰密封面以及其他连接体等。

在进行清洁时，应使用工业乙醇，同时确保所用的面巾不会留下绒毛，以避免绒毛残留对清洁效果的影响。

3.2.2连接法兰

在法兰的连接安装中，主要包括“O”型面、法兰密封面两个部分。若采用的密封面存在擦伤亦或者是有损伤的情况，需以磨砂纸对其进行打磨处理后，再根据相关要求对其进行清洁处理之后，即可进行相应的安装。“O”型面在安装过程中，同样需要在对其进行彻底清洁之后擦能够实施，且在安装的过程中，必须将“O”型圈完全置入到密封槽中，对其均匀性进行检查。在进行拼接时，一定要注意密封胶的位置，严禁出现移位现象，同时对法兰面清洁程度是否达到标准进行检查，以免由于疏忽导致返工[2]。

3.2.3间隔单元安装

在安装前四周内必须采取防尘、防潮措施，确保空气相对湿度不超过80%。在安装过程中，间隔单元的布置应视实际情况而定，并按照中间或一侧作为第一个安装单元的方式逐步进行。

完成首个安装单元的安装并根据设计要求将其放置就位后，需要检查设备的关键轴线与水平状况。此外，拆卸需要对接的临时封板。在封板移除后，检查盆式绝缘子是否完好无损，气室内的支柱绝缘子是否紧固、无损，内部是否清洁且无任何异物，以及连接触头是否功能正常。如果设备内部有临时支撑件，应该将其拆除，以便进行下一步操作。

拆开第二个安装组件的盖板，并对内部进行检查，确保对接法兰面光滑、整洁，不存在任何划痕或磨损。对于已经使用过的密封垫，必须更换新的，且新的密封垫应完好无损，没有扭曲或裂纹。

在进行密封脂涂抹时应确保密封脂不会进入垫圈内侧。同时，需要清洗盆式绝缘子和内部支柱绝缘子的表面。然后安装第二个单元，确保其与第一个单元紧密对接。在此过程中，需要小心避免对连接触头造成损坏，保证轴线与水平度符合制造商的要求。确认密封垫未发生位移后，将对接螺丝插入并拧紧。并且，所有的螺栓扭矩值必须严格按照制造商的要求进行。

在进行间隔单元内隔离开关与接地器的操作过程中，传动齿轮与连杆应运行顺畅，以防止出现卡滞现象。同时，分合位置的指示应精确无误。此外，应对间隔单元之间的主回路电阻进行厂家指定的测量，以确保符合厂家要求。在进行带有CT的气室安装时，应按规定进行常规试验，保证持每个组装间隔单元的绝缘性能符合要求。在完成第二个安装单元后，采用相同的方法进行后续单元的安装，直到所有间隔单元都安装完成。这样可以帮助确保气室的完整性和稳定性，提高系统安全性。

3.2.4补偿器安装和调整

面对复杂多变的环境条件，对GIS设备的伸缩节进行调整是非常必要的。通过科学合理的调整，可以有效提高设备的稳定性和可靠性，从而确保其在恶劣环境条件下的正常运行［2］（如图1所示）。在安装调节器时需要注意以下事项：在进行真空抽取之前，确保内外侧的螺母都已经紧固好。在充气过程中，不得调整紧固螺母，只有在充气达到额定压力后才能进行此操作。严禁松动或调整其他螺母，确保它们保持原来的紧固状态。将法兰内侧螺母（标记为C）松开约10mm的距离，然后拧紧。确定螺母的位置，并在该位置上用红色油漆进行标记，以便在后续操作中能够准确地找到该位置。

图1 安装调整型调节器

使用温度补偿型调节器时，需要注意以下几点：在安装时，应记录当前环境温度，并测量和记录补偿器碟簧组件的压缩长度D，确保其符合要求(107-110mm)。如果不符合要求，则需要调整C、d位置螺母。对于碟簧组件外部的防护套筒，在最终状态下，应确保筒体的开槽孔向下。在调整锁紧螺母之前，必须将气体充至额定压力。将碟簧组件侧螺母(C处)松开至距离法兰H=10MM，然后拧紧。在进行气体回收和抽真空等操作之前，应将调整螺母(C处)旋转至法兰位置，并重新紧固。

图2 温度补偿型调节器

3.2.5做好密封处理

GIS各单元的所有法兰连接处应使用密封垫（圈）进行密封。密封垫（圈）不得有任何扭曲、变形、裂纹或毛刺，并且应该与法兰面的尺寸相配合。如果密封垫（圈）不符合要求，应该进行更换。涂抹密封脂时，不得使其流入垫圈内侧而与六氟化硫气体接触。

3.2.6抽真空与注气

⑴抽真空

请检查密度继电器和其他阀门是否处于开启位置。在抽真空之前，直接用新吸附剂更换一些腔室中的吸附剂，而不需要对原始吸附剂进行干燥。用麦式真空表检测GIS抽真空当压力达到133Pa后再继续抽30分钟，关闭阀门静置4小时观察是否存在泄漏，如存在泄漏情况，需处理后再次抽真空观察。在进行抽真空过程中，由专业人员进行监管。如果真空泵因电源中断或突发问题而停止运转，应尽快关闭连接抽气接口的阀门，以避免泵内的润滑剂进入设备内部。除此之外，操作回收设备时应严格遵循说明书上的程序。应需要注意的是，当设备启动时，应有一名专业人员负责监控，以便应对紧急情况。关闭设备时，应先手动关闭阀门，然后再关闭主要设备。

(2)注气过程

在进行GIS注入六氟化硫气体的操作之前，必须对气体瓶进行质量检测，以确保气体的纯度和安全性。只有在确认气体质量符合要求后，才能进行充气操作。一旦各个气室的气体压力达到厂家规定的要求，应立即停止注气过程，以确保设备的正常运行和安全性。

3.2.7做好重点检漏

充入额定压力的六氟化硫气体静止24小时后方可进行，检漏主要对有外壳焊缝，接头结合面，法兰密封，转动密封，滑动密封，表计接口处等部位。为了确保各个气室的连接处严密无漏气，采用灵敏度不低于1×10-6（体积比）的卤素检漏仪进行检测，年漏气率控制在0.5%以内。同时，需要采用微水测试仪对气室中的含水量进行严格检测，确保断路器气室中的水分含量小于150μL/m³，其他气室中的水分含量也必须小于250μL/m³。检测结果显示不符合上述要求，将按照规定程序进行六氟化硫气体的回收，并进行重新充气，以确保设备的正常运行。

4电力系统中GIS设备的调试

4.1检验SF6气体密度方面的试验

为了确保SF6气体在继电器节点部位具有更好的接触性，同时确保压力与节点之间达到相应的标准，使用SF6气体来进行继电器密度的校验。常见的校验方法包括扣罩法和定量检测等，以判断SF6气体是否出现泄漏。

例如：扣罩法主要是向产品中充入SF6气体，并在充入6h后，将电风扇吹动其表面，再通过封闭塑料罩将其完全罩住；测定产品体积VI（cm）、罩容积V2（cm）；扣罩24h之后，使用灵敏度至少为10-8的检漏仪器可以检测到罩内SF6气体浓度的微小变化。分别测定罩中上下、左右、前后六项指标的平均值，并根据计算公式：，对漏气率进行计算[3]。

4.2检验导体接头连接试验

要对GIS内部导线的安装及连接情况进行检查，其具有一定的难度，故多通过一次回路直流电阻的方式来进行测试。采用该项测试方法，可对存在的问题及时的进行处理。选取直流压降的方法进行实验测量，100A电流，其误差需控制在±30%范围内，在进行测量期间，应注意接线方式是否可能导致误差。在进行电压测量时，测量线应放在输出线的内侧，并确保被测回路与测量线的正确部位连接，否则误差可能会增加。根据出厂试验报告中提供的各种模块直流电阻值和实际测定结果，可以确定各模块的类型。对比实际累计结果与现场测量结果，其结果不能够超出产品技术条件所规定范围的1.2倍。

4.3检测微水含量

为了能够保证SF6气体更好的发挥其绝缘性能，具备更好的纯度，对其进行质量测定非常有必要。在检查过程中，可以使用微水检测仪器DPI9来测量每个气室中SF6气体的微水量。国内已经为此引入了相关的规范标准，并对新断路器中断路器室在经过大修后或重大维护后的安装使用做出了明确的要求和规定。其微水的含量不能够超出150PPm，同时其要求在设备运行的过程中，微水的含量应控制在300PPM的范围内。对于其他气室，在新装修或经过大修处理后，微水含量也必须控制在250PPm的范围内，且运行时的含量不应超过500PPM。

4.4检验气密性

在气密性检验过程中，重点注意各设备连接以及法兰面结构等气密性问题，同时可进一步对密封材料和安装工艺问题进行检测。在气密性检测时，可运用HALOTECK捡漏仪来实施，该仪器主要用于完成安装后GIS设备进行检测。在确定设备完成充气之后，即可沿着设备的各接口表面将捡漏仪探头缓慢地在其表面移动，并对仪器的声光报警信息或者读数结果进行观察，了解对接口气体是否出现泄露现象。对气路管道各连接部位进行严格的检查，常规情况下以10mm/s的速度进行缓慢移动为最佳[4]。在GIS完成安装之后，所有的密封件都需要连续进行2次及以上的定性检查。此外，在进行捡漏的过程中，还可以运用塑料薄膜爆包扎捡漏的方式来实施。

4.5接地检测与PT，CT检测以及特性试验

接地调试时，根据接地图纸检查GIS接地标准和位置的符合性。如果符合要求还需要检查其探测器的接触性能，特别是针对法兰连接部位更是需要结合质量强条来进行加装处理。而针对CT、PT变化与极性则应当确保其与标称的参数保持一致，其中CT在进行安装之后，必须确保其与出厂报告提供数据误差控制在最小范围内，其余常规指标则必须根据规程要求相一致。

5结语

电力设施中的GIS设备和接地的安装过程对于确保设备的稳定运行和电力供应的可靠性至关重要，同时也与变电站和电力网络的安全性紧密相关。在开始安装之前，技术人员必须进行详尽的设备测试和调试，以便积累更多的实践经验，并确保电网和GIS设备的平稳运行。

参考文献

[1] 变电站GIS设备安装和调试的质量提升研究[J].陈湘刁.光源与照明.2022-09-30

[2]变电站GIS设备安装与调试技术措施研究[J].黄辉达.中国高新科技.2022-09-25

[3]智能变电站GIS设备安装质量管控[J].隋东阳;郭增艳;胡雪冬.中国电力企业管理.2020-02-25

[4]变电站GIS设备安装与试验关键点管控分析[J].仲宇;陈妤;张春宁;袁旭;闵师伟.电工技术              2020-09-10