官地500 kV GIS设备安装工艺探讨

戴 轩，刘唐贤

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610086）

官地500 kV GIS设备安装工艺探讨

戴 轩，刘唐贤

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610086）

GIS全称GAS-INSTULATED SWITCHGEAR，又名气体绝缘金属封闭开关设备，由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、氧化锌避雷器、母线、出线套管、伸缩节、支架及汇控柜等主要部件组成，是城网改造、大型发电厂、变电站的重要输变电设备。本文对官地水电站开关站500 kV GIS设备安装的程序、工艺方法及技术特性进行了详细介绍。

G IS设备安装；调整；对接；固定；检查

1 工程概况

官地水电站位于四川省凉山州西昌市与盐源县交界的雅砻江上，东距西昌市直线距离约40 km，是锦屏一、二级电站和二滩电站的中间梯级电站。

官地水电站共安装4台单机容量600 MW混流式机组，总装机容量2 400 MW，年平均发电量为111.29亿KW·h。官地水电站的开发任务主要是发电，在电力系统中与锦屏一级、二级水电站作为一组电源同步运行，在系统中担任调峰及调频任务。

官地水电站发电机额定电压20 kV，发电机通过IPB与主变压器低压侧连接，发电机-变压器采用单元接线，中间装设发电机出口断路器，主变压器中性点接地方式为直接接地。

主变压器高压侧与GIB段母线连接，并引上至主变洞500 kV高压电缆层与500 kV高压电缆连接。500kV高压电缆通过2条电缆竖井(高度约132m)和1条长约420 m和480 m的电缆出线平洞与地面GIS开关站连接。GIS开关站500 kV侧共4回进线和2回出线（不含一回预留回路），采用3串3/2断路器接线。2回出线至西昌500 kV变电站，输电距离约为44 km。

2 设备简介

官地水电站500 kVGIS为ZF15-550型六氟化硫封闭式组合电器。该组合电器以六氟化硫气体作为绝缘介质，其所有的导电部分均封闭在充以六氟化硫气体的罐体内。它具有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、配置灵活、维护简单、检修周期长等特点。包括9个断路器间隔、2个PT间隔、单相SF6管道母线（含主母线、联合单元分支母线、与主变连接分支母线、出线分支母线设备）、电压互感器、避雷器、隔离开关、接地开关等，以及全套配套设备如汇控柜、设备支架、500 kV电缆头、设备端子箱等附属设备的工地运输、就位、检查、安装，设备及设备间的所有电气连接 (包括控制及监测系统的连接)、设备接地端子与电站接地网的连接、气体管路安装和设备的调试、现场试验和试运行、设备工装制作等工作。

3 施工方案

3.1 施工流程

主要的施工工艺流程：施工准备→埋设GIS设备基础、清理安装场地→设备到货清点及检查、标出设备中心线等→断路器吊装、调整到位→附件及分支母线安装→主母线安装→出线分支母线及附近安装→SF6气体配管→检查GIS所有组件位置和连接→气室抽真空、去水分、充SF6气体→GIS接地安装→检查SF6气室微水含量→断路器、隔离开关检查、调整、试验→交流耐压试验→定修补油漆及外观检查。

3.2 安装条件

3.2.1 安装前厂房条件

1）全部安装场地的土建工程、通风工程、照明工程及装饰工程均已施工完毕并验收合格。

2）SF6开关设备房屋、建筑必须完工。

3）所有土建工作，诸如砖瓦工、油漆工、装配工、电工等工作必须完工。

4）各承包商所使用的工具、设备和安装材料必须移出开关装配间。

5）吊装设备必须安装、清理、测试完毕，并可进行操作。

6）安装之前，安装所需的照明、动力电源设备必须可靠使用。

7）提供一个可上锁的临近开关室（最好在开关室内）的封闭的储藏安装用工具、零部件的储藏间。

8）整个开关设备间必须彻底清洁和最大限度地减少灰尘。

9）排风系统良好。

3.2.2 装配期间的条件

1）GIS室及有关工作面的土建工作及装修工作已全部完工，并且已做好房屋的断水和窗户的防尘防风工作，地面的防尘也采取了有效措施。

2）配备可移动的电源盘（380 V、220 V），电源盘工作面可覆盖整个SF6开关设备。

3）安装过程中要服从所有的安全要求，现场应放置恰当的警示牌，以确保工作人员不陷入安装过程中可能存在的意外危险，进行安装的人员都应该知道。

4）在SF6开关装配期间禁止未经允许的人员进入开关厂房，特别是各部件连接期间。

5）进入开关装配厂房的出入口必须更换工作鞋，工作鞋不允许在室外穿着，参观人员进入开关厂房应戴鞋套。

6）开关装配厂房的出入口必须有专人进行监督，不符合穿戴要求的人员禁止进入开关厂房。

7）装配所用的工器具及零部件应由专人管理，每日进行清点，发现缺少应立即进行寻找。

8）装配期间严格做好户内的保温措施，应由专人记录每日的户内温度、湿度（温度在20℃左右、湿度小于80%）。

3.3 施工准备

1）资料的准备；

2）工器具的准备。

3.4 GIS设备安装

3.4.1 基础画线

550 kVGIS设备用封闭母线相连接，断路器为卧式布置在所有产品的最下方，断路器上方是电流互感器、隔离开关、母线和进出线的套管。以断路器为起点安装，由于GIS的母线很长，其误差是随着母线的增长而加大，所以在画线时就要准确。其画线误差不应超过±1 mm。

3.4.1.1 基础画线前的检查和测量

在安装前检查和测量首先对厂房进行全面检查，主要检查下列项目：

1）查地基位置是否正确；2）地面预埋件、地面的不平整度是否满足要求；3）母线支架位置、地沟、接地点等是否能满足安装要求；

4）测量预埋H钢的尺寸是否与图纸尺寸相符，各母线的穿墙口是否与图纸尺寸相符。

3.4.1.2 基础画线方法

在GIS室，以轴向中心线和纵向中心线依次排列各台断路器，画线时以断路器上方的盆式绝缘子和母线的中心尺寸作为画线的依据。具体画线步骤如下：

1）首先，按图纸尺寸画出装配厂房的中心线，如图1所示。

2）以厂房的中心线为基准，按图纸尺寸画出断路器的X轴尺寸（图中粗实线所示），并在X轴两端用符号作标记，此线为断路器X轴的基准线。

3）以断路器的X轴尺寸确定其Y轴尺寸，图中粗实线所示，并在Y轴两端用符号作标记，此线为断路器Y轴的基准线。

4）依据断路器X轴、Y轴的基准线画出断路器的X1线和YB、YC……及母线的中心线。

图1 GIS基础画线

3.4.2 断路器的就位安装

断路器的就位就是断路器本身的X轴、Y轴对正基础上的X轴、Y轴，使其误差值在规定的范围内。首先将断路器的包装盖板拆下。在地基基础上选取最高点做为找正时的参考点，其它的测量点用加垫片的方法进行调整，使其它点与此点等高。但要注意，垫片的高度控制在20±5 mm范围内。

3.4.3 互感器+隔离开关安装

1）测量回路电阻并做记录。

2）电流互感器特性试验完毕并做记录。

3）对照图纸检查单元的装配是否错误，安装时确认单元的安装方向，防爆膜安装位置，电流互感器出口的朝向。

4）法兰合拢后，用定位螺母定位后紧固螺栓，在吊起对接后的单元后导体从电流互感器下部装入，并采取措施防止导体脱落。

5）对接完毕用2根吊线将产品吊起，装在断路器盆式绝缘子出口处。

6）对接后使用工装垂下的线锤或在罐体上垂下线锤对安装单元进行找正，使两线锤到中心线的距离相等，若圆周有偏差，可松动电流互感器圆周螺母和压紧线圈的螺杆进行旋转，在旋转完毕后紧固螺母。

7）在每台相同的单元装配完成后，用铝合金尺放在需要进行下一步对接口的位置进行三相间的找正，保证三相出口在相同的位置。此项工作是非常有必要的，此工作可根据需要对断路器进行微调，避免在调整连杆的时候由于三相不在同一水平线而无法连接连杆。见图2所示。

图2 铝合金尺查看出口的平面度

3.4.4 斜拉母线安装

1）测量回路电阻并做记录。

2）对照图纸检查单元的装配是否错误，安装时确认单元的安装方向，防爆膜的位置。

3）吊起母线时注意带有母线出口位置的一端（A端）比另一端（B端）要低20 mm左右，在A端的对接面绝缘子螺杆处安装导向套，另一端可不装导向套。见图3所示。

4）由于母线是硬连接，在尺寸稍有偏差时只能旋转电流互感器没有母线出线一端（B端）圆周螺母或断路器B，断路器A原则上是不应该移动的，否则将影响母线的装配误差。

5）首先将A面合拢，然后再对接B面，法兰合拢后，用定位螺母定位后紧固螺栓。

图3 母线的对接方式

3.4.5 主母线及分支母线安装

1）先下后上的安装顺序安装主母线。

2）主母线的连接及安装。

3）将主母线在地上打开临时封堵盖，清扫干净。

4）将导电杆用特制的木横担托起，使导体与管母线保持同心度。

5）用透明塑料布将管母线的打开处罩起来。

6）为减少高空作业和加快施工进度，同时保证安装质量（在地面清洁管母线比在高空清洁效率高和较易保证清洁度），部分母线采取在地面予拼2～4节，然后使用2台桥机抬吊安装，通过手动葫芦进行调整。抬吊时两台桥机保持同步升降。

7）专用吊带，利用桥机将管母线水平吊起至安装位置（木支撑应缠绕防止掉木渣的透明胶带）。主母线的吊装见图4。

图4 主母线的吊装

8）组合管母线组装见图5，管母放置于母线运输小车上。

图5 母线吊装图

9）慢慢移动桥机将管母线行对接，将管母线中的导体插入触头一定长度时停止。

10）将管母线内部临时支撑导体的木制横担取出。11）用吸尘器将连接处仔细清扫。

12）利用特制的紧固夹将连接处的两个法兰面慢慢拉紧。

13）对称紧固4颗螺栓。

14）将管母线支撑架安装固定后移开桥机，将支撑架调整到设计规定的位置。

15）按规定力矩紧固管母线连接处的螺栓。

16）分支母线的安装大体上与主母线安装程序相似，不同之处在于竖直段的分支母线所用起吊工具和安装方法稍有不同，如安装出线分支母线，可采用50 t汽车吊配合使用手拉葫芦吊装，安装时的加固调整难度要大一些。

17）空气/SF6出线套管在安装过程吊装时，吊绳绑扎在瓷裙的哪一级厂家都有严格的规定。须在厂家技术人员的指导下进行。

3.4.6 瓷套管安装

瓷套管应在母线部分安装完成后进行安装。安装时要保证触头处可靠接触。吊装瓷套管时一定要小心，防止瓷套管碰伤。瓷套管上、下密封面要求进行可靠处理。

1）瓷套管放置在临时支架上。

2）装配接线板。

3）瓷套管吊装位置。

4）用吊车抬起瓷套管过程。

5）拆卸保护罩。

6）拆卸连接母线的保护罩。

7）瓷套管对接过程。

8）装配均压环。

3.4.7 电压互感器安装

安装前要注意检查VT内气压，因为VT单元在运输中内部充有0.02～0.03 MPa（20℃）SF6气体，连接时不要使其受到猛烈冲击。

取掉支持架，拆掉VT保护罩和GIS连接部位的试验盖板，把VT置于GIS连接部位下，并安放好O型圈。用起重机吊起VT，并缓缓插入与GIS连接的部位，连接完毕拧紧螺栓，置支持架于VT下面，并用垫铁填满其间隙。

3.4.8 避雷器安装

取掉支持架，拆掉避雷器保护罩和GIS连接部位的试验盖板,用起重机吊起避雷器，使避雷器连接部件水平移动靠近GIS本体连接部位，安放好O型圈。将避雷器缓缓插入与GIS连接部位，连接完毕，拧紧螺栓。将支架置于避雷器下面，并用垫铁填满其间隙。

3.4.9 设备加固

1）设备全部安装连接完毕，经全面检查无误后，按照厂家技术要求进行钻孔，清理干净孔洞。

2）装入埋头螺栓，调和好固化剂，将埋头螺栓孔洞填实固化。

3）清理多余固化剂，用破布擦净设备表面，使之清洁、干净。

4）用力矩扳手检查紧固螺栓。

3.4.10 设备接地及刷漆

1）所有设备安装完后，进行设备的接地、刷漆、补漆工作等。

2）设备的各接地点通过接地铜排、钻孔后再与预留接地扁铁进行连接紧固。所有接地点要规范整齐、方向一致。

3）铜排弯制用自制的平弯机进行，其弯制角度必须统一。

4）铜排与接地扁铁的连接需做过渡处理。5）预埋扁铁必须清扫干净后刷上黑色漆。6）主母线的端始处法兰面应刷上黄、绿、红相色漆以标明其相序。

7）所有设备及支架的外表油漆破损处应补上相同颜色的油漆。

3.4.11 GIS设备现场检查

虽然GIS设备有制造厂已做过各项严格的试验，在运输过程中包装严密，并充以0.03 MPa（20℃，表压）高纯氮气防潮。但由于GIS设备在制造厂不是整台做试验，而且GIS设备是拆开后运输，可能出现现场安装不当等问题。为了保证运行安全，需在现场做试验。

由于封闭式组合电器已在工厂调试完毕，因此现场不再进行机械尺寸的测量，只做机械操作和机械特性试验、主回路电阻测量、水分含量测量、密封试验和绝缘试验。

安装结束后，试验工作开始前，应进行下列检查：

1）地脚螺栓是否拧紧；

2）各部分联接螺栓是否拧紧；

3）各截止阀是否处于工作位置；

4）各种仪表指示是否正常；

5）接地线是否有效接地；

6）六氟化硫气体压力是否达到规定值。

另外，试验前应将CT二次引线短接，电压互感器中的连接导体拆除。

3.5 质量控制点及控制措施

1）官地水电站500 kV GIS开关站安装质量控制点及控制措施见表1。

表1 500 kV GIS开关站安装的质量控制点及控制措施

2）GIS设备螺栓螺母的紧固力矩和要求见表2。

表2 螺栓尺寸和力矩值的关系

3）先同时紧固法兰连接面2个对角的定位螺栓螺母，再同时紧固垂直方向的2个螺母，依次紧固剩余螺母之后，用力矩扳手紧固所有的螺母，最后检查所有螺母是否拧紧。确认紧固到对应力矩后，用红色油漆笔一个一个地在螺母与法兰上划出检查标记。

4 结束语

官地水电站已于2013年3月全部投产，正常工作至今。官地水电站500 kV GIS的的安装经验，为我国特大型水电站及地下厂房同类GIS设备安装提供了成功案例，为安装的程序、工艺方法及技术特性等提供了参考依据。

[1]新东北电气（沈阳）高压开关有限公司.官地550 kV GIS现场安装作业指导书[Z].

TV734.3

B

1672-5387（2017）01-0042-05

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.013

2016-07-05

戴 轩（1988-），男，助理工程师，从事工程管理工作。