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GIS安装管理论文 摘要：GIS与传统敞开式电器相比有很明显的优越性本文从安装、试验、外壳接地等几个方面阐述了GIS在现场运用中应该注意的几个方面并提出了几个有待完善及解决的问题 关键词：GIS安装试验外壳接地标准化 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gasinsulatedsubstationGIS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330kVGIS工程、棉花滩220kVGIS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 3、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2/3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0.53次/年间隔之后为0.06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/所年一年以后为0.1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GIS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2.433.79W/(mph)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