气体绝缘金属封闭开关设备安装施工工法(2014.12.01).doc

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）安装施工工法张娜 陆丽杰 陈忆杰中国石油天然气管道局第五工程公司目 录1.前言12.工法特点13.适用范围14.工艺原理15.施工工艺流程及操作要点25.1工艺流程25.2操作要点26.材料与设备116.1主要施工工具和工器具116.2主要试验、仪表设备127.质量控制138.安全措施139.环保措施1410.效益分析1411.应用实例141气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）安装施工工法河北华北石油工程建设有限公司张娜 陆丽杰 陈忆杰1.前言随着电气自动化的发展，传统供电系统主要电气设备基本上是以充油作为绝缘，或灭弧介质，不但技术落后，而且存在各种不可克服的缺陷，同时维护量大，加大了维护成本，大大影响系统供电的可靠性。GIS组合电器，具有占地面积小、噪音小、无火灾危险、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。为提高供电系统的可靠性，采用先进的开关设备势在必行。2009年华北油田水电厂留路110kV变电所改造工程采用全新的ZF10-128(L)/T3150-40型气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）,是将断路器，隔离开关，接地开关，电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管和电缆终端等元件组合封闭在接地的金属壳体内，充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质所组成的开关设备，提高系统安全稳定运行系数。相继在华北油田水电厂任五站、华北油田水电厂石化西变电所、华北油田水电厂任东220kV变电所中均应用气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）。本工法总结了我公司多年来在110kV变电站及220kV变电站施工的管理技术和工艺技术，对GIS安装、断路器安装、出线套筒安装、进出线PTCT安装调试程序和操作要点进行了比较详细的叙述。工程在工程开工时根据现场实际情况和用户需要，制定安装、质量方针目标，在验收土建混凝土尺寸、吊装准备、工具、材料、安全、人员培训等方面实施系统的程序控制，施工方法采用平行作业，安装与调试分开作业。在施工进度及施工质量上得到了充分的保证。2.工法特点该工法工序完整、流程紧凑、用人和机械台班少，工期能够保证，与传统施工方法相比，省时省力，能够保证工期。并强调了在安装环节对设备的检查以及调试工作在安装的过程中实时进行。3.适用范围适用于工矿企业中110kV电压等级及其以上的开关站供电系统的进线及对站内主变压器的进线。4.工艺原理本工法对GIS安装、断路器安装、出线套筒安装、进出线PT、CT电气调试试验的施工步骤进行了程序化安排，对每个分项安装起始和结束控制在总体施工网络图的计划时间内，来进行施工进度和工程质量的控制。保证清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务，密封性是GIS绝缘的关键，真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素，在进出线PT、CT安装程序强调了安装各环节对设备检查以及调试工作在安装过程中的实时进行。安装的总体顺序为依据GIS的设备特点和现场的位置情况，先进行GIS的基础支架安装，断路器安装、隔离开关、电流互感器、阀门、SF6气体密度监控器、吸附剂、可伸缩外壳这样一个流程来进行现场的一个组装，由于每个工程设计间隔不同，按照顺序依次进行安装。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。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程图5.1 工艺流程图开始5.2.1施工准备5.2.2验收土建混凝土基础尺寸5.2.3GIS设备安装5.2.4GIS气体作业5.2.5高压耐压试验清理外壳与补漆验收试运行5.2操作要点5.2.1施工准备1 设备安装前应安装现场进行全面清扫、检查，具备设备进场条件。2 基础埋件应预埋并通过验收，重复检查预埋件的相对位置尺寸、水平高差、牢固程度及接地线引出位置等是否符合设计和制造厂的技术要求。埋件包括：1）预埋铁板埋件完成；2）电缆管线埋件完成；3）暗敷接地网扁铁埋件完成。3 按基础设计图以及制造厂技术要求，测量出各间隔断路器、母线、控制柜等的控制中心线及受力点、并在地面上（或墙面）对其位置进行标识，再校核高程准确。此项工作结束后，对安装场地进行全面清扫，使安装现场环境符合要求。位置标识内容主要包括：1）先在地面确定母联断路器基础所在位置，再确定另两台断路器位置；2）确定出线母线位置；3）确定GIS基础钢架安装位置，使之与图纸一致。4 根据到货清单和图纸，开箱清点设备及其附件，并按照安装顺序将设备倒运到现场。5 设备外观检查内容与清洁工作，包括：1）检查电压互感器的震动指示器；2）用交货清单检查所有的工具和仪器；3）设备外观损伤检查，检查设备外部损伤痕迹；如果发现有损伤痕迹，建议作适当的测量；4）组合件外部清洁；5）安装时必须打开的组合件，检查内部损伤和清洁，检查设备内部损坏和清洁情况；如果发现有损伤痕迹，建议作适当的测量。如果需要清洁，清洁设备；6）法兰和O形圈，准备法兰和导体与模块的配对连接，检查O形圈；7）气密和透气套管，在每一个出货模具装配之前，检查主设计图以确保气密和透气套管已经安装在正确的位置。8）拉杆安装和测量安装间宽度，拉杆是根据运输用途被螺杆紧固的，并且在膨胀节气体间隔被充入气体之前，需要调整与设备图纸一致。在充入气体之后重复测量过程，记录两次测量结果。当调整是正确的，内部的球形座可以用手转动。6 施工前，对施工人员进行技术工艺交底、安全生产措施交底、文明施工教育。7 设备安装前检查排除作业面围栏杆、孔洞盖板未完善等危险源，检查排除设备吊装、管口对接等危险源。5.2.2验收土建混凝土基础尺1 预埋件要求是一块整料，且平直，所有预埋件要高出基准水平面10mm。2 每隔预埋件水平最高和最低差不超过2mm,所有尺寸最大偏差为上下3mm。3 “W”表示GIS的接地点，接地引线应于主接地网连接，在开关室内相互独立，接地短路电流31.5kA。所有预埋件要求与主接地网连接。4 最大不解体单元重量6.5吨，尺寸5700*1600*3100。5 GIS设备安装调试完后，应将GIS底架支架与预埋件基础焊接牢固。6 GIS室下部要求通风，吊高大于6.5米。7 K2为GIS二次控制电缆出线孔位置，尺寸为400400。8 设备进出口位置由用户自定，建议尺寸：300（宽）4500（高）。9 未标注预埋槽钢长度为1200mm,未标注尺寸可在图中直接量取。5.2.3 GIS设备安装图5.2.3 GIS设备安装子流程图法兰连接导体连接管母线吊装出线套管安装接地线安装GIS间隔设备安装附属设备安装1 法兰的连接1）检查法兰内部和外部，法兰光亮表面的准备取决是否暴露在内部气体中（内部区域B）或者外部空气中（外部区域A）。确保外部法兰和封盖表面不能有灰尘，清除塑料运输盖和所有粘性胶带和Tectyl506胶（用于运输和存储）的痕迹，清洁法兰金属密封正面，检查凹槽和密封面是否损坏。2）清洁O形圈，用液体清洁剂沾湿lint-free纸来擦拭，不能将O形圈沉浸在清洁剂中或者保持浸入状态。如果O形圈距被安装之初少于12个月，并且没有明显的损坏或者变形，可以被再使用，将O形圈涂上一层凡士林薄膜，把O形圈到法兰凹槽，保证其在凹槽内均匀完整。同时凡士林薄膜应该保持原来的位置。3）根据厂家的技术要求，在法兰内外部区域涂抹相应的密封胶，保证胶面厚度均匀。4）连接法兰之前，用真空吸尘器清洁气体间隔。5）按照图纸要的位置，调整好法兰面的中心位置，对接法兰面插入紧固螺杆（涂有密封胶），使用力矩扳手按照对角线方向紧固所有螺杆。2 导体的连接1）在导体的连接过程中，不允许灰尘或金属粉末进入组件，镀铜的铝导体接触表面必须长时间防止不允许的电压降和接触腐蚀，接触面不应有损伤，清除导体表面残留的油脂；然后涂上一层薄薄的凡士林薄膜。2）选择合适的导体连接器。刚性和柔性导体连接器在开关设备里面被使用，刚性导体连接器安装在室内的结构内部，柔性导体连接器补偿制造和安装公差并吸收导体的热量膨胀。3 管母线的吊装1）按照产品的技术规定选用吊装器具和吊点，不得用钢丝绳进行管母线的吊装。2）桥机吊装过程中应使管母线保持平行对接，让管母线导电杆顺利插入梅花触头，确保触头接触良好后将分支母线外壳连接起来。3）母线起吊过程中的速度控制：表5.2.3 母线起吊过程中速度设备起吊方式标准速度（m/min）最慢速度（m/min）上升或下降51.01.3交叉205纵长方向40104 出线套管的安装出线套管的安装，应在各部位设备安装完毕后进行安装。出线套管安装前，首先对瓷套外观进行仔细的检查，不能有破损和缺釉的情况。然后清扫干净瓷套上的灰土，打开瓷套护盖，清洗瓷套内部，装好内部屏蔽罩及导电杆。5 接地线安装1）基础应与主接地网可靠连接，焊接与螺接点施工严格按照图纸及有关规范进行。2）设备的接地线按设计要求和接地网可靠连接，接地必须可靠，接触良好。接地线接触面应清洁，并涂有导电膏。GIS设备的接地线必须保证其连续性、完整性。6 GIS间隔设备的安装1）GIS间隔设备的安装，将间隔母联断路器吊装就位，调整间隔的底座，使其中心位置和高程符合要求后，将底座临时点焊固定。2）GIS设备对接时，应平行对接，不允许有蹩劲。3）按厂家的技术资料，依次安装与其相连的分支母线和套管4）GIS设备安装完成后须对外观进行清扫、补漆等工作，标示相序、涂相色等。7 GIS附属设备的安装1）严格按照施工图纸固定隔离开关、电流电压互感器、避雷器以及电缆终端钢支撑，注意出线墙洞封堵。2）装配SF6气体检测系统，按照厂家的技术要求布置铜管的走向。3）安装现场控制盘柜，进行电缆的敷设及二次配线。5.2.4 GIS气体作业图5.2.4 GIS气体作业子流程图充SF6气体检漏SF6气体含水量测试气隔室抽真空过滤材料气体作业主要包括：抽真空、充SF6气体。组装好多个间隔后，先对气隔室逐个进行抽真空去水分、再充SF6气体。气体作业是GIS设备安装的关键工序，必须严格按制造厂的规定要求进行。1 气隔室抽真空抽真空和充入气体均由服务单元执行。抽真空前，须更换吸附剂。吸附剂使用前必须经过干燥，重新放入气隔室后，立即封闭气隔室。在一个过滤器罐装被打开和所包含过滤材料以及气体间隔的气密封的插入，这之间最大的时间是1小时，抽真空程序在稍后的时间内开始。吸附剂的盒盖上的锁紧夹和螺栓须有防松措施。1）安装过滤器完成。2）从气体间隔检修孔上移走连接螺帽，连接设备到检修孔和安全阀之间，在测量期间，从吸入线看到，如果压力测量尺寸存在发生倒吸，在泵和气体间隔之间的阀必须关闭。3）抽空气体间隔到压力值20mbar（2kPa）。当到达此压力值时，另加抽空时间为15分钟。2 充SF6气体在气体间隔被排空后，依靠服务单元或直接从气瓶用充气设备直接充气。方法：转变设备为充入，或用充入设备和安全阀连接气瓶到气体间隔。1）气体间隔充气时，参照SF6压力/温度监测图，测量气体充入压力值之后，再对比标准压力值，从而决定SF6充气是否完成。注意：充气时，气隔室由于气体膨胀而降温，需经312h使气隔室内的气体温度和环境温度一致后，再正式测量压力并决定充气工作是否完成。2）直到邻近的开关设备气体间隔已经充入到额定操作压力为止，断路器气体间隔才能充入额定压力。3）充气到气体间隔，当充入压力到达（如果必要时温度校正）时，停止充气，断开设备单元之间的连接，或者充气设备和检修气孔之间，记录充气压力和容器温度。4）任何必要的密度试验应该在充气过程中进行。5）旋紧连接到检修孔上面的螺母。充气过程中，除观察间隔压力值，还需按气体间隔图来计算每一个气隔充SF6气体需用量。在向气隔室充气时，需接入过滤器，拆下的过滤器保存在干燥无尘容器内，充气过程中用检漏仪对充气的气隔室的各密封面和连接部位进行漏气检测，当发现漏气时立即停止充气。6）GIS设备在20时的压力值及其相关报警限值如下表表5.2.5-1 GIS设备在20时的压力值序号间隔20时的绝对压力值SF6密度监测仪的设定最小密度值压力上升值锁定1断路器0.660.62/0.602接地开关0.530.470.450.57/3电压互感器0.550.470.45/4避雷器0.530.470.45/5隔离开关0.590.560.540.64/3 检漏1）用精密量具检查气体充入。从气体密度仪上读出试验间隔的充气压力，并测量容器温度。压力值通常参照容器温度为20气体压力，不同的温度时，气体压力准级设置显示在压力/温度图中。移走连接在气体间隔检修孔上的螺帽，连接服务单元或者SF6充气设备到检修孔上。记录压力显示值和容器温度测量。如果压力0.2bar(20kPa)填充SF6，记录充入压力；如果压力0.2bar(20kPa)作泄露检测。2）泄露检查。泄露检查的部位及条件：在法兰连接处和管道结合处；如果发生不许可的压力损失。如果泄露被检测发现，必须要让它停止。4 测量水分含量和气体中SF6含量1）测量SF6气体湿度。SF6气体湿度应符合中国标准DL/618气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程的规定，并按下表进行交接验收。表5.2.5-2 SF6气体湿度允许含量（20时）单位：L/L隔室有电弧分解物的隔室无电弧分解物的隔室交接验收值150500运行值3001000说明：气隔室气体静置24h以上，方可测量气体中的水分并调整压力。2）测量SF6百分比或空气含量。新充入的SF6气体杂质及其含量应符合IEC60376的规定，并应满足下表要求。表5.2.5-3 SF6气体杂质及其含量要求纯度99.8%（质量百分数）空气（N2*O2）0.05%（质量百分数）四氟化碳（CF4）0.05%（质量百分数）湿度（H2O）8g/g酸度0.3g/g可化解氟化物1.0g/g矿物渣10g/g毒性生物试验无毒2）空气中SF6含量的要求如下。空气中SF6气体密度大于1000L/L（6g/m3）时密度检测装置发出信号。空气中SF6气体密度大于1250L/L（7.5g/m3）时密度检测装置应报警。5 过滤材料1）安装过滤材料在开始工作之前，取出以下内容：成罐的过滤材料；密封圈；防腐剂；过滤材料装于气密罐的袋包装里面。不要用漏气的罐子里面的过滤材料；因为它的容量吸引了潮气，并且产生足够的分解在期间，直到下一个过滤期更换。当气密罐被打开时应该会发出响亮的嘶嘶嘘声，如果有疑问，和其它罐里面拿来的袋子比较重量，决定过滤材料是否吸潮。在一个罐子被打开和所包含过滤材料以及气体间隔的气密封的插入，这之间最大的时间是1小时，抽真空程序应该在之后的时间内开始。2）添加过滤材料在抽真空之前，应先添加过滤材料。拆除各自的检修孔上的结合螺帽，连接服务单元到检修孔上。打开盖子：拆除断路器过滤器盖子或者其它模块的过滤器支持物。拆除干燥材料，清洁内部，安装防腐剂。打开过滤器罐子，将过滤袋插入到提供的支持物里面。重新系上断路器过滤器盖子或者其它模具的过滤器支持物，插入新的密封环并盖上过滤器盖子，观察指定的密封力矩。抽空气体间隔然后充入SF6气体。3）更换过滤材料更换过滤材料时，先要抽出SF6气体，然后再进行过滤材料的更换。同时须注意抽出的SF6不能直接排入空气，其能否回收利用由现场检查决定，如果SF6气体含量95%气体则必须被更换。拆除各自气体间隔检修孔上面的连接螺帽。连接服务单元到检修孔。参看操作手册操作服务单元，用抽气机抽出SF6气体，并让抽空的气体间隔通风。打开过滤器盖子，拆除用过的过滤袋；进行内部空间的外观检查，记录相关特性。从打开的法兰和盖子上清除旧的防腐剂；内部清洁。添加新的防腐剂。打开过滤器罐子并在支架里面装入需要数量的过滤袋。插入新的密封圈并盖上过滤器盖子，观察指定的紧固扭矩。抽空气体间隔然后充入SF6气体。一定不要打开电压互感器的气体间隔。5.2.5 高压试验GIS电气设备的现场所有试验项目必须严格遵守国家标准以及西门子制造厂方IEC系列技术规定规范，在气隔室真空状态下禁止对GIS设备通电做电气试验，具体试验项目见下表：表5.2.7电气试验，序号试验项目备注1电磁式CT、PT、SF6氧化物避雷器的现场试验2密度继电器或温度补偿眼里开关现场试验3主回路绝缘试验工频耐压试验操作冲击耐压试验雷击冲击耐压试验4辅助回路绝缘试验5主回路电阻测量6气密性试验7检查和核实装配符合制造厂的图样和说明书所有管接头的密封、螺栓以及接线的紧固情况接线和图样相符电气和其他的连锁应试验5次，以检验其功能正确各设备接地的连线检查8SF6气体湿度测定9局部放电和无线电干扰试验10开关设备的机械操作试验断路器机械操作和时间校准试验最大、最小操作电压下合分试验最大、最小油压或气压下合分试验断路器、隔离开关和接地开关的手动操作试验11断路器分合速度测量12闭锁装置性能试验13SF6气体验收14投运前检查和试验5.3劳动力组织表5.3 劳动力配置表序号人员数量（名）工 作 职 责1机组长1全面负责施工组织工作。2技术员1负责GIS施工技术管理工作。3质检员1负责GIS施工质量管理工作。4安全员1负责GIS施工安全管理工作。5材料员1负责GIS施工过程中材料的管理工作。6安装电工10负责GIS安装工作7试验电工6负责GIS试验及调试工作8起重工1负责GIS吊装工作9电气焊2负责GIS安装焊接工作10力工4负责GIS安装辅助工作6.材料与设备6.1主要施工工具和工器具表6.1 主要工具和工器具序号设备名称型号单位数量1吊车25T台12汽车10T台13电焊机14KVA台14真空泵小型台15台钻13mm台16对讲机对17打号机台18自制吊架台19液压千斤顶2T个110倒链2T个111撬棍把112吸尘器台113磨光机台114水准仪台115磁力线坠个116水平尺300m把117钢卷尺把118液压弯管器油压台119砂轮切割机400mm台16.2主要试验、仪表设备表6.2 主要试验、仪表设备序号设备名称规格型号单位数量1交流耐压试验器150kV/220V25KVA套2直流耐压试验器50kVTDM/2.5/60套3直流电阻快速测试仪BKZ套4变比电桥-台5双钳相位表MG-29台6双臂电桥QJ-44台7兆欧表台7.质量控制7.1与建筑相关的专业图纸会审，核实数据后将中心线标于设备基础上，设备就位时设备本体中心线与基础上的中心线重合即可。7.2套管引线连接时，使用的工具必须用白布带绑牢后缠到手腕上，低压侧升高座内部放臵一块塑料布，做好放落物措施。7.3质量控制标准：电气装置安装高压电器施工及验收规范GB147-2010电气装安装工程电缆线路施工及验收规范GB501682006电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB501692006电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB5015020067.4本工法使用系统的质量管理程序，参与程序过程管理的有工程技术人员、专职质量检查员、作业组长、技术负责人。编制GIS施工方案。7.5施工用材料产品合格证书完整齐全。8.安全措施8.1 参加施工的工作人员必须认真学习安装作业指导书，并进行安全技术交底，分工明确。8.2 设备开箱时，防止损坏设备，包装箱等要及时清除，防止扎伤手脚。8.3 吊装用索具必须经检验合格，并在有效期内使用。8.4 起吊时器材不得损伤、扭结，两吊索夹角不大于60，起吊时应匀速缓慢，严禁大起大落。做到操作、指挥、监护专人负责。8.5 GIS就位过程中，要统一指挥，用力均匀，严禁挤伤、压伤。8.6 工作现场必须搭设围栏或拉警戒绳，无关人员禁止入内，工作人员不得做与本次安装无关的事情。8.7 使用工器具必须登记并做好借还记录。8.8 安装用脚手架，必须经检验合格后方可使用，脚手架上物品必须可靠固定，防止跌落。8.9 高空作业必须扎号安全带，设备本体上要及时清理干净。8.10 周围严禁烟火所有人员禁止吸烟，并在施工场地周围挂设防