全封閉氣體絕緣開關柜安裝工藝

郝衛國 譚青坡

(中鐵電氣化局集團第一工程公司,200082,上海∥第一作者,工程師)

全封閉氣體絕緣高壓開關柜(GIS)是我國城市軌道交通供電系統目前使用量較大的一種新型開關柜。其基本特點是:金屬封閉、氣體絕緣、母線室和斷路器室采用獨立的間隔單元氣室封閉,所有控測量、保護采用傳感技術及智能化控制系統。GIS是可靠性比較高的真空開關,具有免維護、可靠性高、易于安裝建設、抗嚴酷環境條件、維護工作量小等優點。本文以西門子公司生產的8DA10(安裝完成需在現場充六氟化硫(SF6)氣體)氣體絕緣開關為例,介紹開關柜的安裝、調試、運行前的檢查等工藝。

1 工藝特點

(1)本工藝將開關柜本體的連接、拼裝、電氣一二次連接、電氣及機械性能調試等一系列復雜的工序有機合理地結合起來,使其操作規范化、簡單明了、易于掌握、實用可靠,避免了反復調試。

(2)本工藝能節省工時,提高效益,同時確保設備的可靠運行。

(3)本工藝適用于城市軌道交通供電系統變電所氣體絕緣開關柜的安裝。

2 柜體基礎框架的安裝

(1)對安裝現場的一般要求:開關柜的現場安裝應在配電室的土建工程徹底完工、電纜溝槽施工完畢且具備照明及現場安裝電源之后進行。配電室應保持干燥,配備通風裝置以及現場的溫度、濕度滿足設備安裝要求。

(2)基礎框架的安裝:高壓開關柜安裝在室內基礎框架上。為使開關柜能順利安裝,基礎框架的安裝和調整檢查應在電氣技術人員的配合下進行,并嚴格遵照設計圖紙及產品技術要求的有關說明。整體框架預埋位置應符合設計圖紙要求。使用水平儀對基礎框架進行測量糾正偏差,使其保持水平,并處于正確高度。技術標準參照國標要求。基礎框架上表面應高出配電室地坪1～3 mm。配電室地坪要平整、強度要高,應避免地坪水平高度高出基礎框架水平面。

(3)基礎框架的調整:根據開關柜的安裝孔尺寸,在槽鋼上定出第一面開關柜安裝孔位置,然后用鋼卷尺定出所有開關柜的安裝孔位置,并復核安裝孔對角線長是否相等。基礎框架兩端均應接地。要保證基礎框架的上表面清潔光滑,以利于開關柜的安裝。

3 開關柜連接安裝

3.1 安裝前的準備工作

設備運到施工現場后,及時進行開箱檢查。開關柜外殼應無碰撞痕跡,各部位螺栓應緊固,油漆完整無銹蝕現象。檢查開關柜銘牌上的參數是否與設計要求相符,產品說明書、合格證、備品備件等技術資料是否齊全,并做好收集工作。

3.2 開關柜就位

用液壓叉車將開關柜運至基礎槽鋼附近后,按設計圖紙要求,利用門型吊裝支架將第一面開關柜安裝到位,并調整開關柜使其與地面垂直。用同樣方法將第二面開關柜運至第一面柜附近約1 m遠(以能容一人寬的距離為限)的位置并進行調整,使兩柜盤面保持在同一水平面上。

把開關柜安放在基礎框架上預先設定好的位置,將開關柜固定螺栓插入基礎框架上相應的螺紋孔中。開關柜調平、對齊之后,鎖緊固定螺栓,將其固定在基礎框架上。

3.3 開關柜拼裝

用吸塵器將開關柜外表面清掃干凈后,拿掉母線套筒防護罩并拆除套筒外側法蘭擋板。檢查套筒內母排固定螺栓是否缺失,松開母線雙層銅排間的連接螺栓并取出套筒內的干燥劑。打開母線套筒上操作法蘭盤。用潔凈的無紡布和脫脂棉蘸無水酒精(或丙酮)將套筒內表面、法蘭連接面及母線銅排清理干凈(見圖1)。將硅脂(或中性凡士林)均勻涂抹至法蘭連接面及法蘭密封圈上,將密封圈壓到法蘭連接面處(見圖2)。

圖1 清潔母線套筒

用跨頂平行移動第二面柜緩慢接近第一面柜。移動過程中,在柜頂母線套筒操作法蘭孔處及兩柜連接處觀察母線搭接情況,如出現母線連接錯位及相鄰盤柜不在同一水平面等情況,應及時調整。兩柜母線及套筒法蘭完全接觸后,檢查接觸面吻合情況,如有錯位應及時調整。

圖2 連接母線銅排

在柜頂母線套筒操作法蘭孔處,用力矩扳手將兩面柜的母線銅排連接螺栓擰緊,對操作孔再次清潔后,安裝柜頂法蘭盤。

3.4 開關柜安裝固定

按照前面步驟,將剩余的開關柜連接完畢后,即可進行開關柜的安裝固定。每面盤的臨時固定點應不少于2處。

3.5 接地線安裝

完成柜間的接地銅排連接后,用萬用表測量確定所有接地銅排已貫通,然后用斷面積為120 mm2銅編織線將開關柜接地銅排與變電所接地扁鋼連接起來。接地線數量應不少于2處。

3.6 開關柜氣室充氣

開關柜安裝完畢后,應及時進行充氣。如開關柜安裝后不能及時充氣且空氣濕度較大,安裝時要放入干燥劑。

將充氣管連接到開關柜面板上的氣孔上,對母線氣室、母線PT(電壓互感器)氣室及斷路器氣室進行抽真空處理,直至開關柜面板的氣壓表顯示母線氣室內空氣壓力接近-1×104k Pa,再持續抽1 h即可達到標準。

用微水儀檢測氣瓶內的六氟化硫氣體微水的體積分數,應小于150×10-6。

將六氟化硫氣瓶接到充氣小車的氣閥上,通過小車上與開關柜氣孔連接的充氣管進行充氣。第一次充氣的充氣量不宜太多,控制在氣壓表充氣氣壓上下限刻度范圍的中間值即可,以免由于溫度升高氣體膨脹而造成氣室氣壓超過規定的上限值。

4 電力電纜及控制電纜的連接

(1)插接式電力電纜頭的連接:根據工程的具體要求將單芯電纜放入相應柜中。拆掉運輸保護的封蓋,剝開電纜套,露出電纜芯,按正確的相序安裝。根據電纜頭制造商的安裝說明指導安裝電纜插頭,用專用工具將電纜插頭插入安裝在斷路器室底部(無需打開絕緣氣體隔室)的電纜插口中;并用鋼制螺栓固定,將電纜對齊后固定在電纜夾上,用電纜密封插頭封好其它未使用的插口。

(2)控制電纜及其接線:將控制電纜及其接線放進電纜室右側的電纜槽中(用于外部接線)。利用控制室內的插接頭形成柜內小母線的連接(隨柜帶母線)。

5 氣體開關柜的調試及運行

(1)準備工作:連接輔助和控制電源,檢查機械和電氣連鎖在指定條件下的有效性,了解開關柜的總體情況及外部功能的各種危害因素。

(2)起動調試:按照電氣操作安全規程,確認柜內的斷路器全部處于斷開位置,相關母線系統的隔離開關合閘,拆除危險工作區域內的接地線和短接線;按正常程序起動開關柜,觀察保護裝置或儀表的信號顯示。有多路進線和開關柜組合時,要檢驗進線相序。

(3)開關柜的操作:開關柜操作前,要檢查氣室內絕緣氣體壓力(氣體壓力通過傳感器來檢測)。如果氣體壓力降到最小操作壓力以下,智能型控制/保護單元將會顯示并報警。配有儲能電動機的斷路器可自動完成儲能,分閘和合閘由智能型控制/保護單元來選擇,合-分的操作應在控制小室門關閉時進行,同時觀察位置指示器。開關柜試運行時,應注意觀察所有的運行數據和狀態指示,注意任何異常情況,包括開關柜的外部條件。

(4)開關柜的現場試驗:包括絕緣試驗、主回路的耐壓工頻試驗、輔助回路和控制回路的耐壓試驗等。

絕緣試驗應象正常使用時一樣,在裝配好的設備上進行,非充氣隔室的絕緣件的表面應擦拭干凈。試驗應在絕緣氣體的額定運行密度下進行。

主回路的工頻耐壓試驗按GB/T 11022—1999中的規定只進行干耐壓試驗。過電壓保護元件及智能型控制/保護單元應解開或移開。試驗時應依次將每一相的主回路導體與試驗電源的高壓連接,同時將其他各相回路的導體接地,合上所有測試回路開關,以保證主回路的連通。

進行輔助回路和控制回路的耐壓試驗時,將輔助回路與控制回路連接在一起,試驗電壓加在它和接地的外殼之間(如有可能,正常使用中與其它部分絕緣的每一部分回路作為一極,其他部分與接地外殼為另一極,電壓加于二者之間),若應能承受2 000 V的工頻耐壓試驗1 min而無擊穿放電現象,則為合格。輔助回路和控制回路中所用設備元件的試驗電壓與回路相同,若這些元件確已按各自的標準要求進行過試驗,在試驗時可以從回路中拆開。應將回路中帶有線圈的元件上的線圈短接。

傳感器二次回路不做此項試驗。

(5)主回路電阻測量:為了保證開關柜間及內部電連接部位的可靠性,應該進行主回路電阻的測量。其值應不大于150μΩ。

(6)氣體檢漏試驗:開關柜裝配完成后,用檢漏儀對充氣隔室進行檢漏。其氣壓值應符合工藝或產品技術要求之規定。

(7)接線正確性的檢驗:檢驗實際接線與電路圖的一致性。還要對輔助開關、輔助回路中的各種儀表進行通電動作試驗。

(8)檢查所有連接部位,整理填寫設備安裝技術記錄。

6 施工注意事項

(1)工作場地電壓不穩時,應配接穩壓設備。

(2)對設備進行通電試驗時,必須先檢查設備各保護裝置和接地是否安裝好,各開關位置是否正確。

(3)必須嚴格遵守安全用電規則,并安裝相應容量的控制開關及熔絲。

[1]王兆安,張明勛.電力電子設備設計和應用手冊[M].北京:機械工業出版社,2002.

[2]國家經濟貿易委員會電力司.電力技術標準匯編電氣部分第6冊高壓電氣試驗[M].北京:電子工業出版社,2002.