特高压换流站GIS安装过程中的问题研究

王永翔 黄 根 肖 敏 楼华锋

（1. 上海送变电工程有限公司，上海 200235；2. 国网上海市电力公司青浦供电公司，上海 201700）

随着我国特高压工程的不断建设，更高电压等级换流站建设的技术及安全等要求也越来越高。封闭式组合电器[1]（GIS）在特高压工程中应用非常广泛，但GIS设备安装过程的要求也越来越高。本文针对泰州特高压换流站中 1000kV GIS安装过程中需要注意的问题进行研究分析，通过对安装过程的工艺流程、安装环境、气室密封性等问题进行分析，并给出有了有效的解决办法。

1 工程概况

泰州±800kV换流站安装工程 1000kV交流配电装置采用双母线结构户外封闭式 SF6组合电器（GIS），额定电压1100kV，额定电流6300A（断路器、套管）、8000A（隔离开关、母线），采用3/2接线形式 。本文GIS由7个断路器间隔和2个预留间隔组成，一字型排列在整体板块上面。包括1个完整串、2个不完整串，进出线共计4条（至1#滤波器组分支、至2#滤波器组分支、至极1换流分支、至极2换流分支）。本次安装的1000kV GIS设备，体积大、单元重，工艺要求严、安装风险高，现场对接面多，工作量大，对现场安装的各方面要求都非常高，泰州换流站1000kV GIS概貌如图1所示。

图1 泰州换流站1000kV GIS概貌图

2 GIS安装工艺流程

特高压换流站[2-3]中的 GIS安装是整个工程中非常重要的部分，整个安装过程任务大，工艺要求严格，从安装前的准备，设备进场，以及安装环境要求，设备就位，正式安装，各设备密封处理，注入绝缘气体等，微水检测等，都是非常严格，特高压换流站1000kV GIS安装的工艺流程如图2所示。

图2 特高压换流站GIS安装的工艺流程图

3 GIS安装过程中的问题及解决措施

3.1 安装环境问题及解决措施

GIS与敞开式电器相比，具有占地面积小，占用空间少，不产生噪声或无线电干扰，运行安全可靠，维护工作量少，使用寿命长等优点[4]。为了使GIS的这些优点能充分发挥出来，与之相适应的安装环境就显得尤为重要。目前GIS设备安装的环境影响因素主要有温度、湿度和粉尘度，保持设备安装时的良好安装环境不但可以使GIS高效安全地运行，而且会使GIS设备的寿命达到预期设计的期限。但近几年来，我国大气雾霾污染严重，空气中的悬浮微小颗粒及粉尘在GIS安装过程中很容易进入设备体内以造成设备运行中产生局部放电等问题，有效地控制GIS安装环境就显得更为重要。表1给出了GIS在安装过程中环境参数控制指标。

表1 GIS安装环境参数控制指标

泰州站 1000kV GIS安装过程采用移动式防尘房，移动防尘房内外设置有环境监测系统，可以实时记录室内外环境的各个参数数值，如环境的温度、湿度和粉尘度。本换流站的1000kV GIS安装的移动防尘房如图3所示。

图3 1000kV GIS移动防尘房示意图

本文选取三月份某天的连续 2h进行监测，30min一个点进行数据采集，通过采集连续5h的室内外数据作为研究，数据对比见表2。

表2 GIS移动防尘房室内外监测数据对比

表2给出了未采用措施的室外监测和采用移动防尘房措施的室内监测参数结果的对比，通过监测数值对比可以看出，采用移动防尘房后的安装环境温度、湿度和粉尘度相对于未采用措施的监测数据得到了很好的控制，全部有效地满足了表1的控制指标，为泰州站的GIS安装质量和设备安全做出重要保证。此外，在GIS安装过程中，如断路器、隔离开关、伸缩节、母线等设备安装前其内部及法兰边都需要用吸尘器吸附清理，并且用蘸有无水乙醇的无毛专用擦拭纸擦拭，可以进一步的控制设备内部的清洁程度。

3.2 GIS气室真空处理问题

封闭式组合电器GIS设备内部的绝缘介质目前大多采用的介质为 SF6绝缘气体[5-6]，在注入SF6气体之前，保证GIS气室内干燥真空是控制的一个要点。GIS各元件形成独立封闭气室，且相邻气室点检、更换吸附剂后，才允许进行抽真空处理。并且真空泵设备需要逆止阀，避免泵内油、水气进入气室。真空处理的步骤如下：

首先采用真空泵装置对GIS气室抽真空至133Pa以下，关闭真空泵管路上的截止阀，停止真空泵；保持气室真空2h后，接好电源，检查真空泵的转向，正常后起动真空泵，待真空度达到133Pa时，再继续抽真空30min，然后停泵10min，记录真空度（A），再隔20min，读取真空度（B），若（B）−（A）值＜67Pa，则认为合格。继续抽真空至 40Pa，保持 5h以上即可注气。

如果气室内的真空检漏不合格，则应对气室进行检查，查明并处理泄漏点；应按以下步骤对气室受潮进行干燥处理。

1）用抽真空装置对气室抽真空至133Pa以下。

2）关闭真空泵管路上的截止阀，停止真空泵（以下所有此项操作均应严格遵守该顺序）。

3）保持气室真空2h后，如果气室的真空度下降至133Pa以上，则应对气室进行检查，查明并处理泄漏点。

4）重新对气室抽真空至 133Pa以下，并持续1h后停止抽真空。

5）保持气室真空12h以上；重新对气室抽真空至133Pa以下，并持续不少于40min后停止抽真空。

6）对气室充入含水量小于10PPM的高纯氮气至气室压力表显示0.2MPa，并保持24h，然后测量气室中氮气含水量应小于 150×10−6即可满足干燥条件。

3.3 GIS气室水分含量检测

水分含量[7]检测是 GIS安装过程中一个重要步骤，水分含量检测必须在充气结束后进行，并且充气部件内的水分分布必须达到平衡，充气至额定气体压力下不小于 120h后进行检测且空气相对湿度不大于 70%。对不同的单元气室进 SF6气体水分含量检测应符合要求，经实验得出不同气室的 SF6额定压力和含水量要满足见表3和表4。

表3 SF6气体气室额定压力

表4 SF6气体气室含水量标准

通过表 3、表 4可以看出，有电弧分解物气室的含水量要求更高，交接验收值和运行允许值都要低于其他气室。此外，如果检测到气室中的 SF6气体水分含量超过规定值时，应及时使用 SF6回收装置将气体回收，并充入99.99%的氮气对气室进行干燥、过滤处理，以保证GIS设备的含水量满足要求。

4 结论

从以上分析和研究可以看出，特高压换流站的GIS安装过程中步骤繁琐，安装要求严格，对于安装过程中的安装环境控制、设备气室密封及气室水分含量检测等问题，给出针对性的解决方法以及预防措施，不但为工程的顺利进行做出了有效的保证，而且为我国特高压换流站建设GIS安装技术等提供了有效的参考。

参考文献

[1] 汤铭华. GIS组合电器典型故障分析及改进[D]. 广州: 华南理工大学, 2013.

[2] 苏陈云. 特高压换流站绝缘油及 SF6气体现场试验要求浅析[J]. 电气技术, 2016, 17(7): 146-149, 160.

[3] 童翎. 提高特高压直流换流站可靠性的技术应用及研究[D]. 华北电力大学, 2015.

[4] 王高庆. GIS的安装运行与环境要求[J]. 华通技术,2010, 46(6): 18-21.

[5] 苏镇西, 刘伟. 关于SF6混合绝缘气体几个重要问题的探讨[J]. 高压电器, 2016(12): 232-236.

[6] 苏镇西, 刘伟. 关于SF6混合绝缘气体几个重要问题的探讨[J]. 高压电器, 2016, 52(12): 232-236.

[7] 王旭东. SF6组合电器运行中水分超标原因分析[J].宁夏电力, 2011(6): 26-29.