《GIS组合电器的技术问题(可编辑).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GIS组合电器的技术问题(可编辑).doc（14页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、GIS组合电器的技术问题 GIS组合电器三大控制关键环节摘要GIS组合电器三大控制关键环节1 GIS绝缘特性以及老炼耐压2 密封性检查3 抽真度及含水量检查 关键词GIS 绝缘特性 耐压 1 GIS绝缘特性以及老炼耐压 从工厂和现场实践证明最重要的是表面粗糙度和杂质的危害SF6气体对由电极表面缺陷引起的微观电场不均匀度十分敏感当SF6气体压力与表面粗糙度之积大于8MPa靘SF6气体压力与导电微粒长度之积大于7MPa靘时会引起局部电场畸变及强化降低了放电电压当气压与粗糙度之积为40MPa靘时击穿电压已下降了一半当微粒长度为1mm时击穿电压已降到七成100mm时降低到三成因此无论在工厂或现场都应做
2、SI或LI试验以验证GIS是否存在致命的绝缘性能缺陷 放电实践表明微粒通常容易积存在罐的底部特别容易在垂直罐体和管道的水平盆式绝缘子的上表面处这是法拉第笼效应的表现在高电压的加压过程中导电性杂质在电场的作用下立起在电场力超过微粒重力时微粒开始漂浮由于带电后的下沉电压要比起始电压的电压值低得多故杂质一旦立起就不容易倒置在交流电场中导致了微粒处于振动和上浮的过程是在不断上下振动中又逐渐上浮处在蹦蹦跳的状态微粒往往被驱赶到电场较弱处特别是迁移到罐体边缘或盆式绝缘子边缘在GIS总装后正式耐压前施加作用时间大于耐压时间但电压较低的电压老练对于消除微米级细小微粒是非常有效的这种细小微粒往往要经过一二次放电
3、以后即被消除掉可使耐压水平提高如果老练时间过短其结果可能使微粒振动上浮尚在途中减少了悬浮微粒老练放电的概率出现老练不完全现象故每次老练时间应不少于5min如有条件还应稍微延长老练时间 2 密封性检查 通常采用聚乙烯塑料布局部包扎积累法测定还要结合经常检查SF6压力表读数来作为密封性的辅助检查气密性积累时间通常取24h较为方便 密封主要取决于罐体焊接质量其次是密封圈的制造安装调整状况要按照O形圈的压缩量 应小于20 和修整的圆度在清理罐体密封面的密封槽时要用600号细砂纸法兰边缘可以用锉刀砂纸修磨罐体加工后要用气压试验来检查密封情况压力取最高气压的125倍用SF6与氟里昂混合气体加压测量仪器的灵
4、敏度为11011MPacm3S-1在总装试验时测SF6气体泄漏的灵敏度要求可为110-8 水压试验是对罐体强度的考核钢制罐的例行试验压力值取SF6最高工作com 大于钢制压力密器GB150-1998新标准中的125倍这个系数值若是铸铝件其安全系com 对应断路器外壳设计压力为079MPa其他气室为068MPa作为型式试验时压力远高于例行试验值水压试验要先在18MPa保持5min不出现水珠水雾再加压到21MPa保持5min一般钢罐的破坏强度为25MPa大于设计压力的3倍 3 抽真度及含水量检查 真空度的要求是继清洁度密封性之后的第三个控制关键是控制SF6含水量的重要保证措施它不仅能减少SF6气体
5、本身的水分也减少了罐内其他物质 绝缘体密封体等 内所含的水分一般要求在充气之前真空度应达到133Pa 即1mmHg 再继续抽真空30Min国内有些厂家要求真空度40Pa 固体绝缘介质表面吸附水膜时会使沿面电压分布不均匀因而使闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压介质表面粗糙也会使电场分布畸变从而使闪络电压降低在高气压时易发生凝露现象表现更为明显 水分对GIS运行影响的关键是在于把SF6气体露点必须控制在0以下以防止温度变化会造成绝缘体表面上凝露所附着的水珠和SF6电弧产物发生反应生成HFSF6等低氟化物这就是沿面的绝缘材料和金属表面劣化的主要原因通常允许值把露点控制在-5此时绝缘体表面凝结的不会是水
6、珠而是冰晶它对绝缘性能的使用几乎没有影响 4 结论 1 洁净度是总装安装中最首要的控制要求适当增加老练时间可以延长微粒层上浮过程有助于微米级直径微粒的老练放电 2 密封性是GIS长期安全运行的关键在整个制造安装运行各阶段的漏气检查并从严要求 3 按国际规定的真空度控制已完全能保证控制住SF6气体中含水量 4 GIS出厂和现场都宜做SI或LI试验以最大限度地消除所有绝缘缺陷GIS电器的安装程序和工艺火灾危险检修周期长运行安全可靠等特点是国家经贸委国家电力公司推荐的城网建设改造工程中优先选用的产品但由于GIS组合电器的使用时间还不算太长它的安装程序和工艺要求尚未被人们熟悉和掌握施工中还存在这样或那
7、样的问题现结合施工检测的实践谈一谈GIS组合电器的安装程序及工艺要求以供同行参考 1 GIS组合电器的安装及检测程序 GIS安装是一项较复杂的工程事前应拟定安装流程图检测程序和工艺标准由安装单位提报WH点经监理单位审查并经业主认可后实施 施工监理业主等单位适时对产品质量和安装质量进行检测是确保工程质量的组织保证和重大的技术措施 11 GIS组合电器元件装配前的检查 元件装配前应首先进行下列检查 1 组合电器元件的所有部件应完整无损瓷件无裂纹绝缘件无受潮变形剥落及破损元件的接线端子插接件及载流部分应光洁无锈蚀各分隔气室的压力值和含水量应符合产品的技术规定密度继电器和压力表应经检验合格紧固螺栓应齐
8、全无松动密封良好对每一充气运输部件应进行气压检查如发现问题则应返修 2 为及早发现因长途运输所引起的部件内部结构变化应及时测量各部件回路及主回路电阻 12 GIS组合电器的安装及检测程序 1 在上述检查与测试的结果符合要求后GIS应以母线为基础逐段安装如果间隔数较多可选处于中间位置的间隔为第一安装间隔如果间隔数较少可选择外侧的间隔为第一安装间隔 第一间隔就位后应精心调整水平使间隔的中心线与该间隔基础的中心线尽可能一致调好后将母线筒中的气体经处理放掉再取下两端封盖将密封面处理干净 在安装第二间隔时也应处理密封面装好密封圈调整好水平度使其母线筒法兰与第一间隔的母线筒法兰对正并保证连接触头的插入深度
9、为35 mm第三第四间隔同样操作 2 在每一气隔安装完成后应立即加装吸附剂并抽查真空进行真空检漏 3 真空检漏通过后本气隔充入额定压力的SF6气体充气24 h后用灵敏度不低于110-6 体积比 的检漏仪对各气室密封部位管道接头等处进行检测 4 各气隔SF6水分含量的测量应在封闭式组合电器充气24 h后进行有电弧分解的隔室微量水含量应小于150mgL无电弧分解的隔室微量水含量应小于500mgL 5 主回路工频耐压试验的目的在于检查总体 装配的绝缘性能按GIS的特点试验应在主回路电阻合格检漏通过水分含量和操作试验合格后进行耐压试验的程序和方法按产品技术条件的规定进行试验电压值为出厂试验电压的80
10、2 GIS组合电器的安装工艺 由于GIS组合电器具有独特的结构特点它的安装工艺有着更加严格的要求 1 装配应在无风沙无雨雪空气相对湿度小于80的条件下进行并采取防尘防潮措施 2 制造厂已经装配好的各电器元件在现场组装时不应解体检查如有缺陷必须在现场解体时应经制造厂同意并在厂方人员指导下进行 3 应按制造厂的编号和规定的程序进行组装不得混装不许用物体撞击SF6气体管路和压缩空气管路不允许杂质进入管内不许损坏SF6气体和压缩空气系统密封面和密封圈 4 使用的清洁剂润滑剂密封脂和擦拭材料必须符合产品的技术规定已用过的密封垫 圈 不得重复使用 5 所有螺栓的紧固均应使用力矩板手其力矩值应符合产品的技术
11、规定 6 设备接线端子的接触面应平整清洁无氧化膜并涂以薄层电力复合脂镀银部分不得挫磨载流部分其表面应无凹陷及毛刺连接螺栓应齐全紧固 7 在SF6气体压力充至额定压力之前断路器只可用手力操作杆操作不要操作其它任何部件 8 在检查GIS内部时应先回收SF6气体然后吹入压缩空气并用氧气浓度表检查当氧气浓度大于18时才能开始工作 安装工艺是保证安装质量的重要措施安装人员在安装前必须认真学习相关规定和工艺标准监理业主要深入工作现场及时纠正违规违章作业方能避免安装的返工或返修确保安装质量关于GIS安装试验及设计的思考1 GIS概述GIS的定义为全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属
12、封闭开关设备它是由短路器母线隔离开关电压互感器电流互感器避雷器套管7 种高压电器组合而成的高压配电装置全称为gas insulated substationGIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫 SF6 气体作为绝缘和灭弧介质并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中因此与传统敞开式配电装置相比GIS具有占地面积小元件全部密封不受环境干扰运行可靠性高运行方便检修周期长维护工作量小安装迅速运行费用低无电磁干扰等优点经过30多年的研制开发GIS技术发展很快并迅速被应用于全世界范围内的电力系统目前随着全球电力系统自身的发展以及对系统运行可靠性要求的日益提高GIS技术必将持续发展并将成为本世纪高
13、压电器的发展主流2 GIS的安装为了保证GIS安装的顺利进行在施工设计阶段设计人员需要认真考虑以下两个方面的问题否则会给GIS的安装带来许多困难首先是GIS的起吊方式目前户内GIS的安装及起吊的荷载条件大多采用电动单梁桥式起重机起重机起吊速度有两档低速档主要用于设备就位时的调整两档协调应用如公伯峡 330kV GIS工程棉花滩220kV GIS工程及一些电压等级更高的电站均采用这种起吊方式实践证明是行之有效的其次是GIS设备基础的预埋方式通常GIS的载荷条件留孔及预埋要求均由制造商提供但基础的预埋方式是由设计方根据制造商提供的基本资料来确定的目前较常用的基础预埋件有槽钢和螺栓两类其中预埋螺栓的
14、施工较简单但调节性差若螺栓遇到楼板钢筋则需要调整螺栓位置并在需要与之连接固定的设备支架上重新开孔然后对开孔进行防锈处理而预埋槽钢则不存在上述问题因此应用较多上述两方面应在设计中注意在GIS安装期间往往需要设计方代表在现场此时设计人员应该了解GIS安装过程中的三大要素即清洁度密封性和真空度因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行后质量的最后一个关键阶段大量的安装实践证明保证清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务国内GIS安装现场的场地情况通常较差为了防止起灰尘安装前第一次清洁时应在场地洒水并用水揩净在空气静止48h后才开始安装作为电极的铝管在加工过程中难免会存在着表面毛刺和铝
15、屑这些微粒都是耐压实验中放电的来源因此要特别注意保证铝导体的清洁这就要求一方面强化对导体加工过程的清洁检查防止出现死区另一方面在总装前制造商应增加导体振动清洁的新手段尽量把空心体内部死角的残留物清理出来或者对安装前的导体做类似局部放电试验以检查出残留的铝屑和金属丝某些国产GIS产品由于管理不严出厂时GIS内还残留有杂物加之许多安装现场管理不严灰尘漫天更增加了确保清洁度的难度所以必须严格要求精心施工万家寨GIS就是因为GIS内杂物引起试验时三次放电不得不又拆开进行局部清理既增加了工作量又影响了工期这个教训值得引以为戒密封性是GIS绝缘的关键SF6气体泄露会造成GIS致命的故障因此密封性检查应贯穿
16、于整个制造和安装的始终密封效果主要取决于罐体焊接质量其次是密封圈的制造安装调整情况除上述两个关键因素外真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素是控制SF 6含水量的重要保证措施它不仅能减少SF6气体本身的水分也可减少罐内其它物体 绝缘体密封体 内所含的水分一般要求在充入SF6气体之前真空度要达到133Pa再继续抽真空30min水分对GIS运行的影响关键在于如果没有将SF6气体控制在0以下则在温度变化时绝缘体表面会形成凝露所附着的水珠和SF6电弧产物发生反应生成HF等低氟化物从而导致沿面的绝缘材料和金属表面劣化如果将SF6露点的允许值控制在较低值则在温度变化时绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰
17、晶它对绝缘性能几乎没有影响因此在IEC及国际上均有规定充入GIS的新气体在额定密度下其露点不应超过53 GIS的试验GIS的试验包括型式试验出厂试验及现场试验其中型式试验是检验产品的正确性验证GIS装置的各项性能出厂试验是在每一间隔上进行的以检验加工过程中是否存在缺陷现场试验是检查GIS配电装置在包装运输储存和安装过程中是否出现异常现象行之有效的监测方法是GIS在投运之前必须进行的也是前两种试验无法替代的大量的现场试验结果表明 1 现场绝缘试验中往往会发生零件松动脱落导电表面刮伤 2 强烈的振动造成绝缘子开裂 3 安装错位引起电极表面缺陷 4 安装过程中造成导电微粒进入 5 由于疏忽将工具遗忘
18、在装置内 6 原来潜伏在装置内的导电微粒在工厂试验时未能检测出来后来在运输和安装过程中被振荡出来或漂浮在装置内等这些因素都会导致绝缘故障这些绝缘缺陷一般分为两大类一是由自由微粒和灰尘诱发的绝缘事故称为活动绝缘缺陷 A类 二是由于安装运输中的意外造成的固定绝缘缺陷 B类 根据有关资料统计SF6设备的绝缘事故有23都发生在未进行现场耐压试验的设备上加拿大安大略水电局的运行经验表明GIS的事故不仅多发生在未做现场绝缘试验的设备上而且多发生在安装后投入运行的最初4个月内这类事故约占总事故的67第一年事故率为053次年间隔之后为006次年间隔北美地区的调查报告认为GIS运行后头一年事故率为4次所年一年以
19、后为01次所年因此GIS经工厂装配运输和现场安装之后在投运前进行绝缘试验是十分必要的4 GIS的外壳接地问题 GIS的外壳接地方式有两种一种是一点接地方式另一种是多点接地方式一点接地方式是在GIS外壳的每个分段中一端绝缘另一端用一点接地的方式在结构上串联的壳体之间一般是在法兰盘处绝缘对地之间是在壳体支座处缘绝缘这种接地方式的优点是因为长时间没有外壳电流通过故即使电流额定值大外壳的温升也较低损耗也较小因为没有电流流入基础部位故土建钢筋中没有温升当然它的缺点也很突出即事故时不接地端外壳感应电压较高外界的磁场也较强当导体中流过的电流较大时往往会使外壳钢筋发热由于只有一根接地线因此可靠性较差目前国内G
20、IS设计一般不采用这种外壳接地方式多点接地方式是在GIS的某个分段内用导体连接外壳和大地并且采用两点以上的多点接地一般在结构上串联的法兰盘之间不设绝缘设备的支座不绝缘并用固定螺栓导通接地线也装于壳体多点接地的优点很多外部磁漏少感应过电压低由于GIS外壳有两点以上的接地点因而可大大提高其可靠性及安全性不需要使用绝缘法兰等绝缘层施工方便外壳和导体电流几乎抵消因此外部磁场较小使钢构发热和流过控制电缆外皮的感应电流都很小由于外壳中有感应电流流过因此外壳中的温升和损耗比一点接地方式大但电站GIS工程中外壳损耗本身不大因此在工程中可以忽略补给例如广州抽水蓄能电站GIS外壳的功率损耗为243379W mph
21、 可以略去不计5 GIS设计中有待完善的工作 根据近年来GIS工程的设计经验笔者认为在设计标准化中尚有一些空白点亟待解决因为设计标准是整个设计过程的依据设备接口标准是制造商的制造依据首先是伸缩节的设置问题尤其是在选用进口GIS设备时对伸缩节的技术要求伸缩节主要是用来吸收GIS母线热胀冷缩基础伸缩缝的位移设备间的安装调整以及地震和操作引起的位移量因此主要配置在母线与各设备变压器进线线路出线的连接等位置而在水电站的厂房中厂坝间的伸缩缝很多每条伸缩缝的伸缩量无法准确测出因此在GIS的招标设计中应对伸缩节提出较高的要求如果采用进口GIS设备国外厂家对伸缩节的看法不一某些厂家认为完全可以满足设计要求的水
22、平位移和垂直位移而有的厂家认为土建伸缩缝与伸缩节关系不大我国国标规定制造厂应根据使用的目的允许的位移量等来选定伸缩节的结构在 GIS分开的基础间允许的相应位移 不均匀下沉 应由制造厂和用户商定为了确保在与外商的技术谈判中有据可依更为了确保GIS设备运行的安全可靠性在我国的标准中应增加伸缩节方面的量化计算和要求其次是GIS接地线的材料和尺寸这往往是与GIS外商谈判中讨论较多的问题国外制造商都主张GIS室采用铜接地网和铜接地引线因为铜的导电性和耐腐蚀性优于钢但由于铜本身成本以及焊接成本都很高因此我国电站大多采用钢接地网和钢接地线目前国内超高压 GIS均采用铜接地引线铜引线与钢接地网之间的连接需采用
23、特殊方式以防止钢与铜直接接触发生化学腐蚀现象另外国外厂家根据GIS的热稳定电流来计算接地线截面并有具体的计算公式和曲线计算的参数包括接地的短路电流故障的持续时间接地线相应的允许温升值其中接地线熔断相应的允许温升值起决定作用有些厂家采用的允许温升值为100这样选出的接地线截面就小一些而有些厂家采用的允许温升值为200这样选出的接地线截面就大一些我国的规范要求采用流经接地线的短路电流导体的热稳定系数故障持续时间进行接地导体的截面计算因此常常会出现接地截面不符合制造商要求的情况对此我国规范中应就接地线的规格和尺寸作出相关规定上述问题是在GIS设计过程中不可避免的也是亟待完善的只有尽快制定出相应的标准
24、才可以保证设计质量和产品质量并尽可能减少设计中的不完善环节及运行中的隐患在标准制定之前希望广大设计人员能了解这些问题在设计过程中予以充分考虑并借鉴其它电站的解决措施尽可能保证设计质量GIS耐压试验问题探讨大容量高电压的GIS耐压试验通常采用变频电压谐振的方法通过调节变频电源输出频率使回路中发生电压谐振再调节变频电源输出电压使试验电压达到试验电压值试验频率可在一定范围内调节品质因数高无试验死区而且试验设备保护功能完善可以有效地保护试品 1 试验要求和选择试验方案 在GIS现场试验过程中试验天气的状况对品质因数Q值影响很大品质因数 Q LC 12R但是随着试验电压值的慢慢升高试验回路中发生电晕有功
25、损失R也会增加造成品质因数Q下降在阴天或空气湿度较大的情况下品质因数Q值将减少30左右使得励磁变压器输入电压增大因此GIS的耐压试验一定要选择晴天或空气较干燥的情况下进行试验根据GB 7674-1997标准规定GIS交流试验电压值为出厂试验电压值的80频率为10300 Hz选择GIS的试验方案要求试验单位及GIS生产厂家和用户共同商定试验过程一般分为老练试验和耐压试验两个阶段实际由于GIS的生产厂家不同试验方案也会略有差别 老练试验阶段包括TATVBLQ试验电压由零值逐步升压到73 kV进行5 min的耐压试验可以分相单独进行老练试验也可以三相同时进行老练试验然后将试验电压逐步降压至零值 11
26、0 kV GIS中的TATVBLQ切除后分相单独进行耐压试验试验电压由零值逐步升压到126 kV试验时间5 min然后将试验电压值继续升至184 kV进行1 min的交流耐压试验 2 试验参数的确定 GIS试验回路由变频电源励磁变压器高压电抗器分压器避雷器和试品组成变频电压谐振试验设备为厂家生产的成套设备GIS试验电压值是一定的GIS的电容量CX由选择高压电抗器的电感量L和品质因数Q来决定 首先确定试品的电容CXGIS的电容量CX可以通过一些资料查到算出GIS的电容量CX110kVGIS每间隔电容量一般为600800pF220kV每间隔电容量为8001000pF这些数据在试验中可以参考使用 高
27、压电抗器电感量L的选择实际应用中的变频电压谐振试验装置高压电抗器是由试验设备生产厂家配套的电感量L是一定的不同容量的试验设备所配高压电抗器的电感量也是不同的高压电抗器的连接方式由试验电压值和试验电流来决定试验电压值大于高压电抗器的额定电压值高压电抗器要采用串联分压的方法试验电流值大于高压电抗器额定电流值时高压电抗器要采用并联分流的方法 试验回路中高压电抗器不同的连接方式电感量L在试验中的计算方法根据电抗器在试验回路中串并联连接方式算出电抗器的电感量然后乘以系数105 品质因数 Q LC 12R 式中 C C分压器 CX R RL RT2 RL是电抗器的内阻RT2是励磁变压器副边的直流电阻工程应
28、用中R应等于电抗器的电阻励磁变压器二次侧电阻分压电容器和GIS试品有功分量及谐振回路的电晕电导损耗涡流损耗等的有功损耗和因此我们所计算的品质因数Q比实际的品质因数Q要大些这样就可以算出励磁变压器二次侧输出电压值励磁变压器的输出电压一般至少是两个值因此我们应当选择比计算出的励磁变压器输出电压值略大的输出电压值来满足实际的品质因数Q 3 注意事项 GIS接地必须符合技术规范试验时高压引线要使用专用的无晕引线 GIS各气室SF6气体压力在额定压力且充气24 h后测量微水合格处于运行状态现场确定无误后进行耐压试验 老练试验阶段GIS内的TA二次应短接TATV和避雷器可以连接在一起进行老练试验耐压试验阶
29、段TATV和避雷器应脱离 现场要使用16mm2的裸铜线作为试验设备的接地线接地线要拉直不可环绕打折否则GIS击穿放电时接地线上产生高压接地的顺序要按照试验设备的要求连接接地 注意假谐振点试验过程中有时出现假谐振点此时的变频输出电压值为5080V而真正的谐振点变频电源输出电压均应小于20V试验过程中要注意识别 4 试验结果的判定 按照商定的试验方案GIS承受规定的试验电压值1min无击穿放电现象认为GIS耐压试验通过 试验过程中若GIS发生击穿放电的现象可以根据GIS放电量和放电引起的声光电化学等各种效应进行判断在GIS或气隔能够承受放电是自恢复的放电我们认为耐压试验可以继续进行试验电压值从零值升到上次放电电压值时没有再次发生放电现象耐压试验应继续进行电压值直至升到规定的试验电压值这样我们认为是GIS耐压试验通过假若电压升到上次放电电压值时GIS再次发生击穿放电现象应立即终止耐压试验打开放电气隔进行绝缘检查检查处理完毕后方可重新进行耐压试验
