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浅谈恶劣环境条件下GIS安装质量控制

摘 要:气体绝缘金属封闭组合电器GIS(Gas- Insulated metal-enclosed Switchgear) 设备因其占地面积小、可靠性高、维护工作量小、故障率低,在当今电力系统中被广泛采用。本文以500kV色尔古变电站工程为例,对GIS组合电器安装步骤控制、环境控制两个方面作详细阐述,为后续电网工程中GIS组合电器的安装积累经验,并提供借鉴和参考。 可以参考GIS防尘棚
  关键词:GIS;除尘清洁;防风沙
  中图分类号:TM591 文献标识码:A
  1 概述
  气体绝缘金属封闭组合电器GIS设备是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、母线等设备经过优化设计后组合成一个封闭的整体,注入SF6气体进行绝缘封闭。因此,GIS设备的故障率只有常规设备的20%-40%。然后,正是由于其封闭性特点造成一旦GIS设备损坏,其故障地位及检修周期甚为复杂,修复时间长、经济损失大。相关资料统计和经验表明,GIS 设备的故障多发生在新设备投运1年之内, 一般第1年运行时, 设备故障率为0.53 次/ 间隔, 而第2年则下降到0.06次/间隔,以后趋于平稳。就其故障原因分析,源于制造厂造成的故障约占GIS 总故障的26 %,源于安装施工造成的故障约占GIS 总故障的40 %、源于设计造成的故障约占GIS 总故障的7 %、源于其他原因造成的故障约占GIS总故障的27 %。由此可见,GIS 配电装置在安装过程中的质量控制是保证GIS设备正常投入运行,降低GIS 故障率的关键因素。
  在地形地貌较差的地区,变电站的设计建设面积受限,一般场地较小,GIS设备则因其占地面积小、可靠性高的优点常被选用。但此类地区环境多为气候恶劣、风沙大的偏远地区,因而GIS设备的安装质量控制将成为工作的重点。
  500kV色尔古变电站500kV系统采用苏州阿海珐高压电气开关有限公司生产的GIS组合电器。由于色尔古所在地区环境气候恶劣、风沙大,设备安装时在防风、除尘技术方面提出更高的要求。
  2 GIS设备安装前期准备
  2.1 GIS设备安装流程
  准备工作→设备基础画线→设备就位→电流互感器安装(法兰对接)→隔离开关安装(法兰对接)→出线分支母线及套管安装(法兰对接)→抽真空及捡漏→充SF6气体至终压→SF6含水量测试→回路电阻试验→耐压试验→安装完毕。
  2.2 相关环节的准备措施
  ① 设备基础准备
  GIS在安装前要打扫干净GIS安装平台,保证安装作业时无灰尘、无积水。
  ② 安装工器具准备
  专用工器具需准备齐备,包括气体回收装置、真空泵、充气装置、吸附剂烘箱、微水测量仪、SF6气体检漏仪等设备均应处于良好的备用状态。
  ③ 设备转运准备
  GIS设备转运安排应与GIS设备安装顺序及实际进度相协调一致,配合恰当。仔细核对装箱清单和装配图纸,做到箱号、包装图号、设备名称一一对应。不盲目转运设备,避免造成场地拥挤,设备堆集如山,安装秩序混乱等现象。
  ④ GIS设备基础测平
  GIS基础采用预埋槽钢,要求基础预埋件高程误差为:每间隔基础预埋件水平最高和最低差不超过2mm,所有尺寸最大允许偏差为±3mm;条形基础不均匀沉降≤5mm;如果预埋槽钢沉降严重变形厉害,则必须对预埋槽钢进行处理,把变形控制在误差范围内。
  ⑤ GIS设备基础划线
  基础划线采用经纬仪和钢卷尺等测量工具进行。按照GIS平面布置图和GIS基础图中注明的尺寸,将断路器中心线,主母线中心线及各个间隔中心线单独绘制出来。测量始终应采用同一把钢卷尺进行。
  ⑥ GIS设备开箱
  GIS设备运输时通常充有约0.05Mpa的SF6气体,或者是在大气条件下带吸附剂运输和储存。在开箱检查时,要记录好各密封单元气室的充气压力值,以便查验设备是否存在泄漏。
  3 GIS设备安装质量控制点
  3.1 GIS安装环境的要求
  GIS设备安装时有三大安装问题:起吊方式、设备基础的预埋方式以及设备清洁,其中保持GIS设备高清洁是设备总装和现场安装的最首要任务。
  工程所在地一年四季大风频繁、尘土飞扬,每日下午当地风速在7米/秒以上的时间占全年的80%以上,这将严重影响GIS设备的起吊和除尘工作,促使GIS设备安装有效作业时间严重缩短,对设备安装质量和工程工期要求造成严重影响。
  封闭气室里的高纯度SF6气体性能稳定,绝缘强度和灭弧能力极高,如果尘埃、水分如果在组装时进入开关设备内部,形成的污染沉积在支持件的表面,将大大降低绝缘体表面的闪络电压,造成GIS组合电器运行不可靠,甚至出现安全事故。现场GIS组合电器施工,要充分考虑到设备组装过程中对周围环境质量的控制。
  3.2 环境清洁度控制
  在安装过程中,空气的清洁度对GIS设备的质量威胁很大,在安装过程中要严格控制扬尘,可采取在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。在风沙较大时,应停止周边其他作业,安装设备周围搭设简易塑料棚等措施。对开罐的设备要用塑料薄膜及时进行封闭。同时对现场GIS安装工作安排如下:
  ①遇5级及以下风力时,为一般安全作业时间。
  ②遇5级以上8级以下风力时,停止起重吊装、高空作业,其他施工作业必须采取可靠防风措施方可进行。
  ③遇8级及以上风力时,应停止所有户外施工作业。
  3.3 环境湿度的控制
  在安装过程中,空气湿度大容易造成GIS设备受潮,造成充填的SF6气体微水含量超标,影响到GIS设备的绝缘水平。GIS设备开罐安装时应选择晴朗、气温较高的天气进行,环境相对湿度应小于50%。   3.4 设备内部清洁
  GIS筒体内部、浇注绝缘件和金属零部件必须保持很高的清洁度,不得附着灰尘及其它微粒,需采用吸尘器进行清扫,并选用高纯度酒精进行清洗。
  浇注绝缘件表面清洗应采用无毛纸或棉布,用高纯度酒精将无毛纸或棉布沾湿后进行擦拭,所有清洗过金属表面的无毛纸或棉布不得进行绝缘件的擦拭,绝缘件只能使用洁净的无毛纸或棉布。零部件的最终清洗也只能采用第一次使用的无毛纸或棉布。
  导电杆等导体可采用研磨纸或黄铜刷子去除其表面氧化层、毛刺和划痕,并用丙酮进行清洗,减小接触电阻,减少放电现象。
  3.5 GIS密封工艺质量控制措施
  在GIS装配时如果有一根短发落入密封面,则会造成严重的漏气现象,尘埃粒度直径为0.02mm时,将会产生0.5ml(一个大气压)/min的漏气量。根据GIS设备厂家规定,年漏气量不得大于1%。为保证GIS组合电器年漏气量指标和密封持久稳定的施工质量,在组装时应该严格控制密封面的精度,严格控制设备密封装配的安装工艺。
  ①拆下密封面保护罩后,应检查密封表面粗糙度,检查是否有磕碰损伤。如果是轻微损伤,用细砂纸仔细打磨,如果情况严重,必须更换新件。
  ②检查密封圈有无制造质量问题,如果有变形、开裂、损伤等现象,必须更换。
  ③用无毛纸蘸酒精仔细擦洗封面,密封槽和密封圈。
  ④密封圈规格尺寸必须与法兰密封槽相符合。
  ⑤对装法兰时,要注意确保密封圈不被挤出。
  ⑥在外部空气侧的整个法兰面上涂敷一层气体密封胶,用于阻止雨水的浸入和防锈。在应用气体密封胶前,确认法兰面无任何清洗溶剂的沉淀物(特别是分隔表面上的酒精)。在气体密封胶变硬前应当完成装配。
  ⑦在涂敷气体密封胶之前要确认密封圈及其密封槽清洁,无损伤。
  ⑧气体密封胶不得与其它润滑脂混合,装配后去除多余的气体密封胶
  ⑨GIS所有电气试验合格,无漏气的情况下,还要对各法兰结合缝隙涂抹防水胶。
  ⑩GIS法兰连接螺栓,部分导体连接螺栓必须使用力矩扳手进行紧固,螺栓紧固需符合要求标准。
  3.6 GIS抽真空和SF6气体充填
  GIS抽真空和SF6气体充填,直接影响GIS的电气绝缘性能与机械灭弧性能,是保证GIS组合电器施工质量的又一个关键环节。
  ①抽真空
  在GIS各元件形成独立封闭气室,回路电阻测试合格,且更换吸附剂后,即可进行抽真空,将GIS气室的真空度抽至133帕,并做好抽真空记录。
  抽真空到133帕以下后,应继续抽30分钟。然后关闭气体入口阀门进行真空泄漏试验,要求在4小时内起始和最终的压力差不超过133帕。如果压力升高大于133帕,则需要重新抽真空到133帕,并维持抽真空时间30分钟,重复进行真空泄漏试验,以确定是否存在泄漏。
  ②SF6气体充填
  抽真空合格后,向气室充注SF6气体,采用气瓶经气体减压器充注到额定SF6气体气压(20℃)。充气或补气前用SF6气体清除气管中的空气(充气管路连接时,先拧紧SF6气体钢瓶处,GIS设备连接处不拧紧,微开SF6气体钢瓶阀门,GIS设备连接处应有气体喷出,5秒钟后边喷气边紧固GIS设备连接处,以达到排除充气管道中的空气或潮气的目的)。
  3.7 吸附剂更换的注意事项
  GIS组合电器抽真空前必须更换吸附剂,吸附剂不能在雨中或湿度大于90%时更换。吸附剂极易受潮,因此安装在GIS气室内的吸附剂一定要经过烘干处理才可装入,烘干温度为280℃,烘干时间为24小时,烘干的吸附剂在空气中暴露时间不得超过60分钟。吸附剂装入GIS气室后,应尽可能快地抽真空,如若超过4小时后都还未抽真空,则需对吸附剂重新进行烘干处理。
  4 防风除尘解决方案
  在恶劣环境条件下,为按期保质地完成GIS安装工作,必须从改变工作环境入手而进行研究,以下是500kV色尔古变电站GIS安装过程中试用的一些针对性措施,希望能够抛砖引玉,激起大家的灵感,提出更加经济、有效的质量控制措施。
  4.1 搭建组装棚及储物间
  在GIS安装场地相邻的预留场地搭建一个组装棚(无顶棚),专门用于散件的组装(预装),再将组装好的散件吊装到GIS安装平台上进行连接。
  ①场地地面硬化,先将地面进行场地平整,然后铺设软木纸;
  ②储物室及工具间使用活动板房材料搭建,高度为3米,横向两侧及中间分别设置4根φ16钢筋和2cm厚钢板组成的预埋件,预埋件埋入地下1m以上。板房本体结构中钢梁、柱采用加密、加强设计,骨架采用10×10×0.25cm方钢,与基础预埋件焊接牢固,房顶加设3根扁钢固定牢固,增加整体刚度。板房四周采用φ8缆风绳与地锚进行拉接,增加抗风性能;
  ③GIS部件组装棚采用立柱和骨架采用40mm直径的热镀锌钢管搭设,连接采用铁质扣件,四个方向内外均采用钢管斜撑,四周用帆布加纱窗防尘网包围,房顶不加顶盖,便于吊车吊装。如图1、图2。
  分析:
  ①地面平整硬化后,会避免组装棚内部人员走动时产生灰尘,这是防尘棚内部组装部件必要的保证。由于在预留场地上进行,场地平整后铺设软木纸,既经济又迅速,也便于恢复清理。
  ②储物间采用板房搭建,搭设结构牢固,又加用缆风绳拉接,
  经现场试用,可完全抵御9级以下大风,满足该地区工作要求。内部采用货架堆放工具、材料,可以保证工具、材料免受风吹雨淋。搭建时间短,成本低。
  ③GIS部件组装棚采用扣件式钢管脚手架搭设,四方内外均搭设钢管斜撑,迎风侧钢管斜撑加装挡风板,装拆方便,搭设灵活,经济简单,可重复使用。脚手架四周搭设帆布用于防风防尘,再采用纱网在内层包围,经试用防风沙效果在8级大风以下时可达到90%,可使工程施工期间大部分下午1-6点钟的GIS安装工作时间不再受风沙影响。另外,在遇到突然下雨等情况时,脚手架顶部可迅速拉设塑料布进行紧急防尘防雨,如图3。
  4.2 制作移动防尘棚
  制作移动防尘棚,用于在GIS部件在地面上合平台上法兰盘开盖和对接时使用。
  材质采用40×4×4热镀锌角钢,采用上层焊接,下层螺栓连接方式,每个支架脚部焊接一个带刹车的车轮。当在法兰盘封端盖打开或对接时使用,使用时四周用白色透明塑料薄膜覆盖,顶部塑料薄膜按需求设置,如图4。
  分析:
  法兰盘封端盖打开或对接时采用,固定方便,搭设速度快,搭设完成后四周使用透明塑料薄膜覆盖,可以形成一个封闭的空间,防止灰尘进入,防尘效果较好,成本低,拆卸方便。
  结语
  经以上针对性防风防尘措施现场试用,四川阿坝州500kV色尔古变电站GIS设备安装工期从原计划风沙天气下的6个月缩短到了5个月,工期提前了一个月,不仅节约了时间,减少了人力,也保证了GIS设备的安装质量。
  GIS安装工作在遇到风沙恶劣环境时无法正常进行,在恶劣环境条件下,不仅需对工艺步骤进行把关,还需对工作环境进行控制。只有控制措施到位,才能够保证在恶劣环境下GIS设备的安装质量。
  参考文献
  [1]GB/50147-2010电气装置安装工程高压电器施工及验收规范[S].
  [2]工程建设标准强制性条文-电力工程部分[Z](2011版).

 

原文来源:http://www.ijiejingpeng.com/

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