110k V金运变电站的顺利启动标志着上海市嘉定区华江地区用电紧张的局面得到改善, 该站的顺利运营不仅满足了区域内新建项目的电力需求, 对割接35k V金鹤站和华江站负荷, 解决主变超载、满足江桥镇新增用户的用电需求, 不断提高电网运行可靠程度。
金运变电站110k V设备经过国网公司统一招投标, 采用了河南平高东芝生产的GIS成套设备, 下文所探讨的主要内容就是金运变电站基建工程中GIS设备的安装及接地问题。
1 GIS的定义
GIS就是将SF6 (六氟化硫) 断路器及其他高压电器元件, 按照所需要的电气主接线安装在充有一定压力的SF6气体的金属壳体内, 所组成的一套设备。GIS全称为Gas Insulated Switchgear, 即气体绝缘全封闭组合电器。GIS一般包括断路器、过渡元件、隔离刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆接头元件。
GIS采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质, 这是迄今最理想的绝缘及灭弧介质, 以其为介质而生产的组合电器设备在生产及运行中有着相当的优势, GIS利用SF6气体的优异的绝缘性能, 代替常态空气绝缘的高压开关柜和输电间隔, 在与敞开式电器的竞争中, 已越来越显现出它的优势。GIS采用SF6气体绝缘不仅能大大缩小绝缘距离, 而且SF6气体完全是封闭的, 所以电器设备尺寸也可大大缩小, 运行中发出的噪音也大幅降低, 还可以防止污秽的污染, 所以在地皮昂贵的城市和密集的负荷中心及环境恶劣的地方, GIS更显示出其不可替代的作用。
2 GIS的安装
为了保证GIS安装的顺利进行, 在施工前期, 施工技术人员需要认真考虑以下两个方面的问题, 否则会给GIS的安装带来许多困难。
首先是GIS的起吊方式。目前户内GIS的安装及起吊的荷载条件大多采用电动单梁桥式起重机, 吊装时应确认设备重量、吊具及吊车的起重能力, 严禁超重起吊, 在吊点选择正确和重物受力平衡后方可起吊。如果GIS布置在二楼, GIS室对外应有起吊的过渡平台, 过渡平台可以是10k V开关室或是电容器室的屋顶 (需土建特殊加固, 可承受10t以上的荷载) 。
其次是GIS设备基础的预埋方式。通常GIS的载荷条件、留孔及预埋要求均由制造商提供, 但基础的预埋方式是由设计方根据制造商提供的基本资料来确定的。目前较常用的基础预埋件有槽钢和螺栓两类。其中预埋螺栓的施工较简单, 但调节性差, 若螺栓遇到楼板钢筋, 则需要调整螺栓位置, 并在需要与之连接固定的设备支架上重新开孔, 然后对开孔进行防锈处理。而预埋槽钢则不存在上述问题, 因此应用较多。
在GIS安装期间, 还要注意三大要素:即清洁度、密封性和真空度。大量的安装实践证明, 保证清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务。国内GIS安装现场的场地情况通常较差, 为了防止起灰尘, 安装前第一次清洁时应在场地洒水并待水干透, 在空气静止48h后才开始安装。作为电极的铝管在加工过程中难免会存在着表面毛刺和铝屑, 这些微粒都是耐压实验中放电的来源, 因此要特别注意保证铝导体的清洁。密封性是GIS绝缘的关键, SF6气体泄露会造成GIS绝缘等级减低的致命故障, 因此密封检查应贯穿于整个安装的始终, 现场安装主要是注意密封圈的安装, 法兰面及密封圈要涂抹上密封胶, 要注意密封胶要涂在密封圈的外侧, 法兰面对接后, 螺栓必须对角上紧, 必须严格按标准力矩均匀紧固, 以保证密封性, 检验密封性良好的方法是用塑料薄膜将组装完成的GIS壳体上法兰连接部位包封起来, 充气搁置3h以上, 用SF6检漏仪测量包容区内SF6含量。除上述两个关键因素外, 真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素, 是控制SF6含水量的重要保证措施, 它不仅能减少SF6气体本身的水分, 也可减少罐内其它物体 (绝缘体、密封体) 内所含的水分, 一般要求在充入SF6气体之前真空度要达到133Pa, 再继续抽真空30min, 水分对GIS运行的影响关键在于:如果没有将SF6气体控制在0摄氏度以下, 则在温度变化时绝缘体表面会形成凝露, 附着的水珠和SF6电弧产物发生反应生成HF等低氟化物, 从而导致沿面的绝缘材料和金属表面劣化。如果将SF6气体温度的允许值控制在较低值, 则在温度变化时绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰晶, 它对绝缘性能几乎没有影响。
3 GIS的外壳接地
GIS的外壳接地方式有两种, 一种是一点接地方式, 另一种是多点接地方式。金运变电站110k VGIS设备采用多点接地, 这也是目前国内GIS一般多采用的方式。多点接地方式是在GIS的某个分段内, 用导体连接外壳和大地, 并且采用两点以上的多点接地。一般在结构上, 串联的法兰盘之间不设绝缘, 设备的支座不绝缘, 并用固定螺栓导通, 接地线也装于壳体。多点接地的优点很多:外部磁漏少, 感应过电压低;由于G1S外壳有两点以上的接地点, 因而可大大提高其可靠性及安全性;不需要使用绝缘法兰等绝缘层, 施工方便;外壳和导体电流几乎抵消, 因此外部磁场较小, 使钢构发热和流过控制电缆外皮的感应电流都很小。由于外壳中有感应电流流过, 因此外壳中的温升和损耗比一点接地方式大, 但变电站GIS工程中外壳损耗本身不大, 因此在工程中可以忽略不计。
4 结语
GIS具有占地面积小、不受外界环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等诸多优点, 所以越来越广泛地应用于电力系统中。但作为全封闭电器, 一旦GIS在运行过程中发生问题, 很难将故障部分完全隔离, 故检修影响范围较大, 成本较高, 所以在变电站基建工程中, 就必须着重注意GIS设备的安装及接地等方面的问题, 因为GIS的结构特点决定了安装过程本身就是控制GIS运行后质量的最关键环节, 必须避免因这一环节的疏忽、大意, 为GIS的今后运行埋下隐患。
摘要：近年来, GIS设备发展非常迅速, 已被广泛的运用于各类变电站。本文以嘉定供电公司110kV金运变电站的基建工程为例, 从安装、外壳接地等方面阐述GIS在电气工程中应该注意的问题。
关键词：GIS设备,安装,接地
参考文献
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