電氣工程及其自動(dòng)化中存在的問(wèn)題及解決措施(1)

張大沖

摘? 要? 本文主要古介GIS在安裝、調(diào)試的過(guò)程中最關(guān)鍵的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，包括起吊，基礎(chǔ)預(yù)埋件，清潔度，密封性，真空度，以及外殼的接地方式，針對(duì)這些問(wèn)題的處理辦法，和預(yù)防措施，以便于技術(shù)人員在以后的施工過(guò)程注意

關(guān)鍵詞? GIS 起吊方式? 基礎(chǔ)預(yù)埋 清潔度 密封性 真空度 接地

1、GIS概述

在電力工業(yè)中，GIS是指六氟化硫封閉式組合電器，國(guó)際上稱為“氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備”（Gas Insulated Switchgear）簡(jiǎn)稱GIS，它將一座變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有機(jī)地組合成一個(gè)整體。? ?GIS全稱是氣體絕緣組合電器設(shè)備（Gas Insulated Switchgear），主要把母線、斷路器、CT、PT、隔離開關(guān)、避雷器都組合在一起。就是我們經(jīng)?？梢钥吹降拈_關(guān)站，也叫高壓配電裝置。GIS的優(yōu)點(diǎn)在于占地面積小，可靠性高，安全性強(qiáng)，維護(hù)工作量很小，運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。其主要部件的維修間隔不小于20年。經(jīng)過(guò)30多年的研制開發(fā)，GIS技術(shù)發(fā)展很快并迅速被應(yīng)用于全世界范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)。目前，隨著全球電力系統(tǒng)自身的發(fā)展以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求的日益提高，GIS技術(shù)必將持續(xù)發(fā)展，并將成為本世紀(jì)高壓電器的發(fā)展主流。

2、GIS的安裝

為了保證GIS安裝的順利進(jìn)行，在施工設(shè)計(jì)階段，技術(shù)人員需要認(rèn)真考慮以下兩個(gè)方面的問(wèn)題，否則會(huì)給GIS的安裝帶來(lái)許多困難。

2.1GIS的起吊方式

目前戶內(nèi)GIS的安裝及起吊的荷載條件大多采用電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)。起重機(jī)起吊速度有兩檔，低速檔主要用于設(shè)備就位時(shí)的調(diào)整，兩檔協(xié)調(diào)應(yīng)用。巴基斯坦安格魯電站就是采用這種起吊方式。

2.2GIS設(shè)備基礎(chǔ)的預(yù)埋方式

通常GIS的載荷條件、留孔及預(yù)埋要求均由制造商提供，但基礎(chǔ)的預(yù)埋方式是由設(shè)計(jì)方根據(jù)制造商提供的基本資料來(lái)確定的。目前較常用的基礎(chǔ)預(yù)埋件有槽鋼和螺栓兩類。其中預(yù)埋螺栓的施工較簡(jiǎn)單，但調(diào)節(jié)性差，若螺栓遇到樓板鋼筋，則需要調(diào)整螺栓位置，并在需要與之連接固定的設(shè)備支架上重新開孔，然后對(duì)開孔進(jìn)行防銹處理。而預(yù)埋槽鋼則不存在上述問(wèn)題，因此應(yīng)用較多。

上述兩方面應(yīng)在安裝過(guò)程中注意。在GIS安裝期間，往往需要設(shè)計(jì)人員代表在現(xiàn)場(chǎng)，此時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該了解GIS安裝過(guò)程中的三大要素：即清潔度、密封性和真空度。因?yàn)镚IS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了安裝過(guò)程本身就是控制GIS運(yùn)行后質(zhì)量的最后一個(gè)關(guān)鍵階段。

2.3GIS清潔度

大量的安裝實(shí)踐證明，保證清潔度是GIS總裝和現(xiàn)場(chǎng)安裝中最首要的任務(wù)。國(guó)內(nèi)GIS安裝現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地情況通常較差，為了防止起灰塵，安裝前第一次清潔時(shí)應(yīng)在場(chǎng)地灑水并用水揩凈，在空氣靜止48h后才開始安裝。作為電極的鋁管在加工過(guò)程中難免會(huì)存在著表面毛刺和鋁屑，這些微粒都是耐壓實(shí)驗(yàn)中放電的來(lái)源，因此要特別注意保證鋁導(dǎo)體的清潔。這就要求一方面強(qiáng)化對(duì)導(dǎo)體加工過(guò)程的清潔檢查，防止出現(xiàn)死區(qū);另一方面在總裝前制造商應(yīng)增加導(dǎo)體振動(dòng)清潔的新手段，盡量把空心體內(nèi)部死角的殘留物清理出來(lái)，或者對(duì)安裝前的導(dǎo)體做類似局部放電試驗(yàn)以檢查出殘留的鋁屑和金屬絲。某些國(guó)產(chǎn)GIS產(chǎn)品由于管理不嚴(yán)，出廠時(shí)GIS內(nèi)還殘留有雜物，加之許多安裝現(xiàn)場(chǎng)管理不嚴(yán)，灰塵漫天，更增加了確保清潔度的難度，所以必須嚴(yán)格要求，精心施工。

2.4GIS密封性

密封性是GIS絕緣的關(guān)鍵，SF6氣體泄露會(huì)造成GIS致命的故障。因此密封性檢查應(yīng)貫穿于整個(gè)制造和安裝的始終。密封效果主要取決于罐體焊接質(zhì)量，其次是密封圈的制造、安裝調(diào)整情況。

2.5GIS真空度

真空度的要求是總裝和安裝過(guò)程中的第三個(gè)控制因素，是控制SF 6含水量的重要保證措施，它不僅能減少SF6氣體本身的水分，也可減少罐內(nèi)其它物體（ 絕緣體、密封體）內(nèi)所含的水分，一般要求在充入SF6氣體之前真空度要達(dá)到133Pa，再繼續(xù)抽真空30min。水分對(duì)GIS運(yùn)行的影響關(guān)鍵在于：如果沒(méi)有將SF6氣體控制在0℃以下，則在溫度變化時(shí)絕緣體表面會(huì)形成凝露，所附著的水珠和SF6電弧產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成HF等低氟化物，從而導(dǎo)致沿面的絕緣材料和金屬表面劣化。如果將SF6露點(diǎn)的允許值控制在較低值，則在溫度變化時(shí)絕緣體表面凝結(jié)的不是水珠而是冰晶，它對(duì)絕緣性能幾乎沒(méi)有影響。因此，在IEC及國(guó)際上均有規(guī)定：充入GIS的新氣體在額定密度下其露點(diǎn)不應(yīng)超過(guò)-5℃。SF6氣體含水量，斷路器室： ≤150ppm（體積比）其他元件： ≤250ppm（體積比）。

3、GIS的試驗(yàn)

GIS的試驗(yàn)包括型式試驗(yàn)、出廠試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中型式試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品的正確性，驗(yàn)證GIS裝置的各項(xiàng)性能;出廠試驗(yàn)是在每一間隔上進(jìn)行的，以檢驗(yàn)加工過(guò)程中是否存在缺陷;現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是檢查GIS配電裝置在包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和安裝過(guò)程中是否出現(xiàn)異?，F(xiàn)象行之有效的監(jiān)測(cè)方法，是GIS在投運(yùn)之前必須進(jìn)行的，也是前兩種試驗(yàn)無(wú)法替代的。

大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）現(xiàn)場(chǎng)絕緣試驗(yàn)中往往會(huì)發(fā)生零件松動(dòng)、脫落、導(dǎo)電表面刮傷;（2）強(qiáng)烈的振動(dòng)造成絕緣子開裂;（3）安裝錯(cuò)位引起電極表面缺陷;（4）安裝過(guò)程中造成導(dǎo)電微粒進(jìn)入;（5）由于疏忽將工具遺忘在裝置內(nèi);（6）原來(lái)潛伏在裝置內(nèi)的導(dǎo)電微粒在工廠試驗(yàn)時(shí)未能檢測(cè)出來(lái)，后來(lái)在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中被振蕩出來(lái)或漂浮在裝置內(nèi)等。這些因素都會(huì)導(dǎo)致絕緣故障。這些絕緣缺陷一般分為兩大類：一是由自由微粒和灰塵誘發(fā)的絕緣事故，稱為活動(dòng)絕緣缺陷（A類）;二是由于安裝運(yùn)輸中的意外造成的固定絕緣缺陷（B類）。

4、GIS的外殼接地問(wèn)題

GIS的外殼接地方式有兩種，一種是一點(diǎn)接地方式，另一種是多點(diǎn)接地方式。

4.1一點(diǎn)接地方式

一點(diǎn)接地方式是在GIS外殼的每個(gè)分段中一端絕緣，另一端用一點(diǎn)接地的方式。在結(jié)構(gòu)上，串聯(lián)的殼體之間一般是在法蘭盤處絕緣，對(duì)地之間是在殼體支座處緣絕緣。這種接地方式的優(yōu)點(diǎn)是：因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有外殼電流通過(guò)，故即使電流額定值大，外殼的溫升也較低，損耗也較小;因?yàn)闆](méi)有電流流入基礎(chǔ)部位，故土建鋼筋中沒(méi)有溫升。當(dāng)然它的缺點(diǎn)也很突出，即事故時(shí)不接地端外殼感應(yīng)電壓較高，外界的磁場(chǎng)也較強(qiáng)，當(dāng)導(dǎo)體中流過(guò)的電流較大時(shí)，往往會(huì)使外殼鋼筋發(fā)熱，由于只有一根接地線，因此可靠性較差。目前國(guó)內(nèi)GIS設(shè)計(jì)一般不采用這種外殼接地方式。

4.2多點(diǎn)接地方式

多點(diǎn)接地方式是在GIS的某個(gè)分段內(nèi)，用導(dǎo)體連接外殼和大地，并且采用兩點(diǎn)以上的多點(diǎn)接地。一般在結(jié)構(gòu)上，串聯(lián)的法蘭盤之間不設(shè)絕緣，設(shè)備的支座不絕緣，并用固定螺栓導(dǎo)通，接地線也裝于殼體。多點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)很多：外部磁漏少，感應(yīng)過(guò)電壓低;由于GIS外殼有兩點(diǎn)以上的接地點(diǎn)，因而可大大提高其可靠性及安全性;不需要使用絕緣法蘭等絕緣層，施工方便;外殼和導(dǎo)體電流幾乎抵消，因此外部磁場(chǎng)較小，使鋼構(gòu)發(fā)熱和流過(guò)控制電纜外皮的感應(yīng)電流都很小。由于外殼中有感應(yīng)電流流過(guò)，因此外殼中的溫升和損耗比一點(diǎn)接地方式大。但電站GIS工程中外殼損耗本身不大，因此在工程中可以忽略不計(jì)。

上述問(wèn)題是本人在多個(gè)GIS施工過(guò)程中的一點(diǎn)小小總結(jié)，在這些施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，希望在以后的施工過(guò)程中引以注意;不足之處敬請(qǐng)指出，以便在以后的工作中加以改正。

參考文獻(xiàn)

[1]ABB電氣產(chǎn)品指導(dǎo)書

[2]氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)條件DL/T 617-2010

[3]朱旭東.GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)[J].高電壓技術(shù)，1991

[4]陳家斌. SF6斷路器使用技術(shù)，2004