电力论文--220kV HGIS变电站的现场安装调试及质量控制

分类：电力论文发表 时间：2012-02-08 16:28 关注：(1)

王建国 段 军
摘 要：为总结220kV HGIS变电站的现场安装调试过程及质量控制经验，以现场安装施工、调试验收的实际工作经验分析说明了其在实际工程应用中从工期、安全性、运行维护工作量等方面的优势。以内蒙古某220kV HGIS变电站为例并在总结其它GIS变电站建设经验的基础上，介绍了HGIS 现场安装和调试中应注意的安装技术环节和质量控制、检查的重点，以供将来日渐增多的220kV HGIS 变电站安装、调试和运行维护参考。
关键词：HGIS变电站；安装调试；质量控制
HGIS系统的概念
HGIS（Hybrid gas insulation station）设备的断路器、隔离开关、CT等设备同GIS设备结构完全一致，安放在SF6气体绝缘金属壳内，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。只是HGIS设备出线处通过套管引出，母线采用裸露的外导线，这种主设备与GIS设备形式相同、进出线处采用套管引出。HGIS设备包括开关、刀闸、地刀、快速地刀、CT等一次设备及相应的二次控制、测量、监视装置和SF6气体系统。国内外研究和实际运行经验都表明采用HGIS比GIS设备维修工作量和费用大为降低。HGIS设备系统特别适合在用地紧张的城市变电站、企业变电站、山区、污秽严重的地区使用。
主要特点如下
(1)小型化。主设备采用绝缘性能较好的气体作绝缘，较大程度的缩小变电站的占地面积，占地省。
(2)可靠性高。由于带电部分全部密封于惰性气体SF6中，不受外部积尘、积雪等外部影响，发生外部故障小。
(3)安全性能高。所有电器设备封装与接地的金属外壳内，因而没有触电的危险，可有效保证人身安全和操作安全，气体为不可燃，无火灾危险。
(4)环境影响小。因带电部分以金属外壳封闭，对电磁和静电实现屏蔽，无噪音和电磁干扰等问题。
（5）较GIS设备造价低、易修复和远期扩建。HGIS设备弥补了因GIS设备的母线造价很高且故障后短时间内难以修复和远期扩建不便等原因的不足问题。

HGIS系统设备安装调试过程及质量控制
1、把好设备进货、验货和设备保管环节是保证安装质量的基础
设备到场后应进行相关的检查：（1）外观检查；设备到货后，安装单位、建设单位、监理单位共同对到货设备的外观及包装外表进行查验，并做好验货保管记录，确保设备到场的完好性和附件设备及技术资料的齐全性。（2）认真核对到货设备铭牌、型号、技术参数，CT数量、排列顺序、极性及参数是否与设计相符，同时根据现场的到货设备与其出厂资料核查是否相符。（3）检查罐体内部预充气压力是否为正压和罐内气体的含水量，密度继电器和压力表应经检验合格。（4）抽样检验厂商带来的SF6气体，应符合国家标准GB12022（注意：每瓶气体均应检查微水）。过去安装单位比较相信出厂的质量保证资料，相信合同的约束力。但往往由于企业管理层次多、机构繁杂、订货任务饱满等原因，厂家简化出厂前必要的质量检测，造成部分设备本体带缺陷出厂，而合格证明文件、试验报告却齐全的假象。因此，现场到货设备的外观、内部装箱需要现场质量管理人员进行把关，必要时采购单位需要派有责任心的设备监造人员到工厂监造，采取抽检、旁站等形式予以监督，严把设备质量关。
2、设备安装过程中的质量控制是安全运行的保证
2.1、 做好安装前的准备
(1)开工前现场工作人员应认真学习设备安装方案和电力安全规程有关部分及HGIS设备出厂技术说明书中安装部分和注意事项。技术人员应按规定准备好各种技术资料、图纸，按专业分发给各施工班组，做好全面的技术交底工作，对施工中必须注意的问题要根据情况分析清楚，做到心中有数。
(2)各班组负责人按审批核准的方案，合理安排本班组的人员分工和施工进度。
(3)各班组负责人检查防火、防雨、防潮设施是否齐全。
(4)吊装负责人准备好吊车、吊具等，保证其处于良好的工作状态。
(5)安装前班组负责人员应现场了解设备及基础的实际情况，要求基础高差﹤3㎜，同时检测相间距离，标出设备中心线，落实施工设备布置场所，按照安规和现场工作实际需要检查安措是否完备，如有疑问向施工技术负责人反馈。
(6)现场清理，务必将地坪和地沟清理干净。大量的安装实践证明，保证清洁度是HGIS总装和现场安装中最首要的任务。国内设备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。
（7）由于HGIS设备的元件在出厂时均标明了序号，各气室盖的结构也可能不一样，应加强开箱验收清点工作，并做好登记，以便安装时严格按照顺序和序号进行，减小公差配合，防止防爆膜爆裂和盆式绝缘子破裂。
2.2、加强安装过程中的质量控制
在对接前要注意测量验证对接口的导体尺寸配合正确；将本体、法兰表面及绝缘子间的金属微粒及灰尘用吸尘器除去；工作暂停时用塑料薄膜覆盖好法兰面以免灰尘污染本体内部。现阶段由于各种原因，赶工期的问题较为普遍，土建与电气施工交叉，现场清洁往往难以达到要求，这就要求对接现场增加塑料棚等防护措施，将对接工作场面与土建施工
场面完全隔开以杜绝出现内绝缘问题。
设备对接完成后吊装套管，其注意事项与对接本体相似，另外应该注意起吊时禁止对套管接线端子板横向施力，应使其纵向受力，否则会损伤套管。所有对接法兰面需用专用清洁纸蘸酒精或丙酮擦拭干净，涂以专用密封胶；绝缘子表面只能用专用清洁纸蘸酒精擦拭，密封胶圈只能用酒精及专用清洁纸清洁。清洁后应保证法兰表面无划伤、污迹、油脂和颗粒物存在。干燥剂放入本体内干燥剂笼后2h 内必须密封，同时使用过的干燥剂不能再使用。
抽真空时主回路不能施加电压，应确保检修用接地开关（ES）已经合上、套管端子排已经接地。抽真空的管路要正确连接，管导不能弯折，应选用有电磁阀的真空泵，防止突然停电时真空泵内油或水银倒吸入设备内。当气压降至133Pa 时再保持抽真空≥30min 以完全消除本体内的水分。充SF6气体时人员应站在上风处，充气过程不宜过快以免气瓶结露，当气瓶结露时应使用专用加热器加热解露。
2.3、220kV HGIS安装工艺控制
(1)各单元应从内到外按间隔顺序进入安装区域，按制造厂的编号和规定的程序进行装配，不得误装。
(2)吊装用器具及吊点选择应符合产品技术要求。如吊装元件中心不平衡，应采用吊链来调节平衡后再起吊。
(3)制造厂已装配好的各电器元件，在现场组装时不应解体检查，如需现场解体时，应经制造厂同意，并在厂方人员指导下进行。
(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。
(5)密封槽内应清洁，无划伤痕迹；不能使用已用过的密封垫；不得使用变形或有伤痕的密封圈；保证密封垫清洁，位置正确。涂密封脂时，不得使其流入密封垫内侧导致与六氟化硫气体接触。
(6)用吸尘器、高纯酒精、工业洁净纸清理罐内导体，绝缘件及法兰密封面，保证罐
内清洁、无杂质。盆式绝缘子应清洁完好。
(7)复核对接触头尺寸，连接导体应对准触头中心，均匀插入，不得卡阻，接触形成应符合产品的技术规定。
(8)所有螺栓的紧固均应使用力矩扳手，其力矩值应符合产品的技术规定。螺栓紧固与其他电器设备有所不同，在穿好两条螺栓后并保证其他螺栓也可穿过的情况下，必须首先紧固已穿好的螺栓(先传的螺栓以水平位置为好)，以防止在穿螺栓过程中粉尘进入。
(9)罐体对接时应用水平仪操作，垫实底部后再紧固法兰螺栓。
(10) 吸附剂的更换应符合产品的工艺要求。烘烤到指定温度激活吸附剂后，在指定时间内安装完毕。
(11) 罐体密封前应按要求进行检查。
(12)抽真空及充SF6。
①采用回收装置进行抽真空，充气，应彻底清除管路中的水分和油污，保证管路洁净，管路连接无渗漏。
②按产品技术规定，在充气前对设备内部进行真空净化处理。抽真空时，应防止真空泵突然停止或因误操作而引起倒灌事故；在使用麦氏真空计测量真空度时，应严格按操作程序并检查水银量是否符合要求，防止水银进入HGIS设备内。应专人负责，正确操作，并在管路一侧加装电磁逆止阀。
③真空检漏的操作应按产品技术要求进行。
④充入设备的气体必须是检验合格的SF6气体。当气室已充有SF6气体且含水量检验合格时可直接补气。
⑤在充SF6气体时严禁用火焊烘烤结霜气瓶。
⑥对在检查中发现的泄露罐体，要做出明确标识，然后回收SF6气体后进行开罐检查并处理。处理完毕后再检查。
2.4、安装注意事项
(1)吊装元件时应确认设备重量、吊具及吊车的起重能力，严禁超蓖起吊。吊点选
择正确，重物受力平衡后方可起吊。
(2)设备清洁时，要使用符合厂家技术要求的无水酒精和清洁纸（无毛纸）。
(3)安装过程中要特别注意防止灰尘、杂质及潮气污染气室内部，暂不安装的封盖切勿松动，清理好的导体、壳体应立即安装，外漏部分应用塑料布暂时包扎。
(4)各种密封垫不能混淆，应分类存放，区别使用；存放时避免积压，产生变形或划伤，保持密封垫清洁。
(5)不允许在气体管路上蹬踩或碰撞。
(6)打开罐体封盖前应确认气体已回收，表压为零；检查内部时，含氧量应大于18方可工作，否则应吹入干燥空气。
(7)应用受力操作杆操作断路器或隔离开关时，应确保主回路不带电及控制回路电源断开，确认操作油压为零。
(8)充SF6气体前，油泵不得打压。除用手动操作杆操作外，不要操作其他任何部件。
(9) SF6气瓶应轻装，轻卸，要防晒，防潮，远离热源和油污，严禁水分和油迹污染阀门。不得与其他气瓶混放。
(10)完成单日工作后应清点工器具，清理现场，保持工作场地清洁。
(11)设备安装完毕后，一定要捡查各部开口销开打开，防止销子脱落造成指示位置同实际位置不符。
2.5、对设备安装情况的检查
现场测量的主母线导体的直流电阻用于检验拼装质量，此值不应大于厂家技术标准（管理值）的1.2倍，测量出的单相直流电阻的最大值与三相平均值的比应当控制在小于20%的范围内（制造厂标准）。
气室抽真空，即对气室进行微水处理，也是对其密封性能的初步检查。充气完成24小时后方可进行微水检查。现场应当对所有安装的法兰面、气室连管进行包扎，三天之后进行检漏。由于SF6气体密度略大于空气密度，所以检漏的插入点宜在母线接口检测处的下方。检漏方法有两种，一种是简单的定性检漏，一种定量检漏。由于年泄露率应小于1%，所以施工单位在定性检漏初检合格后，还需请有资质的试验单位作定量检漏。
在导体的直流电阻测量和交流耐压时，CT的二次绕组必须可靠短接并接地。特别是工频耐压前，必须逐一检查无误。由于避雷器、PT的耐压等级与断路器、刀闸等的耐压等级不一致，如果没有刀闸隔离就需待主要设备的耐压试验进行完毕后才能安装。
在低压SF6运行压力下，检查、SF6泄露信号及SF6闭锁信号是否出现，并通过电气的合闸和分闸指令来检查闭锁功能，断路器不应动作。
3、HGIS设备的交接试验
3.1、外观检查应注意以下几点：
检查所有套管端子排方向全部正确、所有气室压力正常、所有本体的支脚焊接正常、所有连接出螺栓力矩值正常、套管及本体表面正常。外观检查完毕无误后办理交接试验手续，开始对设备的性能进行试验。
3.2、现场主要试验及措施如下：
（1）HGIS设备安装完备后，必须对母线及各刀闸、开关等设备进行回路电阻测量，通常是利用两接地刀在接地头处用回路电阻测试仪测量。必须采用同一方案测量几个回路，确保每一设备(刀闸等)及接头均被测试到。测试时，各开关、刀闸应在相应的合、分闸位置上。主回路电阻测试，其量值误差在厂家设计值的±20%以内（制造厂标准）。
（2）气体泄漏测试，用检漏仪检查所有连接部位作定性检查，建议采用塑料膜包裹接头处，过几小时后再用检漏仪检查。
（3）控制回路检查，所有回路按照设计图纸连接，主要检查操作箱和汇控柜。
（4）对断路器、刀闸的机械特性进行调试，其主要项目有合分闸时间、弹跳、同期、速度。分合闸时间、同期性、弹跳的测量用示波器测量分合闸时间、同期，弹跳，示波器的接线及分合闸操作线的接线方法与测最常规开关相同，但HGIS设备是封闭组合电器，断口不能直接取到断口线接法：断口信号线分别夹在经过被测设备某一回路的两地刀接地头上。合上或分开相应的刀闸、开关，以保证有且仅有一回路经过两地刀间，而且该回路经过被测设备。
速度的测量，开关、刀闸速度是用专用或滑线电阻测量装置测量。①刀闸机械转轴处固定一半圆型绝缘板，上绕一条电阻丝，手持压片按在电阻丝上，刀闸运动时，通过电阻值的变化来测量速度。②加工一装置，通过开关拐臂带动滑线电阻夹座运动，通过电阻值的变化测量速度值。
隔离开关、接地开关三相同期性的调整，三相不同期是通过调整三相间操作连杆长度来实现的。注意不能调整垂直连杆的长短，否则影响刀闸开距。经验值：就慢速刀而言，调连杆一圈(长、短)，时间变化在70ms左右。
断路器三相不同期的调整。一般是通过调节合(分)闸时间较快或较慢的那一相开关的合(分)闸电磁铁铁芯顶杆的伸长、缩短来调整其同期性，应注意要和最低动作电压协调调整。若同期性相差太大，就要考虑二次线是否存在接触不良，造成某一相合(分)闸控制回路电阻增加。倘若是开关机械本身造成的不同期，还可通过调节合闸弹簧松紧来调整三相同期性。
（5）耐压试验
HGIS设备现场安装，调试完成，必须进行耐压试验。以检查HGIS设备内无杂物遗留或螺丝松动，开口销未开口等情况出现。
4、论文结语
近年来全国的电力供应缺口一直居高不下，电力工程建设进行的如火如荼，HGIS节省占地，施工安装速度快，运行可靠性高，运行维护工作量小，对环境影响较传统设备小，虽然传统设备在投资和产品的可替代性上仍然略有优势，但考虑到220kV 变电站无人职守化的趋势对电力设备的可靠性提出了更高的要求，虽然HGIS价格偏高，但这几年其价格已经下降很多，随着国产设备质量的不断提高和220kV及以上等级的变电站的大量建设，若大量采用HGIS设备，其价格定会大幅下降。选用HGIS设备施工工期短，在电网建设工期日益紧张的大背景下采用HGIS方案有极大的工期优势。采用HGIS设备可以使变电站紧凑化、集成化、减少运行维护人员的工作量且检修周期也比传统设备要长一些，这些都能为优化220kV变电站集控化的建设打下良好基础。
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