楊 杰

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 樂(lè)山 614400)

1 概 述

岷江犍為航電樞紐工程共安裝9臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量為55.6MW，總裝機(jī)容量500MW。本工程220kV開(kāi)關(guān)站布置在下游副廠房349.80m高程GIS室內(nèi)，在副廠房337.80m高程布置5臺(tái)升壓變壓器，5臺(tái)變壓器呈一字形露天敞開(kāi)式布置，變壓器高壓側(cè)通過(guò)油氣套管連接GIS母線引出至220kV開(kāi)關(guān)站。220kV開(kāi)關(guān)站裝設(shè)GIS設(shè)備，接線方式為雙母線接線，采用戶(hù)內(nèi)GIS布置，架空出線，出線側(cè)電容式電壓互感器、避雷器敞開(kāi)式布置。GIS設(shè)備共10個(gè)間隔，分別為1～5號(hào)主變進(jìn)線間隔，兩個(gè)母聯(lián)間隔，一個(gè)母線設(shè)備間隔，兩個(gè)出線間隔(見(jiàn)圖1)。220kV GIS設(shè)備主要由斷路器(GCB)、隔離開(kāi)關(guān)(GL)、接地開(kāi)關(guān)(ES)、快速接地開(kāi)關(guān)(FES)、電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)、避雷器(LA)、主母線及分支母線等組成(見(jiàn)圖2)。

圖2 GIS設(shè)備總體結(jié)構(gòu)示意圖

2 主要安裝要點(diǎn)

GIS設(shè)備是一種精密產(chǎn)品，對(duì)GIS安裝的環(huán)境管理非常重要。安裝現(xiàn)場(chǎng)土建工作應(yīng)已全部完成，安裝作業(yè)區(qū)域內(nèi)地面干凈，無(wú)土建及其他施工交叉作業(yè)，孔洞及門(mén)窗做好封堵措施。設(shè)備安裝前應(yīng)對(duì)作業(yè)區(qū)進(jìn)行灰塵和濕度測(cè)量，測(cè)量時(shí)應(yīng)分早、中、晚各測(cè)量一次，確認(rèn)數(shù)據(jù)是否在允許范圍內(nèi)，并記錄其結(jié)果。

2.1 防護(hù)措施

服裝：安裝連接作業(yè)之前，接觸內(nèi)部部件的操作人員應(yīng)穿防塵服裝。

專(zhuān)用工具：主電路安裝必須用潔凈的專(zhuān)用工具進(jìn)行，安裝過(guò)程必須將它們與其他安裝部位安裝工具分開(kāi)使用。

局部防塵措施：使用透明塑料制作大小合適的工作室對(duì)暴露的連接部件進(jìn)行包裹。

戶(hù)外安裝防雨防潮：使用棚布搭建密封防雨棚。

2.2 基礎(chǔ)檢查

首先潔凈基礎(chǔ)平面，除去基礎(chǔ)型鋼上粘連的異物。清潔完成后檢查基礎(chǔ)型鋼，接地的位置、尺寸、端部、形狀等。測(cè)量基礎(chǔ)型鋼的水平高度，確認(rèn)最高高度和最低高度的差是否在5mm以?xún)?nèi)并記錄其結(jié)果。水平高度差應(yīng)按照如下要求控制：同一間隔內(nèi)，a，b，c<3mm，且a+b<3mm；不同間隔內(nèi)，a，b，c<5mm，且a+c<5mm(見(jiàn)圖3)。測(cè)量位置應(yīng)取在各基礎(chǔ)型鋼間隔之間的中心線附近，并記錄各測(cè)量位置。

圖3 水平高度差示意圖

2.3 安裝順序

按照基礎(chǔ)圖用墨盒畫(huà)出基礎(chǔ)的中心線及間隔、母線中心線。根據(jù)配置圖選定第一個(gè)間隔進(jìn)行就位，即最先就位安裝的間隔(基準(zhǔn)間隔)，一般選擇中間間隔，由中間間隔向兩側(cè)安裝以減小累積誤差，本工程選擇1號(hào)主變間隔作為首個(gè)就位間隔。

第一個(gè)就位間隔基礎(chǔ)比其他間隔基礎(chǔ)要高，一般高2mm，否則應(yīng)調(diào)整墊鐵高度，位置確認(rèn)后，對(duì)間隔底座臨時(shí)焊接固定。

2.4 設(shè)備吊裝

GIS室內(nèi)設(shè)備吊裝采用GIS室內(nèi)12.5t電動(dòng)葫蘆通過(guò)GIS室吊物孔從運(yùn)輸車(chē)上吊裝至室內(nèi)，室外設(shè)備及母線采用50t汽車(chē)式起重機(jī)吊裝至安裝平臺(tái)。GIS設(shè)備必須采用專(zhuān)用尼龍吊帶進(jìn)行吊裝。

2.5 間隔本體安裝

按照地基確定的母線中心線(X軸)和間隔中心線(Y軸)調(diào)整間隔位置，使間隔底架上的X軸與基礎(chǔ)上的X軸畫(huà)線對(duì)齊，使間隔底架上的Y軸與基礎(chǔ)上的Y軸畫(huà)線對(duì)齊。根據(jù)圖紙要求將間隔本體吊運(yùn)至標(biāo)注在地基上的具體位置。再調(diào)整每臺(tái)間隔的X軸、Y軸方向，通過(guò)線錘校驗(yàn)中心線把間隔本體移到規(guī)定的位置。安裝完成后，分別測(cè)量間隔筒體左右兩邊中心水平線上兩個(gè)端點(diǎn)距標(biāo)準(zhǔn)水平面的高度，通過(guò)插入調(diào)整墊片調(diào)整到圖紙要求距離。

2.6 母線對(duì)接

設(shè)備就位后從基準(zhǔn)間隔向兩側(cè)進(jìn)行主母線對(duì)接工作，將準(zhǔn)備對(duì)接的間隔(定為甲間隔)移至距離基準(zhǔn)間隔1m左右的位置(為減少開(kāi)關(guān)移動(dòng)中的摩擦力，可在基礎(chǔ)型鋼上表面涂覆適量潤(rùn)滑油)。在母線筒法蘭面中心懸掛線錘(以正上方螺孔中心為準(zhǔn))，調(diào)整母線筒軸向中心與地面畫(huà)線X軸貼合，要求兩條母線中心分別與X1和X2軸重合。檢查基準(zhǔn)間隔母線筒法蘭密封面，應(yīng)無(wú)銹蝕、劃傷，檢查筒內(nèi)壁，應(yīng)無(wú)水珠等凝露，檢查內(nèi)部導(dǎo)體，應(yīng)無(wú)銹蝕、劃傷且固定良好。按照?qǐng)D紙要求選擇合適的導(dǎo)體(按出廠時(shí)在導(dǎo)體包裝上做的標(biāo)記找到屬于本筒內(nèi)的三相導(dǎo)體及接觸座)，將導(dǎo)體及接觸座用無(wú)毛紙蘸酒精清潔干凈后，按圖紙要求和順序裝配到母線筒內(nèi)。裝配完畢后，為確保內(nèi)部件裝配的正確性，必須按ABC點(diǎn)分段測(cè)試導(dǎo)體接觸電阻，判定是否正常(見(jiàn)圖4)。

圖4 測(cè)試點(diǎn)

清理準(zhǔn)備對(duì)接安裝的間隔(甲間隔)及安裝內(nèi)部導(dǎo)體，測(cè)量甲間隔電阻?；鶞?zhǔn)間隔和甲間隔清理完畢后，用防塵罩保護(hù)。根據(jù)圖紙找出兩間隔之間的母線導(dǎo)體。檢查甲間隔母線筒兩端的法蘭一對(duì)水平螺孔距離底架下平面的高度H是否一致，如不一致需要首先將此高度H通過(guò)調(diào)整母線支座處墊片調(diào)整至相同且與圖紙標(biāo)注尺寸相符。雙母線結(jié)構(gòu)的需測(cè)量?jī)蓷l母線筒的中心距，要與圖紙要求一致，調(diào)整間隔保持母線筒軸向中心線分別與X1和X2軸重合。

按吊點(diǎn)所示位置在基準(zhǔn)間隔和甲間隔底架上安裝兩副夾具，夾具相距一定距離安裝于底架的兩端，并水平掛好兩副3t的手拉葫蘆，將手拉葫蘆收緊，對(duì)于距離較遠(yuǎn)的其余間隔，手拉葫蘆可掛在焊接于底架側(cè)面的吊裝孔上。

按照?qǐng)D紙要求挑選合適長(zhǎng)度的導(dǎo)電桿，除去外包裝，檢查表面，應(yīng)光滑無(wú)運(yùn)輸磕碰及劃傷。將導(dǎo)體表面清擦干凈后入袋防塵備用。按要求在甲間隔的待對(duì)接母線筒法蘭面密封槽中裝配好密封圈并涂覆密封膠。

將挑選好的3根(雙母線為6根)導(dǎo)電桿，使用支撐工裝使其保持水平狀態(tài)，在插入接觸座的一端表面均勻涂抹一層導(dǎo)電膏，先將中間一相導(dǎo)體插入基準(zhǔn)間隔觸座裝配內(nèi)，再將離接觸面最遠(yuǎn)的一相導(dǎo)體插入，最后將剩余一相導(dǎo)體插入甲間隔接觸座，導(dǎo)體插入到底后再向外拔出約10mm?？捎帽⊥该魉芰夏⒋龑?duì)接口進(jìn)行臨時(shí)性保護(hù)，塑料膜沿待對(duì)接法蘭圓形圍繞，將密封面和導(dǎo)電桿圍裹在內(nèi)部。

通過(guò)慢速收緊手拉葫蘆拖動(dòng)甲間隔沿X軸向基準(zhǔn)間隔靠攏，兩副手拉葫蘆的收緊速度盡量保持相等，速度低于10mm/s從而保證甲間隔不傾斜沿X軸移動(dòng)。在甲間隔移動(dòng)到兩對(duì)接面距離達(dá)到150mm時(shí)，停止拖動(dòng)甲間隔，通過(guò)撬棍、千斤頂?shù)日{(diào)整甲間隔母線筒軸線與地面畫(huà)線X軸(雙母線還有X1軸)重合。

用水平儀檢查待對(duì)接的甲間隔母線法蘭高度與基準(zhǔn)間隔的是否相等，略有差別的可在甲間隔底架下加墊片調(diào)整至相同高度。安排專(zhuān)人穿戴防護(hù)服、束發(fā)帽和手套后進(jìn)入甲間隔母線筒內(nèi)，將筒內(nèi)三相導(dǎo)電桿向甲間隔方向拔出約60mm插入待對(duì)接的觸座裝配內(nèi)，務(wù)必保證本側(cè)導(dǎo)電桿能夠完全插入導(dǎo)向套內(nèi)，同時(shí)保證導(dǎo)電桿另一端不能與導(dǎo)向套脫離。將絕緣支撐工裝從母線筒內(nèi)取出，注意不要刮蹭密封面及內(nèi)部件。

開(kāi)始收緊手拉葫蘆繼續(xù)拖動(dòng)甲間隔，速度保持在5mm/s以下。筒內(nèi)人員注意隨時(shí)通過(guò)輕微轉(zhuǎn)動(dòng)三相導(dǎo)電桿確認(rèn)在接下來(lái)的對(duì)接過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)別勁頂死現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)有別勁或頂死現(xiàn)象應(yīng)立即停止移動(dòng)甲間隔。

拖動(dòng)甲間隔至對(duì)接面間距縮小到10mm時(shí)停止移動(dòng)，目測(cè)檢查兩對(duì)接面螺孔是否一一對(duì)正，應(yīng)先將法蘭兩水平及下半圈的螺栓裝配就位。繼續(xù)拖動(dòng)甲間隔將對(duì)接面合攏，先用扳手將水平中部?jī)商幝菟ㄉ晕⑹站o從而使法蘭面貼合住，然后再裝配上半圈螺栓，用力矩扳手對(duì)角依次緊固。

2.7 油氣套管連接

安裝前確保油氣套管氣室氣體排空，拆除油氣套管封裝蓋板，檢查密封面及罐體內(nèi)部有無(wú)劃痕、磕碰等缺陷并清理干凈。根據(jù)圖紙選擇相應(yīng)的電聯(lián)結(jié)，連接用的密封圈、標(biāo)準(zhǔn)件和導(dǎo)體，并對(duì)以上部件清理干凈。待現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)油氣套管內(nèi)部裝配到位后，先安裝電聯(lián)結(jié)，殼體安裝密封圈后進(jìn)行對(duì)接。待主變壓器及間隔本體耐壓試驗(yàn)結(jié)束，確定油氣套管氣室氣體排空后，拆解油氣套管上側(cè)四通蓋板并清理密封面，然后拆卸四通上側(cè)屏蔽罩，安裝四通與油氣套管連接的導(dǎo)體，恢復(fù)屏蔽罩安裝(沉頭螺釘需涂抹螺紋緊固膠，按力矩要求進(jìn)行緊固，去除緊固時(shí)產(chǎn)生的尖角毛刺)。清理油氣套管內(nèi)腔，封裝四通蓋板。

2.8 電壓互感器與避雷器安裝

電壓互感器安裝及與母線連接參考母線和間隔本體安裝。由于避雷器上側(cè)沒(méi)有隔離斷口或可拆卸導(dǎo)體，需在GIS整體進(jìn)行完耐壓試驗(yàn)后才能安裝。

2.9 氣體作業(yè)

用廠家提供的SF6氣體回收充氣裝置按制造廠劃分的氣室逐一進(jìn)行干燥處理。根據(jù)氣室容積大小抽真空處理時(shí)間一般在6～24h左右，用廠家供貨的真空表檢測(cè)，一般抽到真空度低于100Pa以下，然后停機(jī)檢查氣室的嚴(yán)密性，檢查氣室焊縫、連接法蘭、蓋板、防爆膜和箱體的泄漏情況，觀察是否有泄漏，各氣室的泄漏情況必須符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定。

真空干燥處理在主體設(shè)備安裝后進(jìn)行，作業(yè)程序?yàn)椋撼檎婵铡銼F6氣體→氣體回收→抽真空→充SF6氣體。由于本工程戶(hù)外安裝母線較長(zhǎng)，施工中應(yīng)安裝完成一組就進(jìn)行一組回路電阻的測(cè)量，并進(jìn)行抽真空和充SF6氣體工作，防止導(dǎo)體內(nèi)部進(jìn)入潮氣。

3 主回路工頻耐壓試驗(yàn)

本工程為新建項(xiàng)目，機(jī)組及發(fā)電電壓配電裝置、主變壓器等安裝和投運(yùn)皆分階段進(jìn)行，首批機(jī)組具備發(fā)電條件時(shí)GIS應(yīng)能投入運(yùn)行，即GIS室內(nèi)所有間隔、兩段主母線、出線側(cè)所有設(shè)備應(yīng)已安裝完成。根據(jù)工程總體進(jìn)度規(guī)劃，5臺(tái)主變壓器安裝投運(yùn)順序?yàn)椋?號(hào)主變→3號(hào)主變→4號(hào)主變→5號(hào)主變→1號(hào)主變。首批機(jī)組投運(yùn)前2號(hào)、3號(hào)主變已安裝調(diào)試完成，2號(hào)、3號(hào)主變高壓側(cè)相對(duì)應(yīng)的GIS分支母線已安裝完成，剩余1號(hào)、4號(hào)、5號(hào)主變高壓側(cè)對(duì)應(yīng)的GIS分支母線未安裝完成，在現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)性試驗(yàn)項(xiàng)目完成后進(jìn)行的工頻耐壓試驗(yàn)是本工程的難點(diǎn)。

受主變壓器安裝影響，GIS交流耐壓試驗(yàn)分兩期進(jìn)行：第一期為除1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變高壓側(cè)分支母線及對(duì)應(yīng)間隔部分開(kāi)關(guān)刀閘外的全部GIS設(shè)備；第二期為1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變高壓側(cè)分支母線及對(duì)應(yīng)間隔部分開(kāi)關(guān)刀閘。

根據(jù)系統(tǒng)主接線圖(見(jiàn)圖1)，GIS送出線路間隔為空氣套管(①、②)，GIS與主變連接處為油氣套管(③、④、⑤、⑥、⑦)，主變高壓側(cè)避雷器為GIS內(nèi)罐式避雷器(⑧、⑨、⑩、、，與GIS主導(dǎo)體之間無(wú)可用于斷開(kāi)的隔離刀閘)。

3.1 一期試驗(yàn)

根據(jù)系統(tǒng)主接線圖(見(jiàn)圖1)，試驗(yàn)前，提前拆除GIS送出線路間隔空氣套管(①、②)的引流線，并拉開(kāi)至距離套管頂部大于3m的絕緣安全距離。提前拆除GIS與2號(hào)主變、3號(hào)主變連接的油氣套管(④、⑤)上方的插接導(dǎo)體，斷開(kāi)GIS主導(dǎo)體與主變的連接，并在斷口處做好均壓屏蔽措施。交流耐壓試驗(yàn)前，2號(hào)主變、3號(hào)主變高壓側(cè)罐式避雷器不進(jìn)行安裝，待耐壓試驗(yàn)通過(guò)后再安裝。確認(rèn)所有GIS氣室充合格的SF6，氣體壓力為額定壓力，常規(guī)試驗(yàn)完成，結(jié)果合格(氣體微水測(cè)試合格，GIS氣室均密封完好無(wú)泄漏，回路電阻合格)。所有的電流互感器二次端子全部短接接地，所有的電壓互感器二次端子必須開(kāi)路且二次線圈單端接地。分合開(kāi)關(guān)刀閘，切換至試驗(yàn)狀態(tài)位置：合上GIS帶電范圍內(nèi)所有斷路器；合上GIS帶電范圍內(nèi)所有隔離刀閘；拉開(kāi)GIS帶電范圍內(nèi)所有接地刀閘；對(duì)應(yīng)1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變間隔，斷開(kāi)間隔內(nèi)斷路器，合上間隔內(nèi)主變側(cè)接地刀閘(母線PT及避雷器參與第一階段老練試驗(yàn)，之后退出并接地)。具體帶電范圍及開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)見(jiàn)圖5。圖5中，虛線框表示本次不帶電范圍，其余部分均為帶電范圍。

圖5 220kV GIS設(shè)備耐壓范圍及開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)示意圖(一期試驗(yàn))

在GIS一相空氣套管處(①或②)施加試驗(yàn)電壓(另外兩相進(jìn)行可靠接地)；零起升壓進(jìn)行第一階段老練試驗(yàn)；在第一階段老練試驗(yàn)結(jié)束后，退出母線PT及避雷器并接地，繼續(xù)升高電壓進(jìn)行第二階段的老練試驗(yàn)；第二階段的老練試驗(yàn)完成后，迅速均勻地將電壓升到耐壓值進(jìn)行耐壓試驗(yàn)；試驗(yàn)最后1min，迅速將電壓降為零，在勵(lì)磁變高壓側(cè)掛上接地線，進(jìn)行換相操作。待所有間隔通過(guò)交流耐壓試驗(yàn)后，再安裝主變高壓側(cè)罐式避雷器。重復(fù)上述狀態(tài)，對(duì)避雷器進(jìn)行帶運(yùn)行電壓試驗(yàn)。

3.2 二期試驗(yàn)

試驗(yàn)前，提前拆除GIS與1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變連接的油氣套管(③、⑥、⑦)上方的插接導(dǎo)體，斷開(kāi)GIS主導(dǎo)體與主變的連接，并在斷口處做好均壓屏蔽措施。交流耐壓試驗(yàn)前，1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變高壓側(cè)罐式避雷器不進(jìn)行安裝，待耐壓試驗(yàn)通過(guò)后再安裝。因二期試驗(yàn)前GIS設(shè)備(除1號(hào)、4號(hào)、5號(hào)主變高壓側(cè)母線)已帶電運(yùn)行，因此需提前在1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變高壓側(cè)油氣套管斷口處安裝臨時(shí)試驗(yàn)套管，用于GIS耐壓試驗(yàn)電壓施加點(diǎn)(見(jiàn)圖6)。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)試驗(yàn)套管安裝

確認(rèn)所有GIS氣室充合格的SF6，氣體壓力為額定壓力，常規(guī)試驗(yàn)完成，結(jié)果合格(氣體微水測(cè)試合格，GIS氣室均密封完好無(wú)泄漏，回路電阻合格)。被試范圍內(nèi)所有的電流互感器二次端子全部短接接地，所有的電壓互感器二次端子必須開(kāi)路且二次線圈單端接地。分合開(kāi)關(guān)刀閘，切換至試驗(yàn)狀態(tài)位置：對(duì)應(yīng)1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變間隔，斷開(kāi)間隔內(nèi)斷路器，合上間隔內(nèi)主變側(cè)隔離刀閘，斷開(kāi)間隔內(nèi)母線側(cè)隔離刀閘，合上間隔內(nèi)母線側(cè)接地刀閘，斷開(kāi)間隔內(nèi)主變側(cè)接地刀閘。具體帶電范圍及開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)見(jiàn)圖7。圖7中，虛線框表示本次帶電范圍，其余部分均為一期投運(yùn)設(shè)備。

圖7 220kV GIS設(shè)備耐壓范圍及開(kāi)關(guān)刀閘狀態(tài)示意圖(二期試驗(yàn))

在1號(hào)主變、4號(hào)主變、5號(hào)主變間隔其中一相的臨時(shí)試驗(yàn)套管處施加試驗(yàn)電壓；零起升壓進(jìn)行第一階段老練試驗(yàn)；在第一階段老練試驗(yàn)結(jié)束后，繼續(xù)升高電壓進(jìn)行第二階段的老練試驗(yàn)；第二階段的老練試驗(yàn)完成后，迅速均勻地將電壓升到耐壓值進(jìn)行耐壓試驗(yàn)；試驗(yàn)最后1min，迅速將電壓降為零，在勵(lì)磁變高壓側(cè)掛上接地線，進(jìn)行換相操作。待所有間隔通過(guò)交流耐壓試驗(yàn)后，再安裝主變高壓側(cè)罐式避雷器。重復(fù)上述狀態(tài)，對(duì)避雷器進(jìn)行帶運(yùn)行電壓試驗(yàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

岷江犍為航電樞紐工程GIS安裝具有間隔數(shù)量多、戶(hù)外母線線路長(zhǎng)、試驗(yàn)難度大等特點(diǎn)，戶(hù)外安裝受天氣影響較大，設(shè)備安裝及投運(yùn)分階段進(jìn)行增加了試驗(yàn)難度。本工程所采用的工頻耐壓試驗(yàn)方法經(jīng)多方論證滿(mǎn)足試驗(yàn)需求，但耐壓過(guò)程存在盲區(qū)。主變壓器高壓側(cè)油氣套管至斷口處(試驗(yàn)前拆除插接導(dǎo)體部位)的這段導(dǎo)體無(wú)法參與工頻耐壓試驗(yàn)，該段運(yùn)行電壓為相電壓145kV，對(duì)該段采取的耐壓方法為在主變壓器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)帶該段一起進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)施加的最高電壓為247kV，高于該段導(dǎo)體運(yùn)行電壓，試驗(yàn)通過(guò)后可保證設(shè)備投運(yùn)安全。