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摘要：改革开放以后，我国的社会经济进入了高速发展的新时期，我国的电力事业也迎来了发展的黄金期，全国各地的电力工程项目如雨后春笋般涌现，构建起了一个遍布中国大地的电力网络系统，让我国广袤的大地上灯火通明，给人们的生产生活提供了极大的便利。在电力行业的快速发展中，变电站GIS设备在其中起着极为关键的作用。近年来，GIS设备在电力工程中的使用力度不断加强，大大提高了我国电网运行的稳定性和持续性。变电站GIS设备的安装质量控制、调试状态等，不但会影响变电站投产进度、经济效益，还会直接影响整体电网结构运行稳定性。因此在电力工程的施工作业中要尤为关注变电站GIS设备的安装与调试质量控制工作，稳步提升CIS设备、安装、调试的专业性、技术性、规范性，进一步提高GIS设备的使用寿命，提升整体电网的运行质量。本文从GIS设备的特点、优势入手，对变电站GIS设备的安装技术要点和调试技术要点展开了相应的分析与论述，以期能够为后续的变电站GIS设备的有效安装、系统调试提供有益参考。
关键词：变电站；GIS设备；安装与调试技术
随着时代的发展，科技的进步，越来越多的新技术、新设备被广泛的运用到了电力系统的建设中，这些新技术、新设备的使用给电力系统的发展指明了新的方向、思路，以及路径，极大的提升了电力体统运行的安全性和稳定性。GIS设备有别于普通的电气设备，它不但占地面积小，而且对于周边环境有着极强的适用性，其运行稳定，后期管理维护的投入较小。为了更好的发挥GIS设备的应有功效，在GIS设备的安装、调试中应该采取正确且先进的方式开展作业，确保整体电力系统的稳定运行。
一、GIS设备概述
（一）占地少
目前GIS设备基本是室内的，减少占地的原因主要有两点：其一，CIS设备内部的绝缘设备能够达到SF6级别，其绝缘元件的构成体积更小、绝缘效果更好；可以安装在楼层里。其二，GIS设备的主体模块能够进行预制生产，预制生产的优势就是其主体构件可以在特定的工厂进行定制，不但制作完成的预制件能够直接运输到施工现场进行自由的拼装组合，还可以组装成半成品直接运输至现场，大大缩减现场施工进度，降低了GIS现场拼装环节，避免了现场安装环境控制不达标的质量因素，保障了GIS现场安装质量，安全简便，因此对施工现场环境的适用性更强，大大节省了施工空间。
（二）可靠性强
GIS设备属于一种新型设备。与普通设备相比，它最大的特点是其元件处于一种全封闭式的运行状态之下，其运行的可靠性更强。首先，GIS有着极强的环境适应性，它并不会过多地遭受到周围气候、空气等因素的不良影响；其次，GIS设备具有良好的接地性能，其外壳能够有效的规避导电体所产生的电磁辐射和电流干扰；再次，GIS设备往往固定安装在相应的预埋件上，因此其具有较强的抗震性能，其作业的安全性也大大提升。
（三）自动化运转
GIS设备属于一种免维护系统，该系统的自动化运行水平较高，能够有效实现变电站的自动化、智能化运转。GIS设备的自动化运转不但可以有效降低变电站工作人员的作业强度，同时还能够有效提高GIS设备运行的稳定性和高效率。同时在GIS的自动化运转下，变电站GIS主体设备的维护周期也会大大延长，常规电气设备的检修周期为一年，而GIS设备的检修周期可以达到五到八年。
二、变电站GIS设备安装技术要点
（一）GIS现场安装环境的布置
1、 GIS安装场地应设置洁净区用于GIS的连接工作，严格控制安装现场的环境条件，GIS洁净区应设置唯一出入通道（其他通道全部临时封闭），出入通道宜安装风淋装置，具体样式可参考图1，并设置临时换装区域、设施，同时在显眼处张贴进入作业区的管理要求（包括换鞋、戴帽等）。
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图1 风淋装置
2、为便于物资进场，应设置单独物资进出防尘控制区域， 避免扬尘对整体环境的影响，可使用悬挂式防尘薄膜，具体样式可参考图2。大件物资吊装完毕后，应使用塑料围幕等材料密封吊装孔洞，并保证安全可靠。
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图2 悬挂式防尘薄膜
3、洁净区的大小应满足GIS现场连接的需要，户内洁净区可以是整个GIS室或是采用防尘隔离装置的部分GIS室。
4、洁净区内应设置清洁棚用于GIS元器件（导体、绝缘件等）的清洁工作，清洁棚应有防尘、防潮、降温措施。
5、洁净区与非洁净区之间应有阻止悬浮颗粒进入的设施，可以是实体围墙、塑料围幕等。为保证空气流通，抽风装置和面积小于2平方米百叶窗宜使用防尘棉密闭，其余门和普通窗应使用塑料薄膜完全封闭。
6、洁净区内湿度应保持在40%-80%，GIS设备安装点温度宜在-5℃ ~ +35℃范围，当温度过高时可使用移动式空调等设备降温。
7、户内洁净区内地面应先敷设一遍聚氨酯底涂料，并清洁至无肉眼可见的颗粒，同时应在主要运输通道铺设防尘地毯等保护，避免扬尘及地面损伤，具体样式可参考图3。
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图3 防尘地毯
8、洁净区内应装设检测温度、湿度、洁净度的装置。温度、湿度检测可使用电子或指针式温湿度计，洁净度应使用粉尘仪进行检测，具体样式可参考图4。粉尘仪不能直接对应空气洁净度等级（见附录1）的，应提供换算公式。
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图4 手持式及移动式粉尘检测仪
9、洁净区内应设置去除空气中悬浮粒子的工业级空气净化装置，其空气净化效率（CADR）不低于1000m3/h。在进行GIS装配工作时，空气洁净度等级不应低于9级，如厂家安装环境要求高于9级的则执行厂家标准。
10、 为保证密闭空间下SF6及氧气浓度达标，可以根据进度需要，装设SF6及氧气报警装置实时监测SF6及氧气浓度。
（二） GIS现场安装环境的管理要求
1、在GIS设备首次安装前，由施工单位对作业区内温湿度、空气洁净度进行检测并形成记录，同时业主项目部应组织运行、监理、施工、制造厂家等单位对安装环境进行验收，共同确认GIS安装环境满足制造厂家提供的GIS安装作业指导书要求后，方可进行装配作业。
2、在GIS设备日常安装时，要求监理组织施工、制造厂家在每次安装前都对安装环境进行验收确认，业主项目部不定期抽查；安装过程中应在安装点5米空间范围及整个洁净区内，分别选取不少于4个检测采样点，对温度、湿度、空气洁净度进行测量并记录，测量间隔时间不大于2小时；检查记录表可参考附录2的表格，也可以直接采用厂家的记录表。
3、若环境空气洁净度不满足要求，则应立即停工并密封设备安装气室，同时使用空气净化器等除尘措施对环境进行清洁，等待半小时后经测量空气洁净度达标，才允许开展GIS安装工作。
4、GIS安装期间，洁净区内不应进行可能产生悬浮粒子的打磨、切割、钻孔等作业。
5、集成式GIS安装环境管控系统由GIS在线监测管理系统和GIS安装环境控制系统构成，该系统可以实现封闭式除尘、恒温、恒湿，且保持一定空气含氧量的安装环境，同时具备在线监测和远程监控等通讯功能。
（三）组合电器设备安装
1、 以母管的中心为基准，标出各间隔的中心线。
2、 整个间隔为 1 件设备，每件的重量在 6～9t 之间，设备就位时比较困难，用室内天车吊装时，要选择好吊点，尼龙吊套、吊装角度要符合要求，避免设备倾斜，吊装过程中要设专人指挥，防止振动过大损伤设备及地面。
3、 对照生产厂家资料中的产品标志，开箱后将各组件的号码标在相应位置及图纸上，然后根据号码将各组件一一对应就位，就位安装时用线垂、水平尺找准中心和调好水平。
4、 就位前首先确定中心单元，并将其运至预定位置，找正后将基础点焊固定，然后以此为基准进行拼装，两侧单元向中心单元平移对接。每个间隔之间应保持有 1m 距离为母线对口的施工作准备。
5、母线的安装连接。
（1） 将要延伸的母管放置距已固定好的母管大约 2000mm 的位置，按生产厂家图示位置松开制动螺栓，分别将两个对接法兰封盖打开，检查对接面应光滑，没有划痕、凹凸点、铸造砂眼等缺陷；检查支持绝缘子和盆式绝缘子应无裂纹、无闪络痕迹、内膛无粉尘、无焊渣，导体和内壁应平整且无尖端、无毛刺。
（2） 将导体完全地插入管内的接口，并保持导体水平。将涂有硅胶的“O”形密封环压入密封法兰的密封槽，对接法兰之间的密封垫在对接前必须全部更换。
（3） 对接时使用两组以上的手搬葫芦，固定在整个 GIS 单元的首尾两端，在专人指挥下同时用力，使整个单元平行滑动。当两个接口相距约 50mm 时，使用两支与结合螺栓直径相同的导向杆贯穿两个对接法兰的相对应的两组螺孔，该两组螺孔必须位于法兰面任一直径的两端，然后慢慢扳动葫芦，使两个单元逐步靠近，并随时检查两根导向杆是否伸缩自如，否则必须重新找平或找正。
（4） 对接成功后，先将法兰圆周上的螺栓全部插入，再按对角方向逐一拧紧，特别注意每条螺栓不要一次拧紧，而是按对角旋转进行。
（5） 安装母线筒时，应先吊起母线筒的一端，再将另一端垫平，使之平移对接，两组母线的汇合处装有伸缩节，其具体安装要求及调整方法符合生产厂家规定。
（6） 母管与出线套管连接前，应先进行套管永久支撑构架的安装。由于户外灰尘大，接口前，接头部分的孔应用胶纸封好，驳接时才撕掉。户外湿度较大，应注意防潮。
（7） 驳接母管时，应一边接母管，一边设置临时支撑或永久性支撑构架，以免因自身重力引起母管变形。
（8） 母管内膛作业时，必须由专门指定人员完成，作业时必须戴好帽子、口罩、穿无扣连体工作服，所用工具须记录，工作完毕后再清点，防止遗留在膛内。
（9） 连接插件的触头中心应对准插口，不得卡阻，插入深度应符合规定。
（10） 内膛作业完毕封闭前，用吸尘器进行清理，以防头发、灰尘等细小杂物留在膛内。
（11） 每完成一次性对接工作，都必须随时测量对接后的接触电阻值，如不合格必须返工，并随时检查对接后的相位是否正确。
6、 气体的密封。
（1） 检查“O”形密封槽和法兰表面有无刻痕、凹印、污物等，在涂密封胶前，用溶剂将其清洗干净，并充分干燥。所用溶剂应满足以下要求：环氧树脂用无水乙醇清洗，金属件用稀释剂清洗。
（2） 使用的密封胶应是能防水、防腐的 KE-44RTV-W 或 KE-45RTV-W 型，使用前应先在接管口开一小斜口，然后将接管口连接到密封胶管上。
（3） 在密封槽底靠外侧的角上涂一层密封胶，靠气体内侧不能涂有密封胶，应注意密封胶不得与其他任何型号的溶剂混合使用。
（4） 均匀抹平密封胶面，使槽底靠外部的角上都布满密封胶。
（5） 检查专用“O”形密封胶垫是否有损伤与污物，用无水乙醇清洗干净，然后将它放入槽内靠近外部的区域。
（6） 在“O”形密封胶垫与密封槽靠外侧顶部的接触处涂一层密封胶，用手将胶面均匀抹平，将多余的胶抹到槽的外法兰面上。
（7） 在“O”形密封胶垫至外部边缘的法兰面上均匀涂一层约 1mm 厚的密封胶，注意法兰的连接必须在涂胶后的 1h 内完成。连接后应将多余的清理干净。
（8） 确认元件内部没有任何异物即可进行驳接。
（9） 电压互感器的安装需在交流耐压试验后进行；避雷器安装需在工频耐压后进行。
（10） 对照安装图进行接地开关操动机构的连接，通过调节连杆，使得制动间隙在允许的范围内（2～8mm）。
（11） 在断路器单元、母管全部装好后，即可开始抽真空、充气。抽真空与充气应按生产厂家提供的程序进行。
7、 密封室抽真空程序。
（1） 抽真空前，检查所有气室防爆膜应无损坏；所有打开气室内的吸附剂必须更换。
（2） 打开 GIS 气体密封室的进气阀门盖子。
（3） 把软皮管接头连接到进气阀门上。
（4） 启动真空泵，并打开管路的阀门。
（5） 抽真空过程中每隔 10min 观察一次真空表的读数，看指针是否有持续下降。如指针持续下降，表明有泄漏点，必须及时处理。监视真空表读数达到 133.3Pa 时，继续抽真空 30min，停 4h不低于 133.3Pa，再抽 2h 后可充气。
（6） 关闭 GIS 密封室的进气阀门，停止真空泵。
（7） 拆除软皮管。
8、SF6气体充注程序。
（1） 检查证实 GIS 密封室的进气阀门关闭。
（2） 打开 GIS 密封室的进气阀门盖子。
（3） 连接安全阀门及接头到 GIS 密封室的进气阀门上。
（4） 把接头、SF6气体调节装置、尼龙软管连接到气体钢瓶上。
（5） 打开 SF6气体钢瓶阀门，然后慢慢地按顺时针方向转动调节装置手柄，使 SF6气体把软管里的空气赶出。
（6） 把尼龙软管连接到安全阀门上。
（7） 打开 GIS 密封室的进气阀门，并调整 SF6气体调节装置的手柄，对 GIS 密封室进行充气。
（8） 获得准确压力后，关闭 SF6气体钢瓶阀门，关闭 GIS 密封室阀门，并拆除尼龙软管。
（9） 除生产厂家有特别说明外，SF6气体密封室都应先抽真空后充 SF6气体，抽真空过程中如真空泵突然停止，应立即关闭有关阀门，并检查确定真空泵的空气是否回流至胶管或 SF6气体密封室。
9、充气完成 8h 后，可采用局部包扎法进行气体检漏。用透明塑料布和胶带将 GIS 所有的对接口（包括密度继电器、充气口、接地开关轴封、地线封盖、电力电缆接头等）包扎严密。包扎 24h 后进行定量检测，SF6气体泄漏量应符合要求。
10、 部件螺栓的连接应按厂家提供的力矩值进行紧固；在抽真空前必须把设备基础槽钢跟预埋件焊
接牢靠。
11、 待调整好各支架的中心、位置、高度后，可对照生产厂家图纸进行地脚螺丝的安装与设备接地的工作。
12、 在组件安装过程中，可同时进行就地控制箱就位，电缆的敷设、接线，设备的调试等工作。
三、变电站GIS设备调试技术要点
（一）元件检查
1、 测量分、合闸线圈的绝缘电阻和直流电阻，用 500V 绝缘电阻表分别测量分闸线圈和合闸线圈对地的绝缘电阻，要求不低于 10MW，用万用表或单臂电桥分别测量分闸线圈和合闸线圈的直流电阻。
2、 储能电机检查。用 500V 绝缘电阻表测量电机的绝缘电阻；检查储能电机额定电压与设计相符；通入电机额定的电源，检查电机运转是否正常和储能机构工作是否正常。
（二）主导电回路绝缘电阻测量
1、测量断路器导电回路对地及断口间的绝缘电阻，断路器在合闸状态，分别测量每相导电回路对地的绝缘电阻；在分闸状态测量各断口之间的绝缘电阻。
2、测试时要求用专用测试导线。
（三）测量每相导电回路的直流电阻.
1、 用大电流回路电阻测试仪分别测量每相导电回路的直流电阻。
2、回路电阻测试仪要求可靠接地，通过专用引线和断路器可靠连接，电压测量线应在电流输出线内侧。
3、 测量时电流要求不小于 100A。测量读数要求在稳定数值时开始读数。
4、 测量完毕要求待测试仪放电完才能断开测试回路。
5、 要求测试结果符合产品技术规范，测试时必须记录当时环境温度，以进行电阻值的换算。
（四）断路器的特性试验，
1、用高压开关特性测试仪分别测量断路器的分、合闸时间、弹跳时间及同期性，将试验仪器可靠接地。
2、 测量时要求电源电压及气压都在额定条件。
3、 合闸过程中断路器弹跳时间在 40.5kV 以上不大于 3ms，40.5kV 以下不大于 2ms。
4、 分、合闸时间测试实际数据应符合产品技术条件的规定。
5、 测量操动机构的电气特性。调节断路器控制回路电压，在 85％～110％Un情况下断路器能可靠的分、合，在 65％Un情况下断路器能可靠地分开，在 30％Un情况下断路器不能分、合。
（五） 交流耐压试验
用试验变压器、调压器组成一个高压交流回路作为高压交流电源，分别对断路器每相的合闸状态对地、分闸状态断口间进行耐压试验（具体试验方法见特殊性试验交流耐压试验部分）。
（六） 质量控制措施
1、测量断路器主触头的分、合闸时间，测量分、合闸的同期性，测量合闸过程中触头接触后的弹跳时间。
2、测量绝缘拉杆的绝缘电阻值，不应低于 1200MW。
3、 测量每相导电回路的电阻值应符合产品技术条件的规定。
4、 交流耐压试验。应在断路器合闸及分闸状态下进行交流耐压试验；当在合闸状态下进行时，试验电压应符合表 7-1 的规定；当在分闸状态下进行时，真空灭弧室断口间的试验电压应符合产品技术条件的规定，试验中不应发生贯穿性放电。
合闸状态下进行交流耐压时的试验电压
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5、 测量断路器主触头的分、合闸时间，测量分、合闸的同期性，测量合闸过程中触头接触后的弹跳时间。
6、合闸过程中触头接触后的弹跳时间：40.5kV 以下断路器不应大于 2ms；40.5kV 及以上断路器不应大于 3ms。
7、 测量应在断路器额定操作电压及液压条件下进行。
8、 实测数值应符合产品技术条件的规定。
9、测量分、合闸线圈及合闸接触器线圈的绝缘电阻值，不应低于 10MW；直流电阻值与产品出厂试验值相比应无明显差别。
10、 断路器操动机构的试验，应符合下列规定：
（1） 合闸操作的操作电压在 85％～110％Un时操动机构应可靠动作。
（2） 分闸操作的操作电压在大于 65％Un时，应可靠地分闸；当小于 30％Un时，不应分闸。
结语
综上所述，不难看出，在新时代，我国变电站的发展也呈现出新的特点，面临新的机遇和挑战。GIS设备是变电站的核心设备之一，它确保变电站能够可靠运行的重要保障。在进行变电站GIS设备的安装时，要先做好相应的准备工作，而后再进行法兰的连接、气室的充气，同时还要对相关设备、零件等的连接情况进行有效的检查，确保其符合相应的安装规范和质量要求；在进行变电站的GIS设备调试时，要重点对其的一次回路直流电阻、气密性、耐压状况等进行逐一的确认和有效的落实，确保变电站的GIS设备处于良好的运行状态，进一步提高变电站运行的安全性、稳定性。
参考文献：
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