岷江犍为航电枢纽工程GIS安装及试验要点

杨 杰

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 乐山 614400)

1 概 述

岷江犍为航电枢纽工程共安装9台灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量为55.6MW，总装机容量500MW。本工程220kV开关站布置在下游副厂房349.80m高程GIS室内，在副厂房337.80m高程布置5台升压变压器，5台变压器呈一字形露天敞开式布置，变压器高压侧通过油气套管连接GIS母线引出至220kV开关站。220kV开关站装设GIS设备，接线方式为双母线接线，采用户内GIS布置，架空出线，出线侧电容式电压互感器、避雷器敞开式布置。GIS设备共10个间隔，分别为1～5号主变进线间隔，两个母联间隔，一个母线设备间隔，两个出线间隔(见图1)。220kV GIS设备主要由断路器(GCB)、隔离开关(GL)、接地开关(ES)、快速接地开关(FES)、电流互感器(CT)、电压互感器(PT)、避雷器(LA)、主母线及分支母线等组成(见图2)。

图2 GIS设备总体结构示意图

2 主要安装要点

GIS设备是一种精密产品，对GIS安装的环境管理非常重要。安装现场土建工作应已全部完成，安装作业区域内地面干净，无土建及其他施工交叉作业，孔洞及门窗做好封堵措施。设备安装前应对作业区进行灰尘和湿度测量，测量时应分早、中、晚各测量一次，确认数据是否在允许范围内，并记录其结果。

2.1 防护措施

服装：安装连接作业之前，接触内部部件的操作人员应穿防尘服装。

专用工具：主电路安装必须用洁净的专用工具进行，安装过程必须将它们与其他安装部位安装工具分开使用。

局部防尘措施：使用透明塑料制作大小合适的工作室对暴露的连接部件进行包裹。

户外安装防雨防潮：使用棚布搭建密封防雨棚。

2.2 基础检查

首先洁净基础平面，除去基础型钢上粘连的异物。清洁完成后检查基础型钢，接地的位置、尺寸、端部、形状等。测量基础型钢的水平高度，确认最高高度和最低高度的差是否在5mm以内并记录其结果。水平高度差应按照如下要求控制：同一间隔内，a，b，c<3mm，且a+b<3mm；不同间隔内，a，b，c<5mm，且a+c<5mm(见图3)。测量位置应取在各基础型钢间隔之间的中心线附近，并记录各测量位置。

图3 水平高度差示意图

2.3 安装顺序

按照基础图用墨盒画出基础的中心线及间隔、母线中心线。根据配置图选定第一个间隔进行就位，即最先就位安装的间隔(基准间隔)，一般选择中间间隔，由中间间隔向两侧安装以减小累积误差，本工程选择1号主变间隔作为首个就位间隔。

第一个就位间隔基础比其他间隔基础要高，一般高2mm，否则应调整垫铁高度，位置确认后，对间隔底座临时焊接固定。

2.4 设备吊装

GIS室内设备吊装采用GIS室内12.5t电动葫芦通过GIS室吊物孔从运输车上吊装至室内，室外设备及母线采用50t汽车式起重机吊装至安装平台。GIS设备必须采用专用尼龙吊带进行吊装。

2.5 间隔本体安装

按照地基确定的母线中心线(X轴)和间隔中心线(Y轴)调整间隔位置，使间隔底架上的X轴与基础上的X轴画线对齐，使间隔底架上的Y轴与基础上的Y轴画线对齐。根据图纸要求将间隔本体吊运至标注在地基上的具体位置。再调整每台间隔的X轴、Y轴方向，通过线锤校验中心线把间隔本体移到规定的位置。安装完成后，分别测量间隔筒体左右两边中心水平线上两个端点距标准水平面的高度，通过插入调整垫片调整到图纸要求距离。

2.6 母线对接

设备就位后从基准间隔向两侧进行主母线对接工作，将准备对接的间隔(定为甲间隔)移至距离基准间隔1m左右的位置(为减少开关移动中的摩擦力，可在基础型钢上表面涂覆适量润滑油)。在母线筒法兰面中心悬挂线锤(以正上方螺孔中心为准)，调整母线筒轴向中心与地面画线X轴贴合，要求两条母线中心分别与X1和X2轴重合。检查基准间隔母线筒法兰密封面，应无锈蚀、划伤，检查筒内壁，应无水珠等凝露，检查内部导体，应无锈蚀、划伤且固定良好。按照图纸要求选择合适的导体(按出厂时在导体包装上做的标记找到属于本筒内的三相导体及接触座)，将导体及接触座用无毛纸蘸酒精清洁干净后，按图纸要求和顺序装配到母线筒内。装配完毕后，为确保内部件装配的正确性，必须按ABC点分段测试导体接触电阻，判定是否正常(见图4)。

图4 测试点

清理准备对接安装的间隔(甲间隔)及安装内部导体，测量甲间隔电阻。基准间隔和甲间隔清理完毕后，用防尘罩保护。根据图纸找出两间隔之间的母线导体。检查甲间隔母线筒两端的法兰一对水平螺孔距离底架下平面的高度H是否一致，如不一致需要首先将此高度H通过调整母线支座处垫片调整至相同且与图纸标注尺寸相符。双母线结构的需测量两条母线筒的中心距，要与图纸要求一致，调整间隔保持母线筒轴向中心线分别与X1和X2轴重合。

按吊点所示位置在基准间隔和甲间隔底架上安装两副夹具，夹具相距一定距离安装于底架的两端，并水平挂好两副3t的手拉葫芦，将手拉葫芦收紧，对于距离较远的其余间隔，手拉葫芦可挂在焊接于底架侧面的吊装孔上。

按照图纸要求挑选合适长度的导电杆，除去外包装，检查表面，应光滑无运输磕碰及划伤。将导体表面清擦干净后入袋防尘备用。按要求在甲间隔的待对接母线筒法兰面密封槽中装配好密封圈并涂覆密封胶。

将挑选好的3根(双母线为6根)导电杆，使用支撑工装使其保持水平状态，在插入接触座的一端表面均匀涂抹一层导电膏，先将中间一相导体插入基准间隔触座装配内，再将离接触面最远的一相导体插入，最后将剩余一相导体插入甲间隔接触座，导体插入到底后再向外拔出约10mm。可用薄透明塑料膜将待对接口进行临时性保护，塑料膜沿待对接法兰圆形围绕，将密封面和导电杆围裹在内部。

通过慢速收紧手拉葫芦拖动甲间隔沿X轴向基准间隔靠拢，两副手拉葫芦的收紧速度尽量保持相等，速度低于10mm/s从而保证甲间隔不倾斜沿X轴移动。在甲间隔移动到两对接面距离达到150mm时，停止拖动甲间隔，通过撬棍、千斤顶等调整甲间隔母线筒轴线与地面画线X轴(双母线还有X1轴)重合。

用水平仪检查待对接的甲间隔母线法兰高度与基准间隔的是否相等，略有差别的可在甲间隔底架下加垫片调整至相同高度。安排专人穿戴防护服、束发帽和手套后进入甲间隔母线筒内，将筒内三相导电杆向甲间隔方向拔出约60mm插入待对接的触座装配内，务必保证本侧导电杆能够完全插入导向套内，同时保证导电杆另一端不能与导向套脱离。将绝缘支撑工装从母线筒内取出，注意不要刮蹭密封面及内部件。

开始收紧手拉葫芦继续拖动甲间隔，速度保持在5mm/s以下。筒内人员注意随时通过轻微转动三相导电杆确认在接下来的对接过程中不会出现别劲顶死现象，一旦发现有别劲或顶死现象应立即停止移动甲间隔。

拖动甲间隔至对接面间距缩小到10mm时停止移动，目测检查两对接面螺孔是否一一对正，应先将法兰两水平及下半圈的螺栓装配就位。继续拖动甲间隔将对接面合拢，先用扳手将水平中部两处螺栓稍微收紧从而使法兰面贴合住，然后再装配上半圈螺栓，用力矩扳手对角依次紧固。

2.7 油气套管连接

安装前确保油气套管气室气体排空，拆除油气套管封装盖板，检查密封面及罐体内部有无划痕、磕碰等缺陷并清理干净。根据图纸选择相应的电联结，连接用的密封圈、标准件和导体，并对以上部件清理干净。待现场施工对油气套管内部装配到位后，先安装电联结，壳体安装密封圈后进行对接。待主变压器及间隔本体耐压试验结束，确定油气套管气室气体排空后，拆解油气套管上侧四通盖板并清理密封面，然后拆卸四通上侧屏蔽罩，安装四通与油气套管连接的导体，恢复屏蔽罩安装(沉头螺钉需涂抹螺纹紧固胶，按力矩要求进行紧固，去除紧固时产生的尖角毛刺)。清理油气套管内腔，封装四通盖板。

2.8 电压互感器与避雷器安装

电压互感器安装及与母线连接参考母线和间隔本体安装。由于避雷器上侧没有隔离断口或可拆卸导体，需在GIS整体进行完耐压试验后才能安装。

2.9 气体作业

用厂家提供的SF6气体回收充气装置按制造厂划分的气室逐一进行干燥处理。根据气室容积大小抽真空处理时间一般在6～24h左右，用厂家供货的真空表检测，一般抽到真空度低于100Pa以下，然后停机检查气室的严密性，检查气室焊缝、连接法兰、盖板、防爆膜和箱体的泄漏情况，观察是否有泄漏，各气室的泄漏情况必须符合产品的技术规定。

真空干燥处理在主体设备安装后进行，作业程序为：抽真空→充SF6气体→气体回收→抽真空→充SF6气体。由于本工程户外安装母线较长，施工中应安装完成一组就进行一组回路电阻的测量，并进行抽真空和充SF6气体工作，防止导体内部进入潮气。

3 主回路工频耐压试验

本工程为新建项目，机组及发电电压配电装置、主变压器等安装和投运皆分阶段进行，首批机组具备发电条件时GIS应能投入运行，即GIS室内所有间隔、两段主母线、出线侧所有设备应已安装完成。根据工程总体进度规划，5台主变压器安装投运顺序为：2号主变→3号主变→4号主变→5号主变→1号主变。首批机组投运前2号、3号主变已安装调试完成，2号、3号主变高压侧相对应的GIS分支母线已安装完成，剩余1号、4号、5号主变高压侧对应的GIS分支母线未安装完成，在现场常规性试验项目完成后进行的工频耐压试验是本工程的难点。

受主变压器安装影响，GIS交流耐压试验分两期进行：第一期为除1号主变、4号主变、5号主变高压侧分支母线及对应间隔部分开关刀闸外的全部GIS设备；第二期为1号主变、4号主变、5号主变高压侧分支母线及对应间隔部分开关刀闸。

根据系统主接线图(见图1)，GIS送出线路间隔为空气套管(①、②)，GIS与主变连接处为油气套管(③、④、⑤、⑥、⑦)，主变高压侧避雷器为GIS内罐式避雷器(⑧、⑨、⑩、、，与GIS主导体之间无可用于断开的隔离刀闸)。

3.1 一期试验

根据系统主接线图(见图1)，试验前，提前拆除GIS送出线路间隔空气套管(①、②)的引流线，并拉开至距离套管顶部大于3m的绝缘安全距离。提前拆除GIS与2号主变、3号主变连接的油气套管(④、⑤)上方的插接导体，断开GIS主导体与主变的连接，并在断口处做好均压屏蔽措施。交流耐压试验前，2号主变、3号主变高压侧罐式避雷器不进行安装，待耐压试验通过后再安装。确认所有GIS气室充合格的SF6，气体压力为额定压力，常规试验完成，结果合格(气体微水测试合格，GIS气室均密封完好无泄漏，回路电阻合格)。所有的电流互感器二次端子全部短接接地，所有的电压互感器二次端子必须开路且二次线圈单端接地。分合开关刀闸，切换至试验状态位置：合上GIS带电范围内所有断路器；合上GIS带电范围内所有隔离刀闸；拉开GIS带电范围内所有接地刀闸；对应1号主变、4号主变、5号主变间隔，断开间隔内断路器，合上间隔内主变侧接地刀闸(母线PT及避雷器参与第一阶段老练试验，之后退出并接地)。具体带电范围及开关刀闸状态见图5。图5中，虚线框表示本次不带电范围，其余部分均为带电范围。

图5 220kV GIS设备耐压范围及开关刀闸状态示意图(一期试验)

在GIS一相空气套管处(①或②)施加试验电压(另外两相进行可靠接地)；零起升压进行第一阶段老练试验；在第一阶段老练试验结束后，退出母线PT及避雷器并接地，继续升高电压进行第二阶段的老练试验；第二阶段的老练试验完成后，迅速均匀地将电压升到耐压值进行耐压试验；试验最后1min，迅速将电压降为零，在励磁变高压侧挂上接地线，进行换相操作。待所有间隔通过交流耐压试验后，再安装主变高压侧罐式避雷器。重复上述状态，对避雷器进行带运行电压试验。

3.2 二期试验

试验前，提前拆除GIS与1号主变、4号主变、5号主变连接的油气套管(③、⑥、⑦)上方的插接导体，断开GIS主导体与主变的连接，并在断口处做好均压屏蔽措施。交流耐压试验前，1号主变、4号主变、5号主变高压侧罐式避雷器不进行安装，待耐压试验通过后再安装。因二期试验前GIS设备(除1号、4号、5号主变高压侧母线)已带电运行，因此需提前在1号主变、4号主变、5号主变高压侧油气套管断口处安装临时试验套管，用于GIS耐压试验电压施加点(见图6)。

图6 现场临时试验套管安装

确认所有GIS气室充合格的SF6，气体压力为额定压力，常规试验完成，结果合格(气体微水测试合格，GIS气室均密封完好无泄漏，回路电阻合格)。被试范围内所有的电流互感器二次端子全部短接接地，所有的电压互感器二次端子必须开路且二次线圈单端接地。分合开关刀闸，切换至试验状态位置：对应1号主变、4号主变、5号主变间隔，断开间隔内断路器，合上间隔内主变侧隔离刀闸，断开间隔内母线侧隔离刀闸，合上间隔内母线侧接地刀闸，断开间隔内主变侧接地刀闸。具体带电范围及开关刀闸状态见图7。图7中，虚线框表示本次带电范围，其余部分均为一期投运设备。

图7 220kV GIS设备耐压范围及开关刀闸状态示意图(二期试验)

在1号主变、4号主变、5号主变间隔其中一相的临时试验套管处施加试验电压；零起升压进行第一阶段老练试验；在第一阶段老练试验结束后，继续升高电压进行第二阶段的老练试验；第二阶段的老练试验完成后，迅速均匀地将电压升到耐压值进行耐压试验；试验最后1min，迅速将电压降为零，在励磁变高压侧挂上接地线，进行换相操作。待所有间隔通过交流耐压试验后，再安装主变高压侧罐式避雷器。重复上述状态，对避雷器进行带运行电压试验。

4 结 语

岷江犍为航电枢纽工程GIS安装具有间隔数量多、户外母线线路长、试验难度大等特点，户外安装受天气影响较大，设备安装及投运分阶段进行增加了试验难度。本工程所采用的工频耐压试验方法经多方论证满足试验需求，但耐压过程存在盲区。主变压器高压侧油气套管至断口处(试验前拆除插接导体部位)的这段导体无法参与工频耐压试验，该段运行电压为相电压145kV，对该段采取的耐压方法为在主变压器进行长时感应耐压试验时带该段一起进行试验，试验施加的最高电压为247kV，高于该段导体运行电压，试验通过后可保证设备投运安全。