特高壓換流站GIS安裝過程中的問題研究

王永翔 黃 根 肖 敏 樓華鋒

（1. 上海送變電工程有限公司，上海 200235；2. 國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201700）

隨著我國特高壓工程的不斷建設，更高電壓等級換流站建設的技術及安全等要求也越來越高。封閉式組合電器[1]（GIS）在特高壓工程中應用非常廣泛，但GIS設備安裝過程的要求也越來越高。本文針對泰州特高壓換流站中 1000kV GIS安裝過程中需要注意的問題進行研究分析，通過對安裝過程的工藝流程、安裝環境、氣室密封性等問題進行分析，并給出有了有效的解決辦法。

1 工程概況

泰州±800kV換流站安裝工程 1000kV交流配電裝置采用雙母線結構戶外封閉式 SF6組合電器（GIS），額定電壓1100kV，額定電流6300A（斷路器、套管）、8000A（隔離開關、母線），采用3/2接線形式 。本文GIS由7個斷路器間隔和2個預留間隔組成，一字型排列在整體板塊上面。包括1個完整串、2個不完整串，進出線共計4條（至1#濾波器組分支、至2#濾波器組分支、至極1換流分支、至極2換流分支）。本次安裝的1000kV GIS設備，體積大、單元重，工藝要求嚴、安裝風險高，現場對接面多，工作量大，對現場安裝的各方面要求都非常高，泰州換流站1000kV GIS概貌如圖1所示。

圖1 泰州換流站1000kV GIS概貌圖

2 GIS安裝工藝流程

特高壓換流站[2-3]中的 GIS安裝是整個工程中非常重要的部分，整個安裝過程任務大，工藝要求嚴格，從安裝前的準備，設備進場，以及安裝環境要求，設備就位，正式安裝，各設備密封處理，注入絕緣氣體等，微水檢測等，都是非常嚴格，特高壓換流站1000kV GIS安裝的工藝流程如圖2所示。

圖2 特高壓換流站GIS安裝的工藝流程圖

3 GIS安裝過程中的問題及解決措施

3.1 安裝環境問題及解決措施

GIS與敞開式電器相比，具有占地面積小，占用空間少，不產生噪聲或無線電干擾，運行安全可靠，維護工作量少，使用壽命長等優點[4]。為了使GIS的這些優點能充分發揮出來，與之相適應的安裝環境就顯得尤為重要。目前GIS設備安裝的環境影響因素主要有溫度、濕度和粉塵度，保持設備安裝時的良好安裝環境不但可以使GIS高效安全地運行，而且會使GIS設備的壽命達到預期設計的期限。但近幾年來，我國大氣霧霾污染嚴重，空氣中的懸浮微小顆粒及粉塵在GIS安裝過程中很容易進入設備體內以造成設備運行中產生局部放電等問題，有效地控制GIS安裝環境就顯得更為重要。表1給出了GIS在安裝過程中環境參數控制指標。

表1 GIS安裝環境參數控制指標

泰州站 1000kV GIS安裝過程采用移動式防塵房，移動防塵房內外設置有環境監測系統，可以實時記錄室內外環境的各個參數數值，如環境的溫度、濕度和粉塵度。本換流站的1000kV GIS安裝的移動防塵房如圖3所示。

圖3 1000kV GIS移動防塵房示意圖

本文選取三月份某天的連續 2h進行監測，30min一個點進行數據采集，通過采集連續5h的室內外數據作為研究，數據對比見表2。

表2 GIS移動防塵房室內外監測數據對比

表2給出了未采用措施的室外監測和采用移動防塵房措施的室內監測參數結果的對比，通過監測數值對比可以看出，采用移動防塵房后的安裝環境溫度、濕度和粉塵度相對于未采用措施的監測數據得到了很好的控制，全部有效地滿足了表1的控制指標，為泰州站的GIS安裝質量和設備安全做出重要保證。此外，在GIS安裝過程中，如斷路器、隔離開關、伸縮節、母線等設備安裝前其內部及法蘭邊都需要用吸塵器吸附清理，并且用蘸有無水乙醇的無毛專用擦拭紙擦拭，可以進一步的控制設備內部的清潔程度。

3.2 GIS氣室真空處理問題

封閉式組合電器GIS設備內部的絕緣介質目前大多采用的介質為 SF6絕緣氣體[5-6]，在注入SF6氣體之前，保證GIS氣室內干燥真空是控制的一個要點。GIS各元件形成獨立封閉氣室，且相鄰氣室點檢、更換吸附劑后，才允許進行抽真空處理。并且真空泵設備需要逆止閥，避免泵內油、水氣進入氣室。真空處理的步驟如下：

首先采用真空泵裝置對GIS氣室抽真空至133Pa以下，關閉真空泵管路上的截止閥，停止真空泵；保持氣室真空2h后，接好電源，檢查真空泵的轉向，正常后起動真空泵，待真空度達到133Pa時，再繼續抽真空30min，然后停泵10min，記錄真空度（A），再隔20min，讀取真空度（B），若（B）?（A）值＜67Pa，則認為合格。繼續抽真空至 40Pa，保持 5h以上即可注氣。

如果氣室內的真空檢漏不合格，則應對氣室進行檢查，查明并處理泄漏點；應按以下步驟對氣室受潮進行干燥處理。

1）用抽真空裝置對氣室抽真空至133Pa以下。

2）關閉真空泵管路上的截止閥，停止真空泵（以下所有此項操作均應嚴格遵守該順序）。

3）保持氣室真空2h后，如果氣室的真空度下降至133Pa以上，則應對氣室進行檢查，查明并處理泄漏點。

4）重新對氣室抽真空至 133Pa以下，并持續1h后停止抽真空。

5）保持氣室真空12h以上；重新對氣室抽真空至133Pa以下，并持續不少于40min后停止抽真空。

6）對氣室充入含水量小于10PPM的高純氮氣至氣室壓力表顯示0.2MPa，并保持24h，然后測量氣室中氮氣含水量應小于 150×10?6即可滿足干燥條件。

3.3 GIS氣室水分含量檢測

水分含量[7]檢測是 GIS安裝過程中一個重要步驟，水分含量檢測必須在充氣結束后進行，并且充氣部件內的水分分布必須達到平衡，充氣至額定氣體壓力下不小于 120h后進行檢測且空氣相對濕度不大于 70%。對不同的單元氣室進 SF6氣體水分含量檢測應符合要求，經實驗得出不同氣室的 SF6額定壓力和含水量要滿足見表3和表4。

表3 SF6氣體氣室額定壓力

表4 SF6氣體氣室含水量標準

通過表 3、表 4可以看出，有電弧分解物氣室的含水量要求更高，交接驗收值和運行允許值都要低于其他氣室。此外，如果檢測到氣室中的 SF6氣體水分含量超過規定值時，應及時使用 SF6回收裝置將氣體回收，并充入99.99%的氮氣對氣室進行干燥、過濾處理，以保證GIS設備的含水量滿足要求。

4 結論

從以上分析和研究可以看出，特高壓換流站的GIS安裝過程中步驟繁瑣，安裝要求嚴格，對于安裝過程中的安裝環境控制、設備氣室密封及氣室水分含量檢測等問題，給出針對性的解決方法以及預防措施，不但為工程的順利進行做出了有效的保證，而且為我國特高壓換流站建設GIS安裝技術等提供了有效的參考。

參考文獻

[1] 湯銘華. GIS組合電器典型故障分析及改進[D]. 廣州: 華南理工大學, 2013.

[2] 蘇陳云. 特高壓換流站絕緣油及 SF6氣體現場試驗要求淺析[J]. 電氣技術, 2016, 17(7): 146-149, 160.

[3] 童翎. 提高特高壓直流換流站可靠性的技術應用及研究[D]. 華北電力大學, 2015.

[4] 王高慶. GIS的安裝運行與環境要求[J]. 華通技術,2010, 46(6): 18-21.

[5] 蘇鎮西, 劉偉. 關于SF6混合絕緣氣體幾個重要問題的探討[J]. 高壓電器, 2016(12): 232-236.

[6] 蘇鎮西, 劉偉. 關于SF6混合絕緣氣體幾個重要問題的探討[J]. 高壓電器, 2016, 52(12): 232-236.

[7] 王旭東. SF6組合電器運行中水分超標原因分析[J].寧夏電力, 2011(6): 26-29.