500KV六氟化硫封闭式组合电器GIS安装与调试.docx

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500KV六氟化硫封闭式组合电器GIS安装与调试

工程总结性论文：

500KV六氟化硫封闭式组合电器（GIS）安装与调试

500KV六氟化硫封闭式组合电器（GIS）安装与调试

近年来，随着电力科技水平不断发展，出现了六氟化硫绝缘封闭式组合电器这种新型的高压配电设备，它是利用六氟化硫（SF6）这种化学物质作为绝缘介质的，六氟化硫在-40℃以上0.3Mpa压力以下为气态,具有良好的绝缘性能,利用它制作的配电装置相比户外式空气绝缘的配电装置体积和占地面积大大缩小,而且具有运行可靠，检修维护周期长的特点,同时它具有适应沿海、盐雾等特殊环境的优点。

所以，GIS的发展和普及速度很快。

它是由金属筒状外壳和盆式绝缘子构成封闭气室，气室内充满SF6气体，内部装有母线、断路器、隔离开关、接地开关、电压电流互感器等电气元件，按着不同的主接线方式构成成套配电装置。

我公司在绥中工程首次成功安装了220KVGIS，在此基础上我们又安装了沈阳高压开关厂生产的500KVGIS，它是绥中电厂发电输出的500KV配电设备，同时也是东北、华北电网联网的枢纽，在整个电力系统中具有十分重要的地位。

绥中工程500KVGIS是由东北电力设计院设计的，沈阳高压开关厂进行设备本体设计并生产。

本期工程主接线采用1

接线方式，这种接线方式具有较高的供电可靠性和运行灵活性，目前500KV变电站大多采用这种接线方式。

设备主要技术参数如下：

型号：

ZF6-500;额定电压550KV;额定频率50HZ；额定电流:

主母线4000A,断路器、隔离开关馈线3150；额定峰值电流：

125KA;SF6气体额定压力：

（20℃）0.5Mpa;SF6气体漏气率:

不大于1%/年;SF6气体含水量（验收值）[PPm（V/V）]:

断路器≤150,其他气室≤250.设计共有三串，九组断路器，有两条进线，即1#、2#发电机进线，有三条出线即绥董Ⅰ线、绥董Ⅱ线、绥迁线，还有一条500/220/6.3KV联络变出线。

除进出线套管和户外分支母线为户外安装，其余整套设备为户内安装，整个厂房长为178m、宽为21m、高为18.6m，占地面积3738m2，设备分上下三层布置，主母线安装高度为4.2m、进出分支母线高度为5.7m，断路器高度为1.1m，设备总宽度为37m，总长度为132ｍ。

详见附图（绥中发电厂500KVGIS平面布置图）

本期工程具有工程量大、施工工期紧的特点。

我公司尚为首次安装如此昂贵（2亿元）和精密的配电设备，GIS的安装有它的特殊性，这就给我们提出了一个新的课题，为了干好这项工程我们借鉴其他工程的安装经验，事先进行了周密的组织和安排，在沈阳高压开关厂的配合下，从98年9月5日开工至2000年6月完工约一年零九月时间，我们成功的完成了设备的安装调试工作。

总结施工的经验和教训我认为GIS的安装必须把握以下两个方面：

一，必须保证设备安装的精度；二，必须严格控制气室清扫、抽真空、充SF6气体过程，从而保证微水含量达标和有效发现和处理气室泄漏。

GIS的调试的特点是：

紧随安装进度，适时进行各项试验，配合和促进安装进行。

下面就安装和调试的过程，以及施工中遇到的问题和解决办法予以阐述。

一，保证设备安装的精度。

设备安装的精度指安装尺寸的精确度，即各个零部件的水平度、同心度、垂直偏差、旋转偏差必须达到要求。

这是因为GIS是靠诸多结合紧密的密封面来保证气室密封并连接为一个整体的，同时大部分连接为刚性连接，如果在安装偏差过大会造成密封面不严而泄露、绝缘盆子受力损坏、导体受力不能保证正常接触从而在大电流时局部过热等危害。

设备制造过程中考虑到密封的要求和整体偏差，所以制造精密度较高，由于工厂条件较好，且进行了预组装，所以容易达到要求。

而施工现场条件较差，不可能由于偏差大而现场配制加工。

所以必须设法使安装尺寸与制造尺寸相吻合。

控制安装偏差必须从设备基础开始，然后安装过程中注意保证每一道工序的局部偏差不超标，从而保证整体整体偏差达标。

控制好土建基础的水平度是非常重要的，对整个GIS的安装精度起着决定性的作用。

我们对照设计院的施工图和厂家的基础要求图进行了图纸会审，最终确定了各点基础的标高和位置后展开施工。

基于出厂文件对每个基础H型钢的水平度和准确度要求（要求型钢上平面不平度为10/00），我们将基础型钢外委给工厂化条件较好的山海关桥梁厂制作，保证了型钢的平直度。

按要求整个户内和户外的各个基础以及与之配套的联络变基础的整体误差不得大于5mm，而且尽量不出现正误差（既高于其他基础），本期工程的基础由电气工程处自行施工，为了保证数百块分布在3000平米面积上大小长短不等的基础型钢的水平度，我们不惜花费工时，对水平超标的型钢坚决返工，这样保证了基础施工的质量和精确度，为将来安装设备打下了良好的基础。

型钢安置好后，进行毛地面的砼浇注时要严格看守，不得使型钢移位。

进行水磨石净地面施工时，不得使地面超出型钢基础水平。

在安装设备之前要对已形成的厂房内、外基础全面进行复查,用水平仪测量基础的标高（误差要求：

每个间隔在±2.5mm以内,整体在±5mm以内）。

并把误差值标记在施工图中,这样了解基础原始情况,以便根据实际决定各点垫铁高度，事先准备好适合的垫铁。

然后进行基础划线：

在安装设备前,根据安装图,在地面上用墨盒划出设备的横纵轴线,并用颜料作好标记,并在厂房两侧混凝土柱上划出+1.000M标志,此标志点不少于8处.设备横纵轴线误差不大于1mm,各标高参考基准点误差不大于1mm。

接下来进行的设备安装要安着由下至上、由固定端至扩建端的顺序施工，这样有利于设备安装基准点的确定和设备找正。

首先安装固定端的三台断路器,然后向扩建端依次安装隔接-母线-隔接单元,接着安装下一个断路器单元。

断路器,电流互感器单元就位，起吊受力点必须在设备指定的悬挂点,要轻起轻落,不得刮伤,碰损外壳,更不得使设备受到冲击,碰撞。

根据施工图,把断路器底座放在基础上,又依据基础复查结果,查出该范围内基础不平度,选择垫铁,在断路器的横纵轴线与地面上轴线吻合后,把垫铁垫在断路器底座与基础间。

安装断路器时注意相位和操作箱的方向。

利用水平仪测量断路器上CT罐口的水平,利用铅坠和钢尺测量断路器上两CT罐口距地面的高度,如果CT罐口不平和高度有误,可在断路器底座下用薄垫铁进一步找正,相邻断路器上CT罐口水平误差应保证在4mm以内;每组断路器横纵轴线偏差不大于2mm；断路器上两CT罐口水平误差应控制在1mm以内；基础上垫铁不超过3块,垫铁与设备基础底座平齐。

由于CT以上的设备均在制造厂内进行了预组装，所以只要控制住CT罐口的尺寸，以后的安装工作才能顺利进行。

隔接-母线-隔接单元安装:

在隔接组合母线单元两侧的断路器CT单元安装找正完之后,把断路器气室内运输时充入的0.03Mpa高纯N2释放掉，打开CT罐口的保护盖板。

同时把隔接组合母线气室内N2释放掉。

清洗法兰面、罐体内侧、导电杆和盆式绝缘子表面。

清洗干净后进行隔接组合与断路器CT对接：

隔接组合母线单元整体吊起，吊点选择设备本身吊装点，起吊时，必须保证水平，在CT罐口法兰面上安装好密封圈，检查好导体在罐体的中心位置，上、下两触头对正，确保两触头插入正确、接触良好后，然后使隔接组合缓缓下落，不要划伤过渡法兰密封面，隔接组合整体落下，两法兰面靠拢在一起，穿入螺栓，用扭力扳手对角均匀拧紧。

此时施工人员必须认真仔细，精力集中，如果导体触头对接不好，不但损坏触头，还要损坏屏蔽罩。

隔接组合母线单元安装完毕后，安装隔接母线下部支架，通过调整支架上部螺杆，直到母线罐体的重力能作用到地面上为止，然后把支架底座与基础焊死。

主母线安装：

主母线支架安装。

根据地面划线标记,安装主母线下部支架,支架为“Г”字型，支架一端放在厂房支柱上,另一端落在基础上,支架上部支撑主母线的H型钢应按要求高度找正,如果H型钢不平,可在立柱上或厂房支柱上加垫片调整。

调整完毕后可安装主母线，主母线分段运输到现场,每段内导体有制造厂临时安装固定在各段罐体内。

安装主母线，由于运输时不充氮气，每段内导体必须取出清洗，每段罐体在现场也必须清洗。

清洗完后把干净的导体装入罐内，一端与盆式绝缘子连接，另一端用专用工具支撑起来，主母线每18m为一个气隔和伸缩单元,为了减少空中作业,增加安装精度，在地面将三段组装在一起,每段母线长为6m,组装完后为18m，整体起吊。

母线在地面对接时,母线下方垫上枕木,母线内导体一端用专用工具支撑,调整专用工具使导体至罐体中心位置,用吊车水平吊起另一段母线,水平移动,当导体触头要接触盆式绝缘子时,施工人员要用手在手孔伸入使导体与触头对正,然后继续水平移动母线,保持导体触头插入正确,接触良好,密封圈放置正确,两法兰靠拢在一起,所有螺栓孔对正后穿入螺栓,用力矩扳手对角均匀拧紧。

主母线安装应从固定端向扩建端依次安装。

在安装中出现较小的纵向偏差,可以调节伸缩节的螺杆,改变伸缩节两法兰面间的距离,用于吸收由于安装不平或安装孔偏差造成的安装误差,伸缩节纵向调整量±10mm，横向±5mm,调整完毕后将伸缩节两法兰内外侧螺母拧紧.

跨接母线安装:

跨接母线的安装必须在主母线和隔接单元安装完毕后进行，跨接母线有两节组成,在制造厂已组装完毕,整体运输至现场。

清洗完毕后,将跨接母线水平吊起,把跨接母线安装在主母线和隔接组合母线上，如果对接有偏差,可调整主母线上的调整螺钉,使主母线能横向移动,保证跨接母线顺利连接。

进出线母线及隔接安装，进出线母线和隔接处于整个安装过程的末梢，主要控制户内、户外水平标高和轴线偏差不可有超标，方法同主母线连接。

户外套管安装:

当支架和户外母线安装完毕后,开始安装套管。

吊瓷套管:

起吊套管应用尼龙绳挂在距套管上端套管全长1/4处的裙上（一根绳的两端分别挂在裙的直径两端,夹角约180度）,另一根尼龙绳挂在距套管上端套管全长3/4处的裙上，尼龙绳的另一端挂在导链上,导链挂在吊钩上,起吊时套管水平,吊起之后调整导链,使套管下端下降,直到套管直立,这时就可以把套管吊装到安装部位。

取下瓷套管的保护盖板,注意导体里面的导向杆不要磕碰,将导电杆清洗干净后装到罐体内的触头上。

安装瓷套管上下屏蔽。

在确认吊起的瓷套管中心导体准确的对着导向杆和触头时，轻落瓷套管，注意不要撞到触头的屏蔽罩上，还要注意瓷套管上部的接线端子的方向，三相端子应一致。

为了保证安装过程中的精度，我们还实行了一整套的技术组织措施，在每个安装工序的安装过程中，对主要的技术参数作出要求，并进行详细实测和记录，对照标准检查是否合格。

一方面保证每一安装工序的精度，另一方面为下一道工序提供基础数据，为整个工程提供竣工资料。

二，严格控制气室清扫、抽真空、充SF6气体过程，从而保证微水含量达标和有效发现和处理气室泄漏。

GIS对于气室内的洁净度和含水量要求非常高，这有几方面的原因：

如果气室内有灰尘悬浮或沉积在盆式绝缘子表面，在高电场内就会形成导电小桥，易于引起局部放电；如果气室内残留金属碎削或表面不平，就会引起局部电场过强，发生尖端放电现象；在有电弧产生的气室内，SF6气体会发生电离，产生有毒的SF2和SF4气体，这两种气体不稳定，与气室中残留的水分发生水解反应，生成具有腐蚀作用的氢氟酸，腐蚀导体和接触面，引起导电不良，所以必须控制气室内的微水含量。

为了保证气室内的清洁和微水含量不超标，安装过程中，对于环境的温度、湿度及尘埃含量提出较高要求，环境温度必须高于0℃，空气相对湿度低于80%，所以在安装设备前土建工程要求全部结束，屋顶防水、室内净地面、墙面装修、沟道、照明、应事先安装完毕，通过验收移交安装部门。

如遇冬季施工，还要采取采暖措施，保证室内温度高于0℃。

另外要设专人对室内进行清扫，保持室内卫生。

夏季施工如环境湿度高于80%，不得进行解除气室密封工作。

为了搞好SF6充气工作，必须准备良好的SF6充气、回收工具和抽真空设备。

本期工程SF6气体回收装置采用两德Dilo回收车用于SF6气体充气、转移、回收、干燥、过滤。

国产的回收价格低廉，但性能不如进口车，为了使工程顺利进行应选择性能良好的回收车。

旋片式真空泵：

（70L/S）6台，同时配套水箱、油泵、充气管路（钢丝管）200m。

烘干箱：

1台（500℃烘干干燥剂用），电子真空计（0-300Pa）；麦氏真空仪（0-250Pa）。

在清洗用的消耗材料的选择上，一定要使用较好的、品质较高的材料，酒精和丙酮选用分析纯，纯度99.99%，无毛纸选择正宗厂家正品，因为这些材料对设备的洁净度和微水含量有较大的影响，

气室的清扫工作一定要抓紧时间，和结构安装工作紧密衔接，在解除气室密封后马上进行，尽量减少内部结构暴露在空气中的时间，以减少内部结构吸收水分剂量。

在进行气室清扫时，罐体内清洗，施工人员必须穿上无钮扣连身工作服，戴上头罩，穿上特制的鞋罩，从检查孔进入罐体内清洗。

第一遍清洗可用干净的的确良白布，蘸有酒精，在罐体内由前入后擦洗，第二遍可用干净的无毛纸沾酒精擦洗。

在进行法兰密封面清理时，要用干净的无毛纸浸上酒精，擦洗法兰面，密封槽、盆式绝缘子。

要求达到导体接触面光洁,触头、母线筒、法兰表面无杂物、油污、铁屑、划痕、凹凸不平。

在气室清扫完毕，结构安装完成，形成密封气室后应立即更换吸附剂并准备抽真空工作。

更换吸附剂首先打开气室检查孔盖板，取出吸附剂，更换为已经干燥好的吸附剂。

吸附剂干燥应在300-400℃焙烧活化2小时（活化温度不宜超过600℃），然后隔绝空气，冷却至室温。

干燥后吸附剂应立即使用。

更换吸附剂后立即恢复气室密封，在尽可能短的时间内对气室进行抽真空。

首先连接好气室至真空泵的管路以及至真空计的管路，起动真空泵，使气室内真空度压力在绝对压力40Pa以下，停止真空泵，关闭入口阀，保持真空四小时以上，真空度应无明显变化。

接着再继续抽真空至40Pa以下（一般不高于首次抽真空压力）,然后充SF6气体。

在抽真空过程中应尽可能提高真空度，真空度越高残存在气室内的空气和水分就越少，我们达到的最高真空度为绝对压力10Pa，当然真空度越高需要耗费工时和机械越多，同时对真空泵的性能也有较高要求。

首次抽真空保持一段时间，有二个作用，第一可以使残留在气室内的水分充分释放，第二经过长时间静置，如果压力回升较快、幅度较大可以判定气室密封不严、存在泄露，可及时采取措施，免得充SF6气后造成更大的返工。

续抽真空的作用是将释放出的水分抽出。

充SF6气体前应对到货的气体微水和纯度进行检查，对于微水含量较高的（＞80PPmv/v）气体不能使用，而断路器气室要求＜15PPmv/v。

充SF6气体的管路和减压阀及法兰面必须保持严格的气密性，最好采用金属管路，这样可以减少水分的渗入。

充SF6气体时,室内湿度应不大于80%,20℃时充SF6气体压力为0.5Mpa,其余温度下按SF6温度-压力对照表换算,充气后24小时测量水分含量，断路器气室应不大于150PPm（V/V）,普通气室应不大于250PPm（V/V）。

测量年泄露率不大于1%。

充入SF6气体后本段设备安装告一段落，但是还要对气室压力进行监视，由于500KVGIS气室较大，SF6气体较多，微小的泄露在短时间是不易发现的。

必须经过较长一段时间的观察才能发现。

如果经过一段时间的观察气室压力明显下降就说明气室有泄露，必须采取检修措施。

本工程发现处理气室泄露140气室次，漏点集中在操动轴端盖、手孔盖、密度表座及手工焊缝位置，说明制造质量需要进一步提高。

在气室清扫、抽真空、充气过程中我们采取的技术措施为：

1，编写《气室检查清扫工作标准》、〈抽真空程序和注意事项〉〈SF6气体充注程序和注意事项〉、〈500KVGIS文明施工管理办法〉等一系列规章制度和工作标准，并张贴上墙，使每个施工人员了解和掌握施工过程和工作标准。

2，设计一套施工记录表格。

详细记录气室清扫的开启密封时间，工作人员，环境温度湿度，清扫达到的要求和实际结果；抽真空时间，达到的真空度，真空保持时间，续抽真空时间和最后结果；充气时间，充气气体的微水原始值，充入气体的重量，实时记录气室压力，气室微水、泄露率检测值；已充SF6气室每天压力值。

通过认真履行和检查施工记录，可以明确责任，及时发现施工中的问题，便于追溯问题原因。

实践证明这是一个完整的行之有效的办法。

三．GIS的调试紧随安装进度，适时进行各项试验，配合和促进安装进行。

GIS的调试工作可分为常规特性试验和投运前整体操动试验和预防性试验。

常规特性试验由施工单位进行，整体传动试验和预防性试验由专门的调试单位进行。

进行常规特性试验必备的仪器、仪表：

SF6微水测试仪；SF6定量测漏仪；SF6定性泻漏测试仪（用于检查泻漏点）；大电流发生器，测量回路直流电阻；毫安表，电压表.用于CT、PT特性试验；绝缘接表2500V、静态检测电阻；

进行常规特性试验须进行如下几个项目

1．配合安装测导电体直流电阻；直流电组的值能够反映安装导体的接触是否良好，所以应跟随安装进度，随时进行各段导电体的直流电组，并与出厂值相比较，确定安装质量。

2．到货SF6气体复检（测微水），充入气室SF6气体微水检测、泄漏率检测。

SF6、N2气体在到货后就应进行微水量的检查，并将每瓶气体的含水量标注正在气瓶上，微水超标的气体不准使用。

有条件时还应抽检SF6气体的纯度。

在每个气室充完气24h后要进行气室内SF6气体微水的测试，断路器气室水分含量应不大于150PPm（V/V）,其他气室水分含量应不大于250PPm（V/V）。

然后进行定性检测泄漏，此项检查是为了检测气室的气密性，用定性捡漏仪沿焊口和密封面进行测试不应有报警声，或用肥皂泡局部涂刷检测，发现漏点要做好标记由安装班组及时处理。

年泄露率的检测采用局部包扎法（用缩料膜包裹密封面）包扎24h后用定量捡漏仪测量，经过计算年泄露率应不大于1%/年。

3．CT特性PT特性试验，内容：

变比，极性，VA特性。

CT特性测试必须在断路器互感器单元就位后，隔接单元安装前进行因为安装完隔接（隔离开关、接地开关单元）后外加电流有很大困难。

PT的特性测试应在安装前进行。

4仪器、仪表效验：

所有SF6气体压力表和密度继电器，油压表，安全阀到达现场后均应进行准确度和动作值的复检，并和出厂值比较判定是否合格。

合格后方能投入使用。

5开关特性试验：

测试断路器三相同期、分合闸时间、速度、动作行程，分合闸线圈直流电组测试

连锁、传动试验：

在设备整体安装完毕后，电缆和二次接线均已完成，操作和动力电源已送上。

设备本体的油压和机械操作系统试运完毕后，进行连锁和传动试验，检验各个动作机构的电气和机械闭锁是否满足要求，进行远方和就地操作观测指示信号是否准确无误，进行模拟保护跳闸，确认继点保护装置是否安全可靠。

耐压试验：

耐压试验是最终检验GIS的绝缘水平的试验，也是安装水平的检验。

通常要进行工频耐压、操作波冲击耐压、雷电波冲击耐压。

由于安装单位设备能力有限通常委托试验研究院高压室进行。

综上所述，GIS安装和调试是一个技术劳动密集型活动，要搞好安装施工质量和保证工期，不但要在技术上严格要求，还要从管理上下工夫。

首先要提高安装和调试人员的素质，使参加施工的人员了解施工过程和安装标准。

同时，安装和调试要互相协调，相互创造条件。

要加强施工过程的控制，GIS的安装从基础安装到最后充气完了，各个工序是一系列紧密相关的环节，上道工序安装质量的好坏直接影响下一道工序的安装和质量，所以要从头开始把好关，按部就班的进行安装工作。

同时作好各个工序的质量和安装记录，是工作有标准、有记录，责任明确，也为竣工移交积攒资料。

GIS这种新型的配电装置目前推广速度很快，在国家新建的发电厂和城市电网改造工程中大量使用，我公司的GIS安装工程大有可为。

参考资料：

1〈〈电力建设安全工作规程〉〉。

2〈〈电气装置安装工程施工及验收规范〉〉。

3〈〈ZF6-500型六氟化硫封闭式组合电器〉〉安装使用说明书。

附图二：

施工做业程序及施工流程图:

施工做业流程图:

开始

熟悉图纸作业指导书

基础复查

基础划线

设备验收，检查

断路器，CT单元安装

断路器，CT复检，试验

隔接-母线-隔接单元安装

断路器气室，隔接组合-母线气室清扫，更换吸附剂

断路器气室，隔接组合-母线气室抽真空，N2置换

充SF6气体

主母线支架安装

户外支架安装主母线安装汇控柜安装

主母线气室清扫，更换吸附剂

主母线气室抽真空N2置换，充SF6

跨接母线安装

跨接母线气室清扫，更换吸附剂

跨接母线气室抽真空，N2置换，充SF6

进出线母线安装电缆敷设

户外套管安装二次配线

进出线母线气室清扫

更换吸附剂

进出线母线气室抽真空

N2置换，充SF6

接地线连接

各种机械特性试验

联锁试验

耐压试验

避雷器，电压互感器安装，调试

涂油漆

验收

完工