GIS设备安装监理质量控制分析

摘要：本文着重阐述某1000MW机组火电厂500kV GIS设备安装验收、后期试验等监理质量控制要点，主要阐述了基础标高控制、设备安装过程中环境控制和设备对接面清洁度、密封性及真空度控制，以及设备安装完成后设备试验。

关键词：GIS设备安装；监理；质量控制

正文：

550kV SF6气体绝缘的金属封闭开关设备，简称GIS（Gas insulated metal-enclosed Switchgear）。利用SF6气体高的电气绝缘强度，把各种控制和保护电器：断路器、隔离开关、接地开关、互感器（PT和CT）、避雷器、连接母线全部封闭在接地的金属壳体内，其内充有一定压力的SF6气体作为相间及对地绝缘；利用SF6气体独特的灭弧能力，当断路器开断时，气室内被压缩的SF6气体会吹断触头间的电弧。它具有结构紧凑、环境耐受能力强、操作安全、外形美观的特点。

某1000MW机组火电厂GIS型号为GID（550kV-4000A-63kA(3s)-50Hz），一次主接线有8个间隔，设备安装工期2个月，主要安装工序如下：

1、图纸及技术会审；

2、审核施工单位上报的设备安装作业指导书；

3、清理GIS施工场地，校验的土建情况、电源的布置及施工准备；

4、开包装箱清点零部件，按顺序进场；

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5、块式结构就位，侧主回路电阻和做CT试验；

6、全封闭组合电器安装、调整；

7、电动、弹簧机构安装；

8、二次回路装配、调整；

9、一次开关操作试验与联调；

10、主回路电阻测量、气室密封试验、SF6水分测量、辅助回路绝缘试验；

11、检查与核实；

12、全封闭组合电器工频耐压试验；

13、配合远动调试；

14、安装PT、避雷器、电缆头等；

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5、验收与整改、竣工投产。

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一、基础标高复测及安装准备

本工程GIS基础预埋采用槽钢形式，根据厂家资料、设计图纸、相关规程、规范要求会审图纸及审核作业指导书后，监理人员对现场土建预埋件标高及中心偏差进行验收检查，设计要求水平偏差≤±5mm，为了满足精品工程要求确保误差范围缩小至±2mm以内。根据厂家指导，设备按照安装顺序先后运抵进场，进行组装。设备安装对现场安全环境及湿度均有较高的要求，安装环境必须保持高度清洁，全部采用吸尘器吸净；规范要求安装湿度80%以下，因现场紧邻海边，受天气影响较大，现场湿度控制在70%以下，加强室内通风换气。夜间安装时，还采取了必要的防虫措施。对首批进场的干燥气体断路器及接地开关等设备，监理人员要求施工方提前做好设备就位前的准备工作，根据安装图纸及厂家说明书，提前划出中心线，为设备就位做好准备。

二、CT极性电气试验

同时做CT电气试验，试验项目有极性、绝缘电阻值及耐压、变比、励磁特性曲线等，每个线圈有两个抽头，它们都放置在金属壳体内，壳体内充额定压力的SF6气体。每只线圈上都有极性标志P1，装入时应与壳体上的标志P1一致，以保证一次接线端子与二次接线端子同极性。CT变比、绝缘及耐压试验在此不再赘述，简略阐述伏安特性试验，做此试验的方法时以电流为基准，不断给CT升压，直至达到额定电流为止，与出厂值相比较，目的是校验用于继电保护的CT的励磁特性能否满足要求。

三、清洁度、密封性、真空度、螺栓紧固检查

CT试验合格后开始进行开始全封闭组合电器安装、调整。安装过程控制的重点就是清洁度、密封性、真空度。

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。前文已经阐述环境的要求，这里不再详述，第二、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；另一方面要求制造商在总装前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产品由于制造环节质量管理不严，出厂时GIS内还残留有杂物，加之个别安装现场管理不到位，安装环境差，灰尘漫天，更增加了施工的难度，所以现场的清洁度控制成为必然。

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SF6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（本工程要求80pa），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－5℃。具体安装过程如下：

（一）对接前针对法兰、密封面、槽、圈、绝缘杆、导电杆表面的处理

1、即将对接的法兰面处理：先用吸尘器和汽油布将法兰外圆表面和一圈所有光孔的灰尘和金属末清理干净，然后用砂纸将法兰面异常的凸出部分砂平。

2、金属密封面（槽）的处理：对即将对接的金属密封面用600号以上的细砂纸沿圆周方向轻砂1~2遍，然后用一块白布让汽油湿透、拧干，对密封面（槽）进行清洁处理；

3、绝缘件表面的处理：既将对接的绝缘件表面，用湿有酒精的卫生纸，从中心导体向外旋转擦拭进行清理，最后用干净白布采用同样的方法擦一遍。不许来回擦，以免脏的卫生纸污染已擦净的表面；不带白手套不得接触绝缘件。

4、金属导体表面的处理：导体的电接触镀银面，用百洁布沿轴线方向进行打磨至表面光洁平滑后，涂少许氟氯导电油；非镀银表面用360号砂纸将异常的凸出部分砂平，然后用沾有高纯度工业酒精的白布擦拭干净。

现场装配时，用螺栓拧紧的电接触面，拧紧力矩M16螺栓为118N·m，M20为215N·m。

（二）产品的对接

1、对接部分首先完成上述第（一）条处理，然后进行产品的对接。吊装一定要用尼龙吊绳，避免划伤产品表面漆皮。吊装时要求吊起来的产品保持横平竖直，否则须重新挂吊绳或者用手拉葫芦找平。

2、导电杆推入时尽量采用多人平行推送方式，尽量不要使用“拧紧螺栓螺母”的办法硬压进去，容易造成内部部件的损坏。

3、两结合面基本对合后，穿上螺栓，均匀对称地拧紧法兰周围上的螺栓螺母。拧紧时采用力矩扳手，其拧紧力矩为M16螺栓为118N·m，M20为215 N·m。

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四、回路电阻测试

每个间隔组装完毕后，及时做主回路电阻测试，目的是检测主回路的联结和触头接触的情况，方法一般采用直流降压法，测量电流不应小于100A，基于直流降压法时，可采用直流电源，分流器和毫伏表测量回路电阻，也可采用回路电阻测试仪进行测量。二则原来基本一致，本工地采用的是电阻测试仪进行测量，除了PT设备间隔未测量，其余间隔均做测试。

测试结果须三相电阻的不平衡度≤20%且与厂家试验报告一致，根据2006版电气交接试验规程要求，不应超过产品技术条件规定值的1.2倍，若差距较大应在厂家工代指导下拆开重新处理。

五、SF6气体充装

设备组装完成，立即充SF6气体，本工程总计充装了260瓶液态SF6气体，充气前须对SF6气体进行微水含量检验，含量应小于67ppm，充入过程中要在持续抽真空达到80pa以下30min后进行，充气时应缓慢进行，使液态气体充分汽化后进入气室避免速度过快，引起温度下降，元件表面结霜，胶片管变硬。充入后微水含量不应超过150ppm（应在充SF6气体24h后进行）。

六、GIS设备电气试验

根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150-2006设备安装完毕后应进行如下试验：

测量主回路的导电电阻；

主回路的交流耐压试验；

密封性试验；

测量SF6气体微水含量；

封闭式组合电器内各元件试验；

组合电器的操作试验；

气体密度继电器、压力表和压力动作阀的检验。

由于GIS在制造厂不是每台都做过整组试验，即使做过，GIS设备还要拆下

来进行装箱运输，在此过程中还可能出现连接不当、型号不对、绝缘件受污染等情况。因此在现场安装时必须重新试验，以确保设备运行安全。另外，GIS的导电杆、触头在制造厂进行过反复调试，导电杆与静触头之间的开合次数近千次之多，由于金属间的摩擦会产生金属微粒留在GIS内部，通电时这些金属微粒易破坏电场结构，使得电场不均匀，导致绝缘击穿。在设备的运输过程中，还有可能出现机械损伤、受潮、腐蚀等现象。在安装过程中，每个零件都要从包装里拆开再安装到元件中去，也有可能出现受潮，被油污染等问题，同时可能由于施工中违反安装规程，也会造成零件损伤、遗失部件、刮伤金属表面和安装错误等问题，所以GIS设备安装完毕后，必须进行现场试验是非常必要的。

结束语：

设备安装过程中，监理人员严格的质量控制，设备安装完成后各项试验合格，运行正常，符合设计、规范及厂家资料要求。

参考文献：

[1] 河南平高东芝高压开关有限公司GIS总体说明书；