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【摘要】:GIS全称气体绝缘金属闭合开关设备，随着电力输变电技术的快速发展，其得到了越来越广泛的应用，在变电站施工过程中，GIS设备安装是其中的关键点，其施工工艺要求比较严格，若施工过程中出现的一个小失误，都有可能引起严重后果。本文就针对GIS设备安装关键技术进行分析。
【关键词】：变电站；GIS设备；安装与调试
中图分类号：S776.06 文献标识码：A文章编号：
引言
GIS设备因其自身较常规设备的优点，近年来在变电站的施工过程得到了广泛应用。文章在GIS设备的应用、优点，现场安装调试的关键工艺等方面进行了一些探讨，对其有更全面的了解，充分发挥GIS设备最大功效能，服务于变电站，服务于社会。
一、GIS设备的应用及其优越性
SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）具有占地面积小、技术性能优良的特点。目前，随着我国经济发展，城市发展，为了减少建筑面积和控制建筑高度，节约资源，满足城市规划要求，与周边环境相协调，利于城市景观的美化，较多地方开始采用GIS设备的方案。随着GIS设备使用增多，应不断总结经验，在设计中充分考虑施工、运行、维护的方便，进一步优化和改进设计。GIS的主要优点在于：
1、占地面积小
220kvGIS设备的占地面积为常规设备的37%左右；110kvGIS设备占地面积稍大一点，为常规设备的46%左右，有效地节约土地资源，减少了因征地、拆迁等而赔偿的昂贵前期费用。
2、可靠性高，适用性强
GIS设备的元件是全封闭式的，因此不会受到受盐雾、潮湿等环境的影响。GIS设备的导电部分外壳屏蔽，接地良好，导电体产生的电场干扰、辐射等均被外壳屏蔽了，同时GIS设备安装在固定的基础预埋件上，产品重心低强度高、具有优良的耐震性能，适合在城市中心或居民区使用。因此与常规设备相比，GIS更容易满足城市环保的要求。
3、施工工期短
GIS设备的各元件通用性强，采用积木式结构，组装在一个运输单元中，运到施工现场就位固定。现场安装的工作量比常规设备减少了80%左右。
4、运行安全可靠
GIS中采用六氟化硫气体作为绝缘介质，而气体本身不能燃，防火性能好，而且具有良好的绝缘性能和灭弧性能，运行安全可靠，维护工作量很小，检修周期长，适合于变电站无人值班，达到减人增效的目的。
二、GIS设备的安装
1、GIS安装前准备工作
在安装GIS之前要认真做好以下准备工作：第一，在GIS室内地面做彻底除尘，保证室内的清洁度；第二，参考制造商所提供的GIS地基图与安装平面图确定设备的戈轴经以及SF6断路器三相Y轴线时，标注好X、Y轴线后要进行复测，将其轴线误差控制在5mm以内；第三，参照室内外相连母线管的中心线以及母线管的尺寸确定外母线管支架的水平位置；第四，参照母线管标高确定预埋件标高以及室外母线管支架标高；第五，按照安装顺序执行倒运运送GIS至开关站内，行车起吊就位，运送时要注意保护设备不受碰撞或者震动，GIS本体设备需用尼龙绳吊装。
2、GIS安装的关键技术
（1）、GIS施工现场的清洁度
为保证GIS设备运行的稳定性与安全性，首先就是保证GIS室的清洁度，现场施工时要加强该环节的控制。一般情况下GIS设备施工现场的场地情况相对较差，为了保证除尘效果，施工前应先洒水清扫，使室内空气静止若干天后再进行施工；如在室外进行安装则应搭设防护棚做好防尘，防雨，防风工作，选择天气晴朗，温湿度适宜的安装时机。由于母线材质通常采用铝管，其在加工制造时不可避免的会留下铝屑与毛刺，这些微粒会在耐压实验中放电，所以要需要特别注意铝导体的清洁，注重检查导体的加工過程，最好在萌芽阶段解决问题；此外，可要求设备制造商采用新技术新工艺进行设备的清洁，清理掉空心体内部死角的残留物；也可以进行局部放电试验检查出导体残留的金属微粒等。
（2）、检查密封性
要确保GIS设备的运行效率及安全性，必须要保证其密封性的良好，由于其绝缘介质为SF6气体，与大气完全隔绝，GIS采用O形圈与气体密封胶来达到密封要求，通过经常检查SF6压力表的读数来检查设备的密封性。设备密封性能的好坏与否是由密封圈的质量、壳体的焊接质量以及施工调整状况来决定的。在安装时要对密封圈进行仔细全面的检查，以保证没有灰尘与刻迹。确保O形圈的压缩量低于20%，清理罐体密封面的密封槽时，要根据密封圈修整的圆度来进行，采用细砂纸进行修磨。保证O形圈的尺寸与材料要与规定相符，在放置O形圈时要保证O形圈不能被挤出。在确定法兰面没有清洗后留下的清洗剂沉淀物，且密封圈和密封槽保持清洁无损伤后，为了避免设备后续运行时雨水入侵，将一层气体密封胶薄薄的涂敷在外部空气侧的整个法兰面上。
（3）、抽真空以及检查含水量
GIS设备安装过程中相当关键的控制点即为真空度的要求，也是对SF6气体含水量加以控制所采取的一项重要措施。抽真空在使SF6气体自身的含水量有所降低的同时，也使罐内的其它诸如密封体、绝缘体等物质内的含水量下降。通常在充气前真空度不得高于133Pa，再进行三十分钟的抽真空操作。GIS设备运行受水分的影响主要体现在：若SF6气体的温度无法控制在零度以下，一旦出现温度变化，绝缘体表面就会出现凝露，形成的水珠与电弧产物发生作用形成低氟化物，最终会造成沿面的绝缘材料与金属表面劣化，从而影响使用功能。
（4）、安装支架、避雷器以及套管
支架的安装与设备组装的进度安排应一致，且在安装时不得与GIS设备发生碰撞，要紧固连接螺栓。支架安装完毕后，做好接地工作防止遗漏。避雷器与配电装置的总接地网相连，采用尽量短的连接线，在附近设置集中接地装置，防止出现接地阻抗过大而影响保护效果的问题。GIS出线套管长大约在5m左右，吊装时应注意保护套管表面，在套管由水平方向向竖直方向转换时，要避免葫芦小钩将套管的裙边钩破。套管下降就位过程中，要避免由于导体未对正导致的变形、破损，要实时的由入孔观察其内部的导体插接情况。
（5）、GIS的主回路电阻测试
主回路电阻测试在GIS设备安装中至关重要，检测不仅可以检测出各模块间触头接触完好与否，还可以核对主母线相位的准确性。利用电流值超过100安的回路电阻仪，认真进行回路电阻测试，便于及时发现接触不良部位并进行处理。要求利用准确性好、可靠性高的回路电阻仪，因为如果回路电阻值与设备出厂设计要求不符，证明其回路连接部位的接触不良，需要返工重配。
（6）、实际施工中遇到的问题
2011年在张礼220kv变电站220kv间隔增容工程安装过程中发现该站一期设计时未考虑增容施工，一期220kv八个间隔东、西两母线筒未设计气体隔离，导致增容工程两新间隔安装时，必须将一期220kv八个间隔全部停电，东、西两母线筒气体全部回收后才可新老间隔进行对接 安装完毕后新老间隔又整体打耐压 耗时七天 费事费工。建议在设计时就考虑增容施工，每个间隔设计气体隔离，待新间隔安装时就不用全部停电及回收气体了；2012年在古城220kv变电站220kv间隔增容工程安装过程中发现该站一期GIS设备母线筒固定螺栓在运行两年后有移位变形现象，导致增容工程两新间隔安装时母线筒X、Y轴线与一期GIS设备母线筒X、Y轴线不太一致 势必影响安装质量。建议在设计生产时就考虑设备安装地的环境因素（海拔、温度、温差、湿度、雨雪）对设备的影响 做好预防工作。
三、GIS设备故障
GIS是运行可靠性高、维护工作量较少、检修周期长的高压电气设备，其故障率一般只有常规设备的20%～40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF6气体的泄漏、导电杂质的存在、绝缘子老化、外部水分的渗入等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。
GIS设备的内部闪络故障通常发生在安装或大修后投入运行的一年内，根据统计资料，第一年设备运行的故障率为0.53次/间隔，第二年则下降到0.06次/间隔，以后趋于平稳。根据运行经验，隔离开关和盆型绝缘子的故障率最高，分别为30%及26.6%；母线故障率为15%；电压互感器故障率为11.66%；断路器故障率为10%；其他元件故障率为6.74%。因此在运行的第一年里，运行人员要加强日常的巡视检查工作，特别是对隔离开关的巡视，在巡查中主要留意SF6气体压力的变化，是否有异常的声音（音质特性的变化、持续时间的差异）、发热和异常气味、生锈等现象。如果GIS有异常情况，必须及时对有怀疑的设备进行检测。
结束语
伴随着城市的发展，GIS设备在变电站的应用会越加广泛，变电站施工过程中，GIS设备安装是关键工作，其直接影响着后续电网的运行性能，在加强安装过程中各关键点的控制的同时，因此，在开展设计、安装、运行维护、检修等工作时严格执行相关操作规范与要求，在工作不断积累经验，不断地总结，才能使GIS设备的安装质量，并发挥更大的作用，提高后续运行的可靠性与安全性。
参考文献：
黄上宝发电企业安索毓杰.GIS安装工艺控制[J].硅谷，2011（5）
张劲松.GIS的运用中国电力行业设计师年度论坛
林青云.浅谈GIS变电站设备安装注意事项[J].科学之友，2011（4）
【关键词】：变电站；GIS设备；安装与调试
中图分类号：S776.06 文献标识码：A文章编号：
引言
GIS设备因其自身较常规设备的优点，近年来在变电站的施工过程得到了广泛应用。文章在GIS设备的应用、优点，现场安装调试的关键工艺等方面进行了一些探讨，对其有更全面的了解，充分发挥GIS设备最大功效能，服务于变电站，服务于社会。
一、GIS设备的应用及其优越性
SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS）具有占地面积小、技术性能优良的特点。目前，随着我国经济发展，城市发展，为了减少建筑面积和控制建筑高度，节约资源，满足城市规划要求，与周边环境相协调，利于城市景观的美化，较多地方开始采用GIS设备的方案。随着GIS设备使用增多，应不断总结经验，在设计中充分考虑施工、运行、维护的方便，进一步优化和改进设计。GIS的主要优点在于：
1、占地面积小
220kvGIS设备的占地面积为常规设备的37%左右；110kvGIS设备占地面积稍大一点，为常规设备的46%左右，有效地节约土地资源，减少了因征地、拆迁等而赔偿的昂贵前期费用。
2、可靠性高，适用性强
GIS设备的元件是全封闭式的，因此不会受到受盐雾、潮湿等环境的影响。GIS设备的导电部分外壳屏蔽，接地良好，导电体产生的电场干扰、辐射等均被外壳屏蔽了，同时GIS设备安装在固定的基础预埋件上，产品重心低强度高、具有优良的耐震性能，适合在城市中心或居民区使用。因此与常规设备相比，GIS更容易满足城市环保的要求。
3、施工工期短
GIS设备的各元件通用性强，采用积木式结构，组装在一个运输单元中，运到施工现场就位固定。现场安装的工作量比常规设备减少了80%左右。
4、运行安全可靠
GIS中采用六氟化硫气体作为绝缘介质，而气体本身不能燃，防火性能好，而且具有良好的绝缘性能和灭弧性能，运行安全可靠，维护工作量很小，检修周期长，适合于变电站无人值班，达到减人增效的目的。
二、GIS设备的安装
1、GIS安装前准备工作
在安装GIS之前要认真做好以下准备工作：第一，在GIS室内地面做彻底除尘，保证室内的清洁度；第二，参考制造商所提供的GIS地基图与安装平面图确定设备的戈轴经以及SF6断路器三相Y轴线时，标注好X、Y轴线后要进行复测，将其轴线误差控制在5mm以内；第三，参照室内外相连母线管的中心线以及母线管的尺寸确定外母线管支架的水平位置；第四，参照母线管标高确定预埋件标高以及室外母线管支架标高；第五，按照安装顺序执行倒运运送GIS至开关站内，行车起吊就位，运送时要注意保护设备不受碰撞或者震动，GIS本体设备需用尼龙绳吊装。
2、GIS安装的关键技术
（1）、GIS施工现场的清洁度
为保证GIS设备运行的稳定性与安全性，首先就是保证GIS室的清洁度，现场施工时要加强该环节的控制。一般情况下GIS设备施工现场的场地情况相对较差，为了保证除尘效果，施工前应先洒水清扫，使室内空气静止若干天后再进行施工；如在室外进行安装则应搭设防护棚做好防尘，防雨，防风工作，选择天气晴朗，温湿度适宜的安装时机。由于母线材质通常采用铝管，其在加工制造时不可避免的会留下铝屑与毛刺，这些微粒会在耐压实验中放电，所以要需要特别注意铝导体的清洁，注重检查导体的加工過程，最好在萌芽阶段解决问题；此外，可要求设备制造商采用新技术新工艺进行设备的清洁，清理掉空心体内部死角的残留物；也可以进行局部放电试验检查出导体残留的金属微粒等。
（2）、检查密封性
要确保GIS设备的运行效率及安全性，必须要保证其密封性的良好，由于其绝缘介质为SF6气体，与大气完全隔绝，GIS采用O形圈与气体密封胶来达到密封要求，通过经常检查SF6压力表的读数来检查设备的密封性。设备密封性能的好坏与否是由密封圈的质量、壳体的焊接质量以及施工调整状况来决定的。在安装时要对密封圈进行仔细全面的检查，以保证没有灰尘与刻迹。确保O形圈的压缩量低于20%，清理罐体密封面的密封槽时，要根据密封圈修整的圆度来进行，采用细砂纸进行修磨。保证O形圈的尺寸与材料要与规定相符，在放置O形圈时要保证O形圈不能被挤出。在确定法兰面没有清洗后留下的清洗剂沉淀物，且密封圈和密封槽保持清洁无损伤后，为了避免设备后续运行时雨水入侵，将一层气体密封胶薄薄的涂敷在外部空气侧的整个法兰面上。
（3）、抽真空以及检查含水量
GIS设备安装过程中相当关键的控制点即为真空度的要求，也是对SF6气体含水量加以控制所采取的一项重要措施。抽真空在使SF6气体自身的含水量有所降低的同时，也使罐内的其它诸如密封体、绝缘体等物质内的含水量下降。通常在充气前真空度不得高于133Pa，再进行三十分钟的抽真空操作。GIS设备运行受水分的影响主要体现在：若SF6气体的温度无法控制在零度以下，一旦出现温度变化，绝缘体表面就会出现凝露，形成的水珠与电弧产物发生作用形成低氟化物，最终会造成沿面的绝缘材料与金属表面劣化，从而影响使用功能。
（4）、安装支架、避雷器以及套管
支架的安装与设备组装的进度安排应一致，且在安装时不得与GIS设备发生碰撞，要紧固连接螺栓。支架安装完毕后，做好接地工作防止遗漏。避雷器与配电装置的总接地网相连，采用尽量短的连接线，在附近设置集中接地装置，防止出现接地阻抗过大而影响保护效果的问题。GIS出线套管长大约在5m左右，吊装时应注意保护套管表面，在套管由水平方向向竖直方向转换时，要避免葫芦小钩将套管的裙边钩破。套管下降就位过程中，要避免由于导体未对正导致的变形、破损，要实时的由入孔观察其内部的导体插接情况。
（5）、GIS的主回路电阻测试
主回路电阻测试在GIS设备安装中至关重要，检测不仅可以检测出各模块间触头接触完好与否，还可以核对主母线相位的准确性。利用电流值超过100安的回路电阻仪，认真进行回路电阻测试，便于及时发现接触不良部位并进行处理。要求利用准确性好、可靠性高的回路电阻仪，因为如果回路电阻值与设备出厂设计要求不符，证明其回路连接部位的接触不良，需要返工重配。
（6）、实际施工中遇到的问题
2011年在张礼220kv变电站220kv间隔增容工程安装过程中发现该站一期设计时未考虑增容施工，一期220kv八个间隔东、西两母线筒未设计气体隔离，导致增容工程两新间隔安装时，必须将一期220kv八个间隔全部停电，东、西两母线筒气体全部回收后才可新老间隔进行对接 安装完毕后新老间隔又整体打耐压 耗时七天 费事费工。建议在设计时就考虑增容施工，每个间隔设计气体隔离，待新间隔安装时就不用全部停电及回收气体了；2012年在古城220kv变电站220kv间隔增容工程安装过程中发现该站一期GIS设备母线筒固定螺栓在运行两年后有移位变形现象，导致增容工程两新间隔安装时母线筒X、Y轴线与一期GIS设备母线筒X、Y轴线不太一致 势必影响安装质量。建议在设计生产时就考虑设备安装地的环境因素（海拔、温度、温差、湿度、雨雪）对设备的影响 做好预防工作。
三、GIS设备故障
GIS是运行可靠性高、维护工作量较少、检修周期长的高压电气设备，其故障率一般只有常规设备的20%～40%，但GIS也有其固有的缺点，由于SF6气体的泄漏、导电杂质的存在、绝缘子老化、外部水分的渗入等因素影响，都可能导致GIS内部闪络故障。GIS的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件。
GIS设备的内部闪络故障通常发生在安装或大修后投入运行的一年内，根据统计资料，第一年设备运行的故障率为0.53次/间隔，第二年则下降到0.06次/间隔，以后趋于平稳。根据运行经验，隔离开关和盆型绝缘子的故障率最高，分别为30%及26.6%；母线故障率为15%；电压互感器故障率为11.66%；断路器故障率为10%；其他元件故障率为6.74%。因此在运行的第一年里，运行人员要加强日常的巡视检查工作，特别是对隔离开关的巡视，在巡查中主要留意SF6气体压力的变化，是否有异常的声音（音质特性的变化、持续时间的差异）、发热和异常气味、生锈等现象。如果GIS有异常情况，必须及时对有怀疑的设备进行检测。
结束语
伴随着城市的发展，GIS设备在变电站的应用会越加广泛，变电站施工过程中，GIS设备安装是关键工作，其直接影响着后续电网的运行性能，在加强安装过程中各关键点的控制的同时，因此，在开展设计、安装、运行维护、检修等工作时严格执行相关操作规范与要求，在工作不断积累经验，不断地总结，才能使GIS设备的安装质量，并发挥更大的作用，提高后续运行的可靠性与安全性。
参考文献：
黄上宝发电企业安索毓杰.GIS安装工艺控制[J].硅谷，2011（5）
张劲松.GIS的运用中国电力行业设计师年度论坛
林青云.浅谈GIS变电站设备安装注意事项[J].科学之友，2011（4）