岷江犍為航電樞紐工程GIS安裝及試驗要點

楊 杰

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 樂山 614400)

1 概 述

岷江犍為航電樞紐工程共安裝9臺燈泡貫流式水輪發電機組，單機容量為55.6MW，總裝機容量500MW。本工程220kV開關站布置在下游副廠房349.80m高程GIS室內，在副廠房337.80m高程布置5臺升壓變壓器，5臺變壓器呈一字形露天敞開式布置，變壓器高壓側通過油氣套管連接GIS母線引出至220kV開關站。220kV開關站裝設GIS設備，接線方式為雙母線接線，采用戶內GIS布置，架空出線，出線側電容式電壓互感器、避雷器敞開式布置。GIS設備共10個間隔，分別為1～5號主變進線間隔，兩個母聯間隔，一個母線設備間隔，兩個出線間隔(見圖1)。220kV GIS設備主要由斷路器(GCB)、隔離開關(GL)、接地開關(ES)、快速接地開關(FES)、電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)、避雷器(LA)、主母線及分支母線等組成(見圖2)。

圖2 GIS設備總體結構示意圖

2 主要安裝要點

GIS設備是一種精密產品，對GIS安裝的環境管理非常重要。安裝現場土建工作應已全部完成，安裝作業區域內地面干凈，無土建及其他施工交叉作業，孔洞及門窗做好封堵措施。設備安裝前應對作業區進行灰塵和濕度測量，測量時應分早、中、晚各測量一次，確認數據是否在允許范圍內，并記錄其結果。

2.1 防護措施

服裝：安裝連接作業之前，接觸內部部件的操作人員應穿防塵服裝。

專用工具：主電路安裝必須用潔凈的專用工具進行，安裝過程必須將它們與其他安裝部位安裝工具分開使用。

局部防塵措施：使用透明塑料制作大小合適的工作室對暴露的連接部件進行包裹。

戶外安裝防雨防潮：使用棚布搭建密封防雨棚。

2.2 基礎檢查

首先潔凈基礎平面，除去基礎型鋼上粘連的異物。清潔完成后檢查基礎型鋼，接地的位置、尺寸、端部、形狀等。測量基礎型鋼的水平高度，確認最高高度和最低高度的差是否在5mm以內并記錄其結果。水平高度差應按照如下要求控制：同一間隔內，a，b，c<3mm，且a+b<3mm；不同間隔內，a，b，c<5mm，且a+c<5mm(見圖3)。測量位置應取在各基礎型鋼間隔之間的中心線附近，并記錄各測量位置。

圖3 水平高度差示意圖

2.3 安裝順序

按照基礎圖用墨盒畫出基礎的中心線及間隔、母線中心線。根據配置圖選定第一個間隔進行就位，即最先就位安裝的間隔(基準間隔)，一般選擇中間間隔，由中間間隔向兩側安裝以減小累積誤差，本工程選擇1號主變間隔作為首個就位間隔。

第一個就位間隔基礎比其他間隔基礎要高，一般高2mm，否則應調整墊鐵高度，位置確認后，對間隔底座臨時焊接固定。

2.4 設備吊裝

GIS室內設備吊裝采用GIS室內12.5t電動葫蘆通過GIS室吊物孔從運輸車上吊裝至室內，室外設備及母線采用50t汽車式起重機吊裝至安裝平臺。GIS設備必須采用專用尼龍吊帶進行吊裝。

2.5 間隔本體安裝

按照地基確定的母線中心線(X軸)和間隔中心線(Y軸)調整間隔位置，使間隔底架上的X軸與基礎上的X軸畫線對齊，使間隔底架上的Y軸與基礎上的Y軸畫線對齊。根據圖紙要求將間隔本體吊運至標注在地基上的具體位置。再調整每臺間隔的X軸、Y軸方向，通過線錘校驗中心線把間隔本體移到規定的位置。安裝完成后，分別測量間隔筒體左右兩邊中心水平線上兩個端點距標準水平面的高度，通過插入調整墊片調整到圖紙要求距離。

2.6 母線對接

設備就位后從基準間隔向兩側進行主母線對接工作，將準備對接的間隔(定為甲間隔)移至距離基準間隔1m左右的位置(為減少開關移動中的摩擦力，可在基礎型鋼上表面涂覆適量潤滑油)。在母線筒法蘭面中心懸掛線錘(以正上方螺孔中心為準)，調整母線筒軸向中心與地面畫線X軸貼合，要求兩條母線中心分別與X1和X2軸重合。檢查基準間隔母線筒法蘭密封面，應無銹蝕、劃傷，檢查筒內壁，應無水珠等凝露，檢查內部導體，應無銹蝕、劃傷且固定良好。按照圖紙要求選擇合適的導體(按出廠時在導體包裝上做的標記找到屬于本筒內的三相導體及接觸座)，將導體及接觸座用無毛紙蘸酒精清潔干凈后，按圖紙要求和順序裝配到母線筒內。裝配完畢后，為確保內部件裝配的正確性，必須按ABC點分段測試導體接觸電阻，判定是否正常(見圖4)。

圖4 測試點

清理準備對接安裝的間隔(甲間隔)及安裝內部導體，測量甲間隔電阻?；鶞书g隔和甲間隔清理完畢后，用防塵罩保護。根據圖紙找出兩間隔之間的母線導體。檢查甲間隔母線筒兩端的法蘭一對水平螺孔距離底架下平面的高度H是否一致，如不一致需要首先將此高度H通過調整母線支座處墊片調整至相同且與圖紙標注尺寸相符。雙母線結構的需測量兩條母線筒的中心距，要與圖紙要求一致，調整間隔保持母線筒軸向中心線分別與X1和X2軸重合。

按吊點所示位置在基準間隔和甲間隔底架上安裝兩副夾具，夾具相距一定距離安裝于底架的兩端，并水平掛好兩副3t的手拉葫蘆，將手拉葫蘆收緊，對于距離較遠的其余間隔，手拉葫蘆可掛在焊接于底架側面的吊裝孔上。

按照圖紙要求挑選合適長度的導電桿，除去外包裝，檢查表面，應光滑無運輸磕碰及劃傷。將導體表面清擦干凈后入袋防塵備用。按要求在甲間隔的待對接母線筒法蘭面密封槽中裝配好密封圈并涂覆密封膠。

將挑選好的3根(雙母線為6根)導電桿，使用支撐工裝使其保持水平狀態，在插入接觸座的一端表面均勻涂抹一層導電膏，先將中間一相導體插入基準間隔觸座裝配內，再將離接觸面最遠的一相導體插入，最后將剩余一相導體插入甲間隔接觸座，導體插入到底后再向外拔出約10mm?？捎帽⊥该魉芰夏⒋龑涌谶M行臨時性保護，塑料膜沿待對接法蘭圓形圍繞，將密封面和導電桿圍裹在內部。

通過慢速收緊手拉葫蘆拖動甲間隔沿X軸向基準間隔靠攏，兩副手拉葫蘆的收緊速度盡量保持相等，速度低于10mm/s從而保證甲間隔不傾斜沿X軸移動。在甲間隔移動到兩對接面距離達到150mm時，停止拖動甲間隔，通過撬棍、千斤頂等調整甲間隔母線筒軸線與地面畫線X軸(雙母線還有X1軸)重合。

用水平儀檢查待對接的甲間隔母線法蘭高度與基準間隔的是否相等，略有差別的可在甲間隔底架下加墊片調整至相同高度。安排專人穿戴防護服、束發帽和手套后進入甲間隔母線筒內，將筒內三相導電桿向甲間隔方向拔出約60mm插入待對接的觸座裝配內，務必保證本側導電桿能夠完全插入導向套內，同時保證導電桿另一端不能與導向套脫離。將絕緣支撐工裝從母線筒內取出，注意不要刮蹭密封面及內部件。

開始收緊手拉葫蘆繼續拖動甲間隔，速度保持在5mm/s以下。筒內人員注意隨時通過輕微轉動三相導電桿確認在接下來的對接過程中不會出現別勁頂死現象，一旦發現有別勁或頂死現象應立即停止移動甲間隔。

拖動甲間隔至對接面間距縮小到10mm時停止移動，目測檢查兩對接面螺孔是否一一對正，應先將法蘭兩水平及下半圈的螺栓裝配就位。繼續拖動甲間隔將對接面合攏，先用扳手將水平中部兩處螺栓稍微收緊從而使法蘭面貼合住，然后再裝配上半圈螺栓，用力矩扳手對角依次緊固。

2.7 油氣套管連接

安裝前確保油氣套管氣室氣體排空，拆除油氣套管封裝蓋板，檢查密封面及罐體內部有無劃痕、磕碰等缺陷并清理干凈。根據圖紙選擇相應的電聯結，連接用的密封圈、標準件和導體，并對以上部件清理干凈。待現場施工對油氣套管內部裝配到位后，先安裝電聯結，殼體安裝密封圈后進行對接。待主變壓器及間隔本體耐壓試驗結束，確定油氣套管氣室氣體排空后，拆解油氣套管上側四通蓋板并清理密封面，然后拆卸四通上側屏蔽罩，安裝四通與油氣套管連接的導體，恢復屏蔽罩安裝(沉頭螺釘需涂抹螺紋緊固膠，按力矩要求進行緊固，去除緊固時產生的尖角毛刺)。清理油氣套管內腔，封裝四通蓋板。

2.8 電壓互感器與避雷器安裝

電壓互感器安裝及與母線連接參考母線和間隔本體安裝。由于避雷器上側沒有隔離斷口或可拆卸導體，需在GIS整體進行完耐壓試驗后才能安裝。

2.9 氣體作業

用廠家提供的SF6氣體回收充氣裝置按制造廠劃分的氣室逐一進行干燥處理。根據氣室容積大小抽真空處理時間一般在6～24h左右，用廠家供貨的真空表檢測，一般抽到真空度低于100Pa以下，然后停機檢查氣室的嚴密性，檢查氣室焊縫、連接法蘭、蓋板、防爆膜和箱體的泄漏情況，觀察是否有泄漏，各氣室的泄漏情況必須符合產品的技術規定。

真空干燥處理在主體設備安裝后進行，作業程序為：抽真空→充SF6氣體→氣體回收→抽真空→充SF6氣體。由于本工程戶外安裝母線較長，施工中應安裝完成一組就進行一組回路電阻的測量，并進行抽真空和充SF6氣體工作，防止導體內部進入潮氣。

3 主回路工頻耐壓試驗

本工程為新建項目，機組及發電電壓配電裝置、主變壓器等安裝和投運皆分階段進行，首批機組具備發電條件時GIS應能投入運行，即GIS室內所有間隔、兩段主母線、出線側所有設備應已安裝完成。根據工程總體進度規劃，5臺主變壓器安裝投運順序為：2號主變→3號主變→4號主變→5號主變→1號主變。首批機組投運前2號、3號主變已安裝調試完成，2號、3號主變高壓側相對應的GIS分支母線已安裝完成，剩余1號、4號、5號主變高壓側對應的GIS分支母線未安裝完成，在現場常規性試驗項目完成后進行的工頻耐壓試驗是本工程的難點。

受主變壓器安裝影響，GIS交流耐壓試驗分兩期進行：第一期為除1號主變、4號主變、5號主變高壓側分支母線及對應間隔部分開關刀閘外的全部GIS設備；第二期為1號主變、4號主變、5號主變高壓側分支母線及對應間隔部分開關刀閘。

根據系統主接線圖(見圖1)，GIS送出線路間隔為空氣套管(①、②)，GIS與主變連接處為油氣套管(③、④、⑤、⑥、⑦)，主變高壓側避雷器為GIS內罐式避雷器(⑧、⑨、⑩、、，與GIS主導體之間無可用于斷開的隔離刀閘)。

3.1 一期試驗

根據系統主接線圖(見圖1)，試驗前，提前拆除GIS送出線路間隔空氣套管(①、②)的引流線，并拉開至距離套管頂部大于3m的絕緣安全距離。提前拆除GIS與2號主變、3號主變連接的油氣套管(④、⑤)上方的插接導體，斷開GIS主導體與主變的連接，并在斷口處做好均壓屏蔽措施。交流耐壓試驗前，2號主變、3號主變高壓側罐式避雷器不進行安裝，待耐壓試驗通過后再安裝。確認所有GIS氣室充合格的SF6，氣體壓力為額定壓力，常規試驗完成，結果合格(氣體微水測試合格，GIS氣室均密封完好無泄漏，回路電阻合格)。所有的電流互感器二次端子全部短接接地，所有的電壓互感器二次端子必須開路且二次線圈單端接地。分合開關刀閘，切換至試驗狀態位置：合上GIS帶電范圍內所有斷路器；合上GIS帶電范圍內所有隔離刀閘；拉開GIS帶電范圍內所有接地刀閘；對應1號主變、4號主變、5號主變間隔，斷開間隔內斷路器，合上間隔內主變側接地刀閘(母線PT及避雷器參與第一階段老練試驗，之后退出并接地)。具體帶電范圍及開關刀閘狀態見圖5。圖5中，虛線框表示本次不帶電范圍，其余部分均為帶電范圍。

圖5 220kV GIS設備耐壓范圍及開關刀閘狀態示意圖(一期試驗)

在GIS一相空氣套管處(①或②)施加試驗電壓(另外兩相進行可靠接地)；零起升壓進行第一階段老練試驗；在第一階段老練試驗結束后，退出母線PT及避雷器并接地，繼續升高電壓進行第二階段的老練試驗；第二階段的老練試驗完成后，迅速均勻地將電壓升到耐壓值進行耐壓試驗；試驗最后1min，迅速將電壓降為零，在勵磁變高壓側掛上接地線，進行換相操作。待所有間隔通過交流耐壓試驗后，再安裝主變高壓側罐式避雷器。重復上述狀態，對避雷器進行帶運行電壓試驗。

3.2 二期試驗

試驗前，提前拆除GIS與1號主變、4號主變、5號主變連接的油氣套管(③、⑥、⑦)上方的插接導體，斷開GIS主導體與主變的連接，并在斷口處做好均壓屏蔽措施。交流耐壓試驗前，1號主變、4號主變、5號主變高壓側罐式避雷器不進行安裝，待耐壓試驗通過后再安裝。因二期試驗前GIS設備(除1號、4號、5號主變高壓側母線)已帶電運行，因此需提前在1號主變、4號主變、5號主變高壓側油氣套管斷口處安裝臨時試驗套管，用于GIS耐壓試驗電壓施加點(見圖6)。

圖6 現場臨時試驗套管安裝

確認所有GIS氣室充合格的SF6，氣體壓力為額定壓力，常規試驗完成，結果合格(氣體微水測試合格，GIS氣室均密封完好無泄漏，回路電阻合格)。被試范圍內所有的電流互感器二次端子全部短接接地，所有的電壓互感器二次端子必須開路且二次線圈單端接地。分合開關刀閘，切換至試驗狀態位置：對應1號主變、4號主變、5號主變間隔，斷開間隔內斷路器，合上間隔內主變側隔離刀閘，斷開間隔內母線側隔離刀閘，合上間隔內母線側接地刀閘，斷開間隔內主變側接地刀閘。具體帶電范圍及開關刀閘狀態見圖7。圖7中，虛線框表示本次帶電范圍，其余部分均為一期投運設備。

圖7 220kV GIS設備耐壓范圍及開關刀閘狀態示意圖(二期試驗)

在1號主變、4號主變、5號主變間隔其中一相的臨時試驗套管處施加試驗電壓；零起升壓進行第一階段老練試驗；在第一階段老練試驗結束后，繼續升高電壓進行第二階段的老練試驗；第二階段的老練試驗完成后，迅速均勻地將電壓升到耐壓值進行耐壓試驗；試驗最后1min，迅速將電壓降為零，在勵磁變高壓側掛上接地線，進行換相操作。待所有間隔通過交流耐壓試驗后，再安裝主變高壓側罐式避雷器。重復上述狀態，對避雷器進行帶運行電壓試驗。

4 結 語

岷江犍為航電樞紐工程GIS安裝具有間隔數量多、戶外母線線路長、試驗難度大等特點，戶外安裝受天氣影響較大，設備安裝及投運分階段進行增加了試驗難度。本工程所采用的工頻耐壓試驗方法經多方論證滿足試驗需求，但耐壓過程存在盲區。主變壓器高壓側油氣套管至斷口處(試驗前拆除插接導體部位)的這段導體無法參與工頻耐壓試驗，該段運行電壓為相電壓145kV，對該段采取的耐壓方法為在主變壓器進行長時感應耐壓試驗時帶該段一起進行試驗，試驗施加的最高電壓為247kV，高于該段導體運行電壓，試驗通過后可保證設備投運安全。