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1、气体绝缘金属封闭开关设备气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的现场安装 摘要：以三极分箱式、多间隔、具有母线筒的气体绝缘金属封闭开关设备在使用现场的安装为例，叙述GIS产品的安装方法及注意事项。 信息来自:输配电设备网 关键词：GIS主体；GIS附件；间隔；隔室 1概述 根据国家标准规定，GIS在生产时，可以在制造厂内组装和进行出厂试验，待到使用现场后再组装和试验；也可以完全在使用现场组装和试验。无论采取哪一种作法，GIS的现场安装是一项烦琐复杂的工作。本文以三极分箱式、具有各种功能的多间隔、双母线、以变压器为封闭母线连接、以电缆进线的GIS为例，介绍它的安装过程、试验方法等内容。一项GIS安装
2、工程具体内容包括主体设备安装、抽真空和充气的水分处理、附件安装及二次线路联接、各种性能的检测和试验等。 2安装前的准备工作 一项GIS工程在安装前要做好以下准备工作： 1）安装现场必须是土建工程已经完工，具备安装条件，安装场地要符合设计图纸要求，并且地面要平整、清洁。 2）由制造厂运到安装现场产品的所有运输单元、辅助设备和物资，按照订货合同进行清检，做到物资齐全。 3）现场必须具有抽真空用的真空泵或SF6充气与回收装置、高纯度氮气及其它清洗零部件和密封面的清洁用品。 4）制定安装工作计划，这样才能使工作顺利有序进行。否则容易使安装工程在实施过程中出现差错。 3GIS主体的安装 GIS主体包括：
3、断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、进出线套管、电缆终端、连接筒体、汇控柜、底座支架等。 3.1所需安装设备和物资 要准备起重设备和吊绳吊具。安装在户内的场地一般都设计吊车或其它起重设施；户外安装时就要准备相应吨位的汽车吊车，对于110kV电压等级的GIS有一台载荷10t左右和适当跨度的汽车吊车就可以，如果是220kV及以上电压等级的GIS，起重吊车的吨位应当更大一些。 要具有规定规格力矩扳手和不同种类的常用扳手。 要准备好各个密封连接处的螺丝、螺帽、弹簧垫圈和平垫圈。 要准备好清洗密封面的物资，如硅脂、酒精、干净棉布和高级手纸等。 3.2安装顺序 将在制造厂组装好的各
4、个间隔按安装图纸规定顺序摆放在安装场地，将要连接的密封面上的包装保护罩或盖板以及母线筒内临时支撑件拆除，以中间一个间隔或者是以一个变压器间隔为基准，向两端依次将各间隔的母线筒连接好，最后将位于两个端部间隔母线筒的盖子安装上。 信息来自:输配电设备网 组装与变压器相连接出线端的筒体、封闭母线。首先GIS与变压器在电路上处于断开状态。只有等GIS和变压器的各项技术性能经过检验合格后，才将GIS与变压器的连接端的连接触头装配上。 组装与电缆终端的连接部分筒体。首先GIS与电缆在电路上处于断开状态。等到GIS及电缆通过所规定的试验项目后，才将GIS与电缆终端的连接触头装配上。 安装避雷器。 安装电压互
5、感器。 安装接地排。即将GIS主体上规定的接地点用规定规格的接地排与安装场地的接地点焊接。 3.3工艺要求 所有间隔的母线筒连接后要使全部母线筒呈现一条直线；所有筒体要保持水平或垂直，三相应该平行；同一组隔离开关或接地开关当三极连接后应该操作灵活。 当组装某一部分遇到支撑件时，应当随时按要求将支撑件安装好。在筒体的组装中，装配前首先检查密封面不应有划伤痕迹，再检查密封圈质量是否符合要求，并按工艺要求对密封面和密封圈进行清洗，密封面的螺丝要用力矩扳手按照产品图纸和技术文件中规定的力矩拧紧。 对各个筒体组装时，特别注意不要掉到内部任何物品。尤其是装配垂直方向的筒体，更要牢记这一条，否则将造成严重后
6、果。 在安装过程中，有些筒体的密封盖因工作需要可能要多次重复拆卸。对于这些密封面中间环节的装配，应按照要求将该密封面的螺丝全部拧上。 在筒体的吊装时，凡是吊绳与筒体接触处都要加保护垫，防止吊绳将筒体划伤。 避雷器、电压互感器及GIS主体的各个接地点的接地排应直接与地基的接地点焊接。接地排连接以后必须间隔刷上黄、黑两色油漆以作标识。 4充SF6气体和水分处理 六氟化硫电器在运行中，内部的SF6气体压力必须处于规定范围内。产品在现场安装交接时，内部SF6气体必须为额定压力值。根据GB7674的规定，GIS中SF6气体的含水量必须满足表1的要求。GIS中的断路器隔室是以有电弧分解物气室的数值为标准，
7、而其它隔室是以无电弧分解物气室的数值为标准。尽管有些隔室中的隔离开关和接地开关在分断时也可能产生电弧，但因所产生的电弧很小，电弧的分解物也少，所以归入无电弧分解物气室范畴。 GIS产品大部分隔室在厂内已经经过水分处理，其内部所充0.030.05MPa的SF6气体其含水量都在合格范围内。所以现场将主体设备组装过程中，随时检测已经组装好的隔室所充SF6的压力，如果压力测量结果与出厂时的数值相接近，即可认为该隔室的密封性能基本良好。然后再测量该隔室SF6气体的含水量，如果测量结果在合格范围内，就可以将该隔室的SF6气体补充到额定压力。 GIS产品在现场安装中有两种情况需要进行水分处理：一是组装后测量
8、其内部所充SF6气体含水量不合格的隔室；二是对那些到现场后需要拆卸再进行组装的隔室，即GIS间隔尺寸比较长，不便于运输，出厂时需要拆开包装的隔室，例如进出线瓷套、变压器和电缆终端的连接筒体及封闭母线等。 既然GIS产品在现场安装时需要进行水分处理工作，所以就必须具备抽真空用的真空泵、真空度测量仪器、烘干分子筛用的干燥箱、高纯氮气等设备和物品。六氟化硫电器所用抽真空是用滑阀式真空泵，其真空泵的抽气率为20L/s就可以了，抽气率达到30L/s及以上的真空泵，在使用时需要用水冷却，使用起来有些不方便。真空度测量最好是采用麦氏真空计或电子式真空计。现场用于烘干处理干燥剂的烘干箱的容积可以小一些，但最高
9、温度应该尽量高，能够到450为最好。高纯度氮气的纯度应该为99.999%，这种氮气在出厂时一般在它的气瓶上有标签。在GIS产品现场安装中，经常发生将普通氮气当作99.999%的高纯度氮气使用，结果使水分处理工作失败。所以当氮气采购来以后，应当事先测量一下水分，当含水量的测量结果在5ppm(v/v)左右，即可认为无误。 现场水分处理方法与在工厂内相同，采取抽真空、充高纯氮气吸收的方法。当对某一个隔室进行水分处理前，首先将分子筛经过烘干处理，装入气室的规定位置上。对于带有电流互感器和内部空间容积较大的隔室，水分处理工作要更加认真细致。抽真空的真空度越高越好，用麦氏真空计测量时的真空度应达到20Pa
10、以上；用电子真空计测量的真空度应达到1Pa以上。真空状态的保持时间也要在5h以上。并且一定要有用高纯氮气吸收的过程，即隔室在充以0.1MPa左右的高纯氮气保持12h以上的时间。根据经验，对于没有电流互感器绕组和空间较小的隔室，当装入经过烘干处理的分子筛后，抽真空时将真空度抽到高一些，立即充入SF6气体，24h后测量其含水量，测量结果都能满足要求。 信息来自:输配电设备网 GIS与其它六氟化硫电器一样，抽真空时的正确操作方法是：首先启动真空泵，再开启阀门，然后将抽气管上的阀与气室充气口连接。抽真空结束时，应先将抽气管上的阀与隔室上的阀脱离，再关闭管路上的阀门，然后拉开真空泵电源，使真空泵停止运转
11、。如果操作不正确，就可能产生真空泵中的油气扩散到管路及隔室，将造成严重不良后果。 对GIS产品每一个隔室充SF6气体时应注意以下事项：现场安装产品都是充新的SF6气体，充气时应在SF6气瓶出口处安装一个减压阀，还要一个与产品进气口相匹配的充气阀。两者之间用高压管连接。各个阀的本身及与高压管连接处要求具有良好的密封性能。充气时先将减压阀装到SF6气瓶出口上，拧开阀门，使少量SF6流出，其目的是使管内的空气排出。再将充气阀与产品进气口连接，然后进行充气。充气时应注意开启气瓶阀门的程度，使SF6气体缓慢流入产品气室中。这是因为充气时，SF6气体有一个从液态到气态的变化过程，在这一变化过程中要吸收热量
12、。每一个隔室充入SF6气体前抽真空的真空度越高越好，抽完真空应立即充SF6气体，也就是说隔室在真空状态下不能时间太长。GIS的用气量很大，要注意节约SF6气体。当对一个处于真空状态的隔室充气的开始阶段，可以将压力较低的气瓶中的气体充入。 表1中对无电弧分解物隔室的SF6气体含水量标准值：交接验收时为500ppm(v/v)；运行中不大于1000ppm(v/v)。这一数据是国际上通用的，是经过基础物理和专业技术理论分析以及大量经验得出的，而且还有较大的安全系数。现在国内有些GIS产品将无电弧分解物隔室的SF6气体的含水量规定为：交接验收时为300ppm(v/v)，运行中不大于600ppm(v/v)
13、，这不但没有必要，而且是一种浪费资源的作法。 GIS附件安装及二次线路的联接 5.1GIS附件安装 GIS附件包括：三相气路连通管路、密度继电器、避雷器的记录器、带电显示器等。 在一次设备安装到某一步骤时，就可以将避雷器的记录器、带电显示器等二次设备，按照产品图纸要求位置安装。 当三极同一位置的隔室的SF6气体充到额定值，其含水量达到要求值后，将三极隔室的连通管路装配上，再将密度继电器安装上。安装中如果连接管路中是空气的话，首先要抽真空；另外不要忘记每一个密封面的密封圈。 5.2二次线路的联接 5.2.1工作内容 GIS产品在出厂前，虽然对各个间隔的断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器及其间
14、隔内的联锁等线路已经连接到汇控柜内相应的接线端子上，但是还有许多二次线路必须到安装现场，在主体设备组装以后再联接。随着间隔数量的增多，在现场二次线连接的工作量也就增大。GIS在现场有以下部分的二次线路需要联接。 避雷器的记录器的线路。 各个隔室密度继电器的压力指示线路。 信息来源: 电压互感器二次线路。 带电显示器线路。 各个间隔的交、直流电源线路。 各个间隔之间的操作联锁保护线路。 5.2.2需要工具和物品 对GIS二次线路联接时必须具备以下工具和物品：6以下规格的扳手；各种类型的钳子。如克丝钳、卡线钳、尖嘴钳等；各种规格和种类的螺丝刀；电工刀；万用表；相应规格的塑料捆扎带；二次线路图；产品
15、图纸和技术文件中规定提供的物品。 5.2.3线路联接方法： 产品在出厂前都已经将需要联接线路准备好了，有的电缆线的一端已与汇控柜的接线端子相联接，另一端需要现场人员进行联接。在现场联接的电缆端头都附带有指示牌，该指示牌中注明的内容有：电缆编号、起始点、终端点，电缆规格等。现场联接时可根据此标牌的指示将电缆拉到所联接的位置。 根据汇控柜接线端每一条电缆的每一根导线接线端的指示标志，用万用表的欧姆档或相同功能的工具，找出另一端的联接位置，并将已经准备好的接线端标志套在每一线的端头。然后根据该标志将每一根导线联接到相应的位置。对于带电显示器、密度继电器等，在联接前还应阅读其使用说明书。 信息来源:
16、对于交、直流电源线和间隔之间的联锁线路，根据图纸标明的电缆编号，将每一条电缆按实际需要的长度截好，再用万用表欧姆档或其它工具将电缆中每一根导线的两端找出，然后根据图纸套上线头标志，再将线头与汇控柜的相应端子联接。 信息请登陆:输配电设备网 5.2.4技术要求 每一条电缆布置应合理、美观。 在剥离每一根导线端头的绝缘层时，不要使导线受到损伤。 信息 要保证每一个接点联接位置的正确性；联接时要拧紧；不要造成假接现象，即将绝缘层置于联接的接触面，以至线路不能导通。 对于户外安装的GIS及户内安装的GIS伸到户外部分的二次线路应当按图纸要求加保护导管。 信息来源: 6现场试验 GIS在现场安装过程中，
17、所要进行的试验项目与出厂试验项目相同。具体有：电流互感器试验、SF6气体漏气量的检测、SF6气体含水量的测量、导电回路电阻测量、断路器机械特性试验、隔离开关和接地开关机械操作试验、高压工频耐压试验、联锁试验等。 至于电压互感器、避雷器以及密度继电器等，因现场条件限制，一般不进行检查与试验。 6.1电流互感器试验 电流互感器一般处在GIS的核心位置，如果存在任何质量问题将会给现场安装带来很大麻烦，因此在出厂前要经过严格检验。尽管这样，用户还是要对电流互感器的极性、变比、伏安特性、二次接线的正确性进行检测。此项工作在所有试验项目的前面进行比较合适。 6.2SF6气体漏气量的检测 GIS产品在出厂试
18、验中都应该对各运输单元的每一个隔室的SF6气体的漏气量进行检测。当产品到达现场后，同样要检查每一个运输单元的隔室内所充SF6气体的压力值。如果气体压力值与出厂时基本相同，即可认为该隔室的密封性能良好，可以不用对它进行漏气量的检测。 有的隔室在现场要进行水分处理。在水分处理过程中，必须将该隔室抽真空，而且真空度越高越好。其目的一是除去气室内的残余水分，二是可以检验气室的密封性能。如果抽真空时是用麦氏真空计测量真空度，当真空抽到100Pa，保持5h后，其真空度降到120Pa，即可认为该气室的密封性能满足要求，可以不用检漏仪进行检测。 凡是不满足上述两种情况的隔室，就要用SF6气体检漏仪进行检漏。检
19、测方法与出厂试验相同。即开动SF6气体检漏仪，将检漏仪的探枪头沿着每一个密封面作定性检测，找出漏气点的位置。 6.3SF6气体含水量的测量 6.3.1测量任务 一个GIS工程有多个间隔，每一个间隔有37个隔室，再加上又是三相分箱式结构，所以测量气体含水量的工作量较大。一般在以下情况需要进行SF6气体含水量的测量。对于组装后没有拆卸的隔室，首先要测量内部所充0.03MPa0.05MPa压力SF6气体的含水量，如果测量结果满足要求，就可以将SF6气体充到额定压力值，然后再测量额定压力SF6气体的含水量，如果测量结果满足要求，则此隔室的水分测量任务完成。 有的隔室在水分处理中，如果使用充高纯氮气处理
20、的方法，则在充高纯氮气24h后可以测量它的含水量，测量结果若低于SF6气体含水量允许值的2/3时，可以认为再将内部高纯度氮气更换成SF6气体的含水量也能达到要求。所以这时应对该隔室抽真空，充SF6气体至额定压力，再测量SF6的含水量。只有全部隔室内的SF6气体含水量满足要求后，测量任务才算完成。 信息请登陆:输配电设备网 6.3.2测量时注意事项 测量SF6气体含水量的仪器种类较多，测量时应阅读所使用仪器的说明书，严格按照说明书中使用方法测量。 从被测产品到测量仪器的连接管路应该采用不锈钢或聚四氟乙烯材料，管路要短而细。测量所用的减压阀应当是小型的，管路的连接头的气密性要好。 当测量隔室的充气
21、压力在0.03MPa0.05MPa时，有的水分仪因为气体流量较小而不能测，可以往该隔室补充一点气体，使其气体压力为0.1MPa即可。 在现场有时需要测量新的高纯氮气和新的SF6气体的含水量。高纯氮气的含水量应当在10ppm(v/v)以下，新的SF6气体含水量虽然国家标准规定为64ppm(v/v)，但是在实际工作中，大多数情况都低于这个数值。 6.4导电回路电阻测量 测量导电回路电阻的目的是验证在现场组装后GIS的导电系统性能是否满足要求。通过测量可以检查导电系统每一个电接触的装配质量，防止错误装配和漏装的现象发生。对于图纸或技术文件中标明了导电回路电阻的允许值，则测量结果应该小于这一数值。对于
22、没有规定导电回路电阻允许值的情况，则要根据测量值进行分析产品组装是否正常。 信息来自: 为了保证GIS产品在现场的装配质量，在装配过程中应随时对某一部分的导电系统的电阻进行测量。当一次设备全部装配完成后，要全面进行一次导电回路电阻测量。例如某一个GIS变电站，具有两个以上的进线和出线，又具有双母线及联络断路器间隔。这时的导电回路电阻应该测量从任意一个进线端至任意一个出线端，在各种运行方式的数值。 测量方法与出厂试验相同。给被测回路通以100A或以上的直流电流，用精度较高、内阻较大的仪表或仪器测量其电压降数值，然后用欧姆定律计算出被测回路的直流电阻值。为了提高测量准确度，对于额定电流为3150A
23、及以上的GIS，测量时最好通以200A的直流电流。还有，现在有些GIS产品，订货合同上的额定电流只是1250A或以下数值，制造时只是电流互感器的变比和壳体等是根据所订货额定电流生产的，而它的导电系统大部分或全部采用额定电流为3150A时的结构，这种情况最好也通以200A的直流电流进行测量。 6.5机械试验 6.5.1断路器的机械试验 断路器是GIS的核心部分。在一次设备组装后，就可以将每一个间隔的断路器的SF6气体补充到额定压力，然后对断路器进行机械操作，测量它的合闸时间、分闸时间和三极同期时间等机械特性参数。 测量断路器的时间特性的方法仍然可以采用光线示波器，但是现在大多数采用各种型号的高压
24、开关机械特性测试仪。 无论使用哪种方法测量断路器的时间特性，都需要连接测量线。对于瓷柱套管进出线的GIS，可以将断口测量线接到出线端。对于进出线也是封闭母线连接形式的GIS，断口测量线的连接方法有两种：一种是将与变压器或电缆终端的连接隔室拆开，将测量断口线连接到导电回路上。测量的公共线接到GIS外壳上，并将被测断路器断口另一端的一组接地开关闭合上；另一种方法是，将被测断路器断口的一侧某一接地开关闭合上，将该接地开关外壳与GIS筒体的接地连接带拆除，同时将三极的操作连杆拆除，再将断口测量线与接地开关端部外壳连接。同时将断路器断口另外一侧的某一接地开关闭合上。测量公共线接到GIS外壳的任意一点。
25、由于断路器已经经过出厂试验，所以在现场试验中一般不会出现异常现象。但是有时可能因为运输和长时间储存，二次控制线路中某些接触部位螺丝松动或因生锈接触不良。 信息来自:输配电设备网 6.5.2隔离开关和接地开关的机械试验 隔离开关和接地开关分一般型和快速动作两种，除快速动作的隔离开关和接地开关可以根据要求测量它的时间特性外，一般情况只进行机械操作试验。即当GIS主体和附件全部安装完，并充好SF6气体后，检查每一台隔离开关和接地开关是否能够可靠操作。 现场对隔离开关和接地开关的电动操作中，有时会出现拒动情况，这时就要查找原因。有些隔离开关或接地开关在工厂装配后因为某些原因没有进行电动操作试验，到现场
26、后如果发生拒动情况，首先应检查线路是否有错误，然后再检查线路连接质量和操动机构辅助开关触点是否导通。对于在厂内已经作过电动操作的隔离开关和接地开关，在现场发生拒动情况，只是检查线路每一个接头是否松动和辅助开关触点是否接触。 6.6高压工频耐压试验 GIS产品在现场进行高压工频试验的设备一是可以采用高压工频试验变压器，二是采用高压谐振装置。两种方法相比较，前者的优点是比较直观，操作较简单；后者的优点是在相同容量下设备的体积小，重量轻，要求的电源容量较小。由于GIS的高压工频试验需要的设备容量较大，所以采用高压谐振装置的情况较多。虽然说可以采用较大容量的谐振试验装置来进行GIS的高压工频耐压试验，
27、但是还不可能满足对一个GIS工程的整体耐压试验需要，经常是根据试验设备容量的实际承受能力，将一个GIS变电站分成若干部分进行试验。 关于高压工频耐压试验时高压线的连接问题，对于瓷套进出线的GIS，试验时将高压线与瓷套进出线任意一端联接即可。但是对于进出线两端都采用封闭母线连接方式，试验时的高压线可以从母线筒进线，也可以从某一间隔的某一处安装一瓷套进线。要根据GIS具体结构情况而定。 高压工频耐压试验注意事项有：试验前要检查各间隔气室的SF6气体压力，不能有任一个气室内部处于空气或高纯氮气；进出线两端不能与主变压器和电缆终端连接。因为电力变压器工频耐压试验的试验电压比GIS的值要低。考核电缆高压
28、绝缘可以用交流耐压试验，但是交流耐压试验如果发生击穿，电缆绝缘受到破坏，所以通常是作直流耐压试验，这样可以避免交流耐压的缺陷；必须将电压互感器和避雷器断开，因为这两种电器的试验电压也与GIS不一样；电流互感器二次绕组两端可以不短接，但必须接地。现场高压工频耐压施加试验电压为出厂试验时的80%。 6.7联锁试验 GIS的断路器、隔离开关和接地开关在机械操作试验时一般都是在未接入联锁线路情况下进行的，所以在工程的最后要检查全部控制线路的联锁功能是否正确无误。检查方法是，将每一个汇控柜控制盘上的开关转到联锁位置，然后按照二次线路图中的联锁线路逻辑原理，在汇控柜上对每一个间隔的每一个隔离开关和接地开关进行操作。操作中如果发生异常现象，就要根据其原理图中的每一个联锁触点逐个查找。 在汇控柜上对全部联锁线路检查满足要求后，用户最后要在变电站的中心控制台对全部断路器、隔离开关和接地开关进行操作和时间特性的调整。最后将GIS两端分别与主变压器和电缆终端连接，等待投入运行。
