GIS组合设备施工工法.docx

GIS组合电器安装技术
QJ/13J01-011-2012

中国化学工程第十三建设有限公司
二0一二年十一月

GIS组合电器安装技术
QJ/13J01-011-2012

1：前言
随着我国电力行业科学技术不断的发展和创新，GIS气体绝缘组合电器已经广泛的出现在各电压等级变电站安装工程中；GIS是气体绝缘全封闭组合电器的英文缩写，是进几年发展起来的高、紧、尖输变电设备，改设备技术先进，维护工作量小，运行可靠性高。GIS设备发展速度非常快，从开始的几千伏等级已经发展至110KV、220KV、500KV、750KV等级，我国GIS设备正在向高电压设备的主流方向发展，山东茌平信发项目是我分公司施工的首个110kV大型室内GIS组合电器变电站，它已经代替了传统施工变电项目的露天裸导线，利用空气绝缘。
2：工法特点
（1）结构小型化：采用性能卓越的气体作绝缘和灭弧介质，大幅度缩小配电装置所占的空间。
（2）可靠性高：带电部分全部封闭于惰性气体SF6中，与盐雾、积尘、积雪等外部影响隔离，减少了绝缘事故；内部结构简单，机械故障机会减少，大大提高了运行的可靠性。此外还具有优良的抗地震能力。
（3）安全性好：带电部分密封于接地的金属壳内，因而无触点危险；SF6气体为惰性气体，所以无火灾危险；气压低，爆炸危险性小。
（4）杜绝了对外部的不利影响：因带电部分全封闭在金属壳体内，对电磁和静电实现屏蔽，不会产生噪音和无线电干扰问题等。
（5）安装周期短：由于结构小型化，可以在制造厂实现整机装配，实验合格后，以单元和整个间隔的形式运到现场，因此可以缩短现场安装的工期。
（6）检修周期长，运行维护工作量小：因结构布置合理，灭弧系统先进，延长了检修周期，提高了产品的使用寿命。又由于其结构的小型化，安装位置距地面近，使维护更方便。检修周期为常规的5-10倍，几乎在使用寿命内不需要检修。
（7）安装调试容易：GIS设备在制造厂内经过组装密封，采用单元整体运输，现场只需要整体安装和调试。
3：适用范围
本技术由于具有操作安全性、可靠性高、使用寿命长、噪音小、全封闭等特点，所以适用于110KV、220KV、500KV、750KV等等级的高压、超高压变配电站等。
4：技术原理
GIS把断路器、隔离开关、电流互感器及电压互感器、母线、避雷器、电缆终端盒、接地开关等元件，按电气主接线的要求，依次连接组合成一个整顿秩序体，并且全封闭余接地的金属压力封闭外壳中，壳体内充以高于大气压绝缘气体（通常为SF6气体），作为绝缘和灭弧介质，壳内充以0.3～0.4Mpa的六氟化硫气体，保证对地、相间以及断口间的可靠绝缘，从而取代以前变配电站以裸导线连接各种电气设备而利用空气作为绝缘的方法。
5：技术流程及操作要点
（1）：GIS设备安装技术流程
施工技术准备，施工器具准备，施工消耗材料准备，施工用气体准备，劳保用品准备

开 始

熟悉施工图纸与技术措施

设备运输

验收土建混凝土基础尺寸

设备检查与验收

基础划线

断路器就位

GIS元件拼装

出线套管吊装

抽真空与初充气
接地线安装

密度计核验
地脚螺栓紧固

密度计与防燥筒安装
更换吸附剂

充SF6气体至最终压力

检 漏

元件现场测试

SF6气体含水量测试

接地控制柜安装

GIS本体电缆敷设
高压耐压实验

CT与避雷器安装

二次线连接

控制回路的核查与调试

主变压器套管连接

清理外壳与补漆

试操作

验 收

试运行

（2）:施工准备
2.1熟悉安装图纸，了解安装位置，核对安装尺寸。
2.2土建工作已结束，土建预留埋件位置及尺寸、基础标高达到安装要求，并已办理验收交接签证。
2.3设备存放区域已准备妥当。
2.4现场清理工作，安装前在户外存放设备应确保在恶劣天气下免受洪水、粉尘的污染。GIS安装时必须避免各种形式的污染，户外安装应有防尘、防潮措施，空气湿度≤80％。
2.5工具设备，安装所需场所设备及工具准备齐全。
2.6 GIS组合电器基础及预埋槽钢的水平误差，不应超过产品的技术规定。
（3）：设备开箱检查
3.1开箱检查完毕写出检查纪要备查；
3.2核对GIS型号符合设计要求；
3.3 GIS各部件、备件及专用工具应齐全无锈蚀和损伤变形；
3.4瓷件表面光滑，无裂纹，铸件无砂眼；
3.5随机资料要齐全。
（4）：GIS设备检查
4.1组合电器元件所有部件的完整性：组合元件及附件，齐全，无损伤、锈蚀。
4.2绝缘部件，清洁，无受潮、无变形。
4.3元件接线端子及载流部分，光洁，无锈蚀。
4.4紧固螺栓，齐全，无松动。
4.5接地引线，无锈蚀、损伤，且接地引线型号、规格等符合设计要求。
4.6母线及气室筒内壁，平整，无毛刺及无油污。
（5） SF6气体充注前检查
5.1充气前充气设备及管路检查，洁净，无水分、油污；管路连接部分无渗漏。
5.2充气前断路器内部真空度，符合制造厂的产品技术规定。
5.3密度继电器，报警、闭锁压力值按制造厂规定整定，并且是经过出厂检验合格的。
5.4紧固螺栓要齐全，不松动；密封要良好，对每一充气运输部件都要进行气压检查，如发现问题立即进行返修。
（6）验收土建混凝土基础尺寸技术要求
6.1 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.
6.2每间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。
6.3 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。
（7） GIS设备安装
7.1 GIS基础支架安装
7.2支架外观检查，无机械损伤
7.3支架安装，固定螺栓牢固、接地良好、防腐层完整，安装时，按基础图确定好位置。
（8）断路器安装
8.1断路器为单压吹气式、单断口、SF6气体绝缘。
8.2断路器能实现远方、就地的单相或三相合分及自动重合闸等操作。
8.3断路器在GIS的主母线及母线隔离开关就位后，再安装断路器。
8.4断路器安装顺序 ：用起重机将断路器吊起，并缓慢向CT移动，待确认三相导体均已正确插入断路器的梅花触头且O型圈正确地装于密封槽内后，使断路器的侧口法兰与CT内屏蔽法兰靠上，并用螺栓联接，将机构箱固定于底架之上。
（9）隔离开关安装
9.1隔离开关由三个标准装配单元组成，并且配有一台气动、电动或弹簧操动机构。
9.2隔离开关的所有带电部件（如动、静触头等）均安装在金属壳体中，隔离开关具有一套分、合闸装置，由气动、电动或弹簧操动机构进行操作。
9.3装在壳体中的隔离开关动触头是经过绝缘棒及密封轴伸出来经过连接机构与操动机构连接，每一壳体中充有一定压力的SF6气体，在采用气动操动机构时，操作用气与断路器及接地开关用的压缩空气来自同一气源。
（10）电流互感器安装
10.1电流互感器切勿在打开二次绕组的情况下操作，这样会引起导致飞弧的高空载电压，不使用铁芯的绕组必须短路。
10.2因为是纯静态元件，电流互感器不需要任何维修。
（11）阀门安装
阀门用于SF6气体填充、清空和隔间的充满，以及检查气体的质量(湿度、酸度、纯度等等)
（12）SF6气体密度监控器安装
SF6气体密度监控器采用表计合一的结构，表计内部装双金属片进行温度补偿，能直观监视气压变化（—20℃～60℃范围内，误差为2.5%，可以不必修正环境温度对SF6气压的影响，直接充入额定气压的SF6气体）。
（13）吸附剂
13.1吸附剂用于去除SF6和其分解气态产物中的水分。
13.2吸附剂在存储期间须加外包装，以免存储时吸收水分。
13.3吸附剂必须在每次打开SF6气体外壳后予以更换。
（14）可伸缩外壳
伸缩节可以吸收因温度变化及结构和安装误差引起的导体应力变化。正常情况下，伸缩节的寿命达到伸缩循环次数为10000次，伸缩节沿轴内的伸缩范围具体的可以参考产品的技术文件。（一般为水平：±5mm/m、垂直: ±3mm/m）。
（15）GIS中SF6气体
15．1隔室
其外壳充填SF6气体的GIS分成几个气体密封隔室。这样的安排有几个好处：
15.2如果电站，一个单元间隔要更改或一个部件要取代，整个电站不需要排气，不受影响的气室可以保持在SF6的压力下，电站的一些部分可以保持供电。
15.3万一SF6泄漏，只有一个气室受影响，并且泄漏能很方便地被检测出。每个隔室都备有一个压力开关。
15.4一般的内部故障不会影响到相邻的气室。
15.5GIS中SF6气体压力应符合产品的技术文件的要求。
（16）GIS导线连接及接地
16.1导线连接
16.1.1用钢丝刷将接线板的接触面刷出金属光亮并略微打毛，清理干净，薄薄涂一层导电膏；
16.1.2螺栓紧固可靠，力矩符合要求；
16.1.3导线连接后不应使端子受额外应力；
16.1.4设备线夹和充气套管上部端子连接时放在端子的上方，和下部端子连接时放在端子的下方。
16.2接地
16.2.11GIS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。
16.2.2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。
（17）GIS气体检查调整
17.1、GIS系统SF6气体的微水检测
设备安装前、安装过程中及安装后都需测试SF6气体的含水量。若任何过程中测试的SF6气体含水量超过规范标准及设备厂家技术要求或国家标准《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》——GB50150-2006的规定，都需对SF6气体进行处理，处理合格后方可进行下一道工序施工。SF6气体的含水量的测试及处理工作应由专业人员进行。
17.2抽真空
17.2.1在每一气隔安装完成后，要立即加装吸附剂并抽查真空，进行真空检漏。
17.2.2将处理过的吸附剂（吸附剂重量一般为气体重量的10％）尽快装入需要充气的气隔中密封，并在一小时内对气隔进行抽真空处理。
附：吸附剂干燥处理方法：用细铜网折成袋状，将吸附剂装入铜网袋放入恒温箱进行干燥，温度为200度保温4小时以上。
17.2.3将要抽真空的GIS间隔气隔单元的气路管路按单元气隔直接用密度表监视，抽真空至133Pa(即1mmHg)以后,让真空泵继续运转30min 以上,以减少壳体内的潮气。
17.2.4抽完真空后，关闭供气阀门，测量气体间隔的真空度；放置4h后的真空度不得超过133pa；如真空度下降133Pa以上，要重新抽真空到133Pa以下，并继续抽真空30min，然后重复真空泄漏检查，以确定是存在有漏气点还是存在水分。
（18） 充入SF6气体——(GIS充气由厂家技术人员在现场指导)
18.1首先排除气体管路中的空气，然后按照SF6压力温度特性给各个气室充气至额定值。可以用SF6气瓶直接充气，也可以通过回收装置进行充气。
18.2壳体内充SF6气体至额定气压，检查密度继电器界值开关。
18.3稳定12小时后，检查间隔内压力。
18.4检查现场组件的密封性。
18.5稳定3-8天后，测量SF6的湿度。
（19）SF6气体泄漏试验
在装配现场用塑料薄膜将壳体上法兰连接部位包封起来，充入额定压力的SF6气体搁置4h以上，用SF6检测仪测量包容区内SF6含量，检漏仪测量单位为ppm（V/V）。
判定标准：年漏气率小于1%。
漏气量 Q=（V1×M/T）×10-6
年漏气率q=365×24×Q×100/(P+1.03)•V2
其中：Q—漏气量，1/h;
V1—被检查设备和塑料薄膜之间的体积1；
M—气体检漏仪读数，ppm；
T—塑料薄膜包装时间，h;
q—年漏气率；
P—额定气压，kg/cm2
V2—气室体积，1；
（20）SF6含水量检查
20.1新鲜SF6气体中的含水量标准要求应不大于15ppm（重量比）（相当于体积比为120ppm）。
20.2设备内SF6气体的含水量应在气体充入48h后进行测量。
20.3判定标准：断路器气室：应小于150ppm（V/V）；其它气室：应小于250ppm（V/V）。
（21）开关设备操作的检查
21.1用肉眼检查隔离开关和接地开关工作的完整性：运动处的标记、位置指示器。
21.2只能用填充了额定相对压力的SF6气体的开关设备对断路器进行操作。
21.3检查铭牌上的速率是否与图纸上一致。
21.4通过电流互感器二次终端之间及其对外壳之间施加2500V，来检查绝缘程度，绝缘电阻要符合规范要求。
21.5检查电压互感器一次绕组对地、一次绕组对二次绕组和二次绕组对地的绝缘电阻。
（22）GIS试验
GIS实验包括主回路电阻测量、主回路的交流耐压试验、密封试验、SF6气体微水含量、密闭式组合电器内各元件的试验、组合电器的操动试验以及气体密度继电器、压力表和动作阀的检查试验等。
具体试验项目按照规范及产品技术文件的要求进行。
（23）主回路电阻试验
GIS各元件安装完成后，一般在抽真空充SF6气体之前进行主回路电阻测量。测量主回路电阻，可以检查主回路中的联结和触头接触情况。应采用直流降压测量，测试电流不小于100A，测试结果不应超过产品技术文件规定值的1.2倍。若GIS有进出线套管，可利用进出线套管注入测量电流进行测量。若GIS接地开关导电杆于外壳绝缘，引到金属外壳的外部以后再接地，测量时可将活动接地片打开，利用回路上的两组接地开关导电杆关合到测量回路上进行测量。若接地开关导电杆与外壳不能绝缘分隔时，可先测量导体与外壳的并联电阻R0和外壳的直流电阻R1，然后按下式换算回路电阻R
在GIS母线较长间隔较多，并且有多路进出线的情况下，应尽可能分段测量，以便有效地找到缺陷的部位。现场测量的数据应与出厂实验数据比较，当被测回路各相长度相同时，测得的各相数据应相同或接近。当被测回路各相长度相同时，测量的各相数据应不大于三相平均值的正负10％。
基于直流压降时，可采用直流电源、分流器和毫伏表测量回路电阻，也可采用回路电阻测试仪来进行测量。二者基本原理一致，测量时应注意接线的方式带来的误差，电压测量线应在电流输出线的内侧，且电压测量线应接在被测回路正确的位置，否则将产生较大的测量误差。
（24）GIS的检漏及SF6的微水检测
真空检漏通过后，本气隔充入额定压力的SF6气体。充气24 h后，用灵敏度不低于1×10-6(体积比)的检漏仪对各气室密封部位、管道接头等处进行检测。
（25）检漏
关闭设备上所有进气阀门，24小时后，慢慢逐一打开、关上被检气室A、B、C三相气室阀门，观察密度表，三相能否保持平衡并做好记录。对拼装好并充气的组合电器各法兰面阀门接口用塑料膜包好，两头用布带扎紧。24小时后用检漏仪从塑料膜底部测三点值。每点不超过10PPm，并做记录。合格后可对各气室进行微水测试。
（26）微水测试
各气隔SF6水分含量的测量应在封闭式组合电器充气48 h后进行。有电弧分解的隔室，微量水含量应小于150mg/L，无电弧分解的隔室，微量水含量应小于500mg/L。注意，各气室的额定充气压力不低于额定压力。对整体密封发运的可直接测试，对拼装的应充好气后48小时后进行测试。测微水时应把接头密封好，按说明书调节气浮，打开被测气室阀门，对测量管路冲洗半小时以上，方可按动测量指示，等数值不再下降即可读数。
（27）GIS现场交流耐压试验
27.1、被试品要求
GIS应完全安装好，SF6气体充气到额定密度，已完成主回路电阻测量、各元件实验以及SF6气体微水含量和检漏实验。所有电流互感器二次绕组断路接地，电压互感器二次绕组并接地。
交流耐压实验前，应将高压电缆、架空线和GIS隔离开来；
电力变压器和大多数电磁式电压互感器（若采用调频式串联谐振耐压实验装置，实验回路经频率计算不会引起磁饱和，且耐压标准一样，也可以与主回路一起做耐压）
避雷器和保护火花间隙。
27.2、实验电压的加压方法
实验电压应施加到每相导体和外壳之间，每次一相，其他非试相的导体应与接地的外壳相连，实验电压一般由进出线套管加进去，实验过程中应使GIS每个部件都至少施加一次实验电压，同时，为避免在同一部位多次承受电压而导致绝缘老化，实验电压应尽能分别由几个部位施加。现场一般仅做相对地交流耐压，如果断路器和隔离开关的端口在运输、安装过程中受到损坏，或已经解体，工做断口交流耐压，耐压值与相对地交流耐压值取同一数值。
27.3、交流耐压程序
GIS现场交流耐压实验的第一阶段是“老练净化”，其目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒或非导电微粒。这些微粒可能是由于安装时带入而清理不净，或是多次操作后产生金属碎屑。“老练净化”可使可能存在的导电微粒移动到低电场区或微粒陷阱中烧蚀电极表面的毛刺，使其不再对绝缘起危害作用。
第二阶段是耐压实验，即在“老练净化”过程结束后进行耐压实验，时间为1min.
27.4 GIS的元件试验及其它试验均按照产品的技术文件以及规范的要求进行。在此不做详细讲述。
6：材料与设备
GIS组合设备安装使用机械设备一览表
1
吊车
10T
台
1
2
叉车
5T
台
1
3
SF6气体回手车

台
1
4
SF6气体检验仪

台
1
5
电焊机
300A
台
1台或多台
6
绝缘人字梯
4米或多米
张
1
7
力矩扳手

套
2套或几台
8
撬杠

把
1把或几把
9
水平尺
600mm
把
2
10
气焊工具

套
1
11
锤球

个
2
12
手搓
2”
把
2
13
吊绳
5米左右
付
2
14
U型环
5T
个
4
15
锯工

把
2
16
安全带

条
多条
17
直角尺

把
2
18
精准仪

把
1
其他材料：氧气、乙炔、电源、焊条、水、手套等
7：质量控制
7.1施工工程中严格执行下述国家施工规范
7.1.1《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》GB50147-2010
7.1.2《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002
7.1.3《建筑工程施工质量验收同一标准》GB50300-2002
7.1.4《高压电器设备调试试验标准规范》
GB50150-2006
7.1.5《电气装置安装高压电器施工及验收规范》
GB147-90
7.1.6《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》
GB50168-2006
7.1.7《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-92
7.1.8《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》 GB50171-92
7.1.9《电气装置安装35KV及以下架空电力线路施工及验收规范》GB50173-92
7.1.10《电气装置安装工程电力变流设备施工及验收规范》GB50255-96
7.1.11《建筑电气工程施工质量验收规范》
GB50303-2002
7.1.12《建筑电气工程施工质量验收规范条文说明》GB50303-2002
7.1.13《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
GB50150-91
7.2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》。
7.3施工用材料产品合格证书完整齐全。
7.4试验报告完整齐全。
8：安全措施
8.1危险因素辨识与控制表
序
号
工艺流程涉及
作业活动
安全风险
情况分析
预防措施

1
施工准备：
1）附件开箱
2）运输倒运
1）为正确使用工器具扎伤手脚
2）吊装锁具不合格
施工人员正确使用工器具，用力均匀，按开启标志开箱；开箱后及时清除包装木板等材料，防止扎伤手脚。
所有吊装用索具必须经检验合格，并在其有效期内使用；附件运输倒运过程应封车，并沿途有人监护。

2

GIS就位对口
1）筒体内遗留杂物
所使用工器具应检查完好，无脱落件。
2)风沙雨雪
选择良好天气，采取防风沙措施，避免杂物污染设备。

3）瓷件损伤
① 严禁大起大落，起吊附件应匀速缓慢。使用吊装带吊装套管等瓷件。
2、套管螺栓紧固时，注意工具不要碰伤附件，螺栓应均匀紧固。

4）工具小附件跌在本体内
①所有工具应系好白布带，安装时将白布带绑在手腕上。
②本体顶部临时拆下的法兰、盖板应盖上，在拆开装附件时，注意螺栓其它附件不要掉入本体内。
③对工具上有可能跌落的附件，使用前采取相应措施。

5）高空坠落
①安装用脚手架应搭设合格并经验收
②高空作业应扎好安全带
③工作人员应穿防滑、防油、干净布鞋设备上的油迹随时擦干净。

引起火灾
①设备现场严禁烟火，拉上警戒绳，无关人员不得入内，并设专人监护。
②清除周围易燃杂物，不能清除的采取可靠的隔离措施。
③配置足量的消防器材
8. 2安全注意事项
8.2.1参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。
8.2.2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。
8.2.3吊装用索具必须经检验合格，并在有效期内使用。
8.2.4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。
8.2.5GIS就位过程中，要统一指挥，用力均匀，严禁挤伤、压伤。
8.2.6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。
8.2.7安全使用工器具必须登记并做好借还记录。
8.2.8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。
8.2.9高空作业必须扎号安全带，设备本体上要及时清理干净。
8.2.10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火警示标志。
8.2.11工作现场应设置防火器材，并有防雨、防风沙措施。
8.2.12所有工作人员服从指挥，不得擅自离岗，发现问题及时汇报。
9：环保措施
9.1含油的棉纱破布、白布等废弃物应及时回收，集中存放，严禁焚烧。
9.2开箱后的包装箱应及时送到可回收物对方点，散落的铁钉等及时清理。
9.3安装多余的零部件，如螺栓、法兰盘等应及时清理并分类保管

10：效益分析
10.1采用本工法取得了一定的经济效益。
10.2提高了劳动效率，工日消耗比定额减少三分之一。
10.3缩短了工期：原计划工期60天，实际只用了30天.
10.4工程合格率100%，被评为优质工程。
10.5 GIS设备比常规设备安装占地空间少实际空间的6.5%。
11：应用实例
工程名称
施工地点
开竣工时间
实物工作量
应用效果
山东茌平信发PVC项目110KV高压配电室
山东茌平
2009．3-2009.4
共16个间隔
节约30天

浙江中宁硅业有限公司110KV高压配电室
浙江衢州
2010.8-2010.9
共10个间距
节约28天
山东茌平信发PVC项目110KV高压配电室