gis设备现场安装技术

gis设备现场安装技术

0gis设备设计概述中国中后期的特高压电网发展规划已列入中国中长期发展规划，具有广阔的发展前景，对能源和能源行业产生了深远影响。在我国首条交流特高压试验示范线路中，1000kV晋东南变电站采用了1100kV气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulatedswitchgear,GIS)。该设备是世界上首次投入商业运行的特高压交流GIS设备。鉴于该工程的重要意义，项目建设单位十分重视现场管理，不允许产品安装质量和实物质量出现任何差错，以保证一次投运成功。为此，项目建设单位与设备厂家、施工单位、监理单位、运行单位共同对施工全过程中的责任分工、技术准备、组织、现场管理、施工工艺等进行了多次交流与讨论。在执行相关国网导则的基础上，结合以往经验及产品特点，参考国外专家的意见，形成一套健全的组织控制体系，提出了保洁施工方法，即对安装区域采取封闭管理，对接工作面采用防尘房。元件采用三维精确定位，并在施工中实施和完善，保障了施工质量和进度。本文将对各项控制措施进行详细介绍，以便为今后的工程建设提供参考。1设备的概论和技术特点1.1主要设备主接口设备该设备由我国自主研制，主接线为一进一出，共2个间隔，包含2台断路器、5组隔离开关、8组接地开关、3支避雷器、6支套管以及500多m长的管道母线。设备主接线见图1，总体布置见图2，其中：GCB为断路器；LA为避雷器；ES为接地刀闸；DS为隔离开关。该设备长度达62m，宽度达45m，最高处(套管)达17mㄢ1.2主管线开断系统晋东南站1100kVGIS额定电压为1100kV，额定短时耐受电流为50kA，额定电流为8kA(主母线)/6.3kA(进出线回路)。断路器断口数为2，额定短路开断电流50kA，首相开断系数1.3，其分闸时间≤30ms，合闸时间≤120ms，每相分、合闸并联电阻值600Ω。通过5000次机械稳定性试验，操动机构为液压型式。1.3动物模件设计该站1100kVGIS主要技术特点包括：1）断路器的灭弧室采用主断口与电阻断口并联开断的双断口设计，有效降低了分、合操作时产生的系统过电压。主断口采用动触头带动静触头反向运动的双动结构，开断性能优异。2）断路器采用液压操动机构，液压操动机构为整体模块式构造，无管路、无渗漏，外观简洁，机械寿命达到5000次。3）隔离开关采用带有并联电阻的结构，有效降低了操作时的过电压。动触头设有消弧装置，开断环流能力达到8kA/400Vㄢ4）为便于安装、运行和维护，在设备的适当位置设置了波纹管，以方便安装调整，满足地基不同的沉降要求，以及应对由温差引起的热胀冷缩的影响，为此部分支撑采用滑动模块。5）该GIS采用自动监测装置，能够对断路器机械特性、灭弧室弧触头的损耗、气体压力、局部放电、故障位置等参量进行监控。1.4元件安装工期紧，误差大，要求高特高压GIS设备体积庞大、重量大，共拆分为108个单元进行运输，给现场安装管理带来前所未有的挑战。其安装技术要求严、风险高，主要体现在以下几个方面：1）对基础要求严，整个GIS基础长74m，宽47m，内部设置近200个预埋件，所有相邻预埋件的标高误差不超过±2mm，各预埋件的中心偏差不超过±5mm，基础施工难度大。元件安装时，要求三维空间位置偏差不超过±2mm，需较高的施工技术与测量技术。2）现场安装对周围环境要求严且为户外布置。3)GIS元件重(最重达36t)，但吊车只能在基础之外，起吊半径达到30m，对接难度大、风险高。4）为便于安装、维护，多个部位采用可拆卸结构，需现场对接，安装难度大。现场对接面多达106个，安装周期长，需有效工作日3个月之久。5）现场进行1100kVGIS对接在国内尚属首次，没有成熟的经验可以借鉴。2安装和安装设备的责任2.1现场安装组织机构为完成晋东南特高压GIS设备的吊装、安装、试验和调试工作，根据本安装工程的规模、特点和难度，组建了经验丰富、高效的安装队伍，形成的现场安装组织机构见图3ㄢ2.2现场安装过程的配合在项目建设单位的组织下，对设备现场管理明确了以下责任界面：1）现场安装由GIS生产厂负责，施工单位配合，监理单位旁站，运行单位参与见证。2)GIS生产厂家负责向安装单位提出整体安装进度计划，提出每日进度、工作内容、工器具及人员的准备，负责保证GIS的安装质量、性能和工期满足合同要求。3）安装单位负责按照生产厂家提出的具体工作内容及要求提供配合现场二次倒运、吊装、常用工具、试验等工作的人员和设备。4)GIS生产厂家负责现场组装的技术指挥和质量。安装单位负责现场人员设备的组织及总体协调，确保现场各部门协调一致按计划完成工作，负责GIS安装现场的安全、环境的保卫和日常管理。5）参加GIS设备安装的所有人员必须经相关专业技术培训合格，责任心强。6）各类设备必须按设备操作规程操作或在厂家人员指导下进行，否则造成的损失和误工由操作者所在单位负责。2.3安装分工界面2.3.1与接线板及地下主接地网的连接套管、接线板及均压环由GIS厂家负责供货及安装，接线板以上部分及其与接线板的连接由安装单位负责。GIS壳体接地点与地下主接地网之间的接地连接线，在GIS基础以上的部分由GIS厂家负责供货，由安装单位负责安装。GIS底架与GIS基础之间的焊接和螺栓连接由安装单位负责。2.3.2锁回路、电源环网回路GIS本体至就地控制柜之间以及就地控制柜与就地控制柜之间的联锁回路、电源环网回路的电缆由GIS厂家负责供货，并向设计院提供二次配线图、电缆规格。就地控制柜至主控室之间的电缆由施工单位负责供货。所有二次电缆的现场敷设及配线由安装单位负责完成。2.3.3gis设备安装单位的准备GIS现场安装均在防尘房内进行，防尘房由GIS厂家提供，安装单位负责提供满足GIS防尘房内环境要求的设备，生产厂家负责提供检测设备。安装单位负责GIS设备组装前的所有准备工作，包括基础尺寸检查、间隔中心线的地面标记，各种安装调试设备准备就绪。GIS的对接、精确就位由厂家负责，安装单位配合。抽真空、充SF6气体工作由安装单位派专人操作，GIS厂家负责确认。2.4调试过程的分工GIS设备所有常规交接试验、特殊试验调试在GIS厂家人员指导下由安装单位完成，见表1ㄢ2.5设备和工具的提供此部分包含特殊设备、组装工具、试验仪器的分工，表2列出了设备明细，确定了负责提供单位。3现场环境控制措施3.1增强推动gis施工在GIS安装前，所有GIS场地内的土建工作应完成。安装现场周围20m内裸露的土石方上需铺设石子或加盖防尘网并洒水，防止扬尘施工。通往GIS场地的运输通道应畅通无阻碍。GIS安装现场采取封闭管理，周围架设高度为3m的围栏，围栏四周设置防尘网。入口及场地内设专人负责卫生，规范人员出入要求，人员进出需换鞋，非工作人员进入须穿鞋套，保证安装现场干净、清洁。3.2工作环境要求现场GIS元件对接在防尘房内进行，其工作环境应符合如下要求：相对湿度小于80%；防雨、防尘、防风；5～25℃可调环境温度；洁净度≤20CPMㄢ3.3回吊回吊GIS元件对接时采用防尘房，其外部罩有外套，防止与外部产生空气流动，各部分由粘扣连接在一起。在两侧设有可供人员进出且密封良好的门帘。门帘外装有过渡间，供安装人员更换连体服、鞋帽时使用，过渡间的外套材料与防尘房相同。防尘房由可拆卸框架组成，以便在现场拼接，其顶部装有吊环，供起吊移动使用。考虑晋东南站1100kVGIS的结构，需3种不同规格的防尘房，以完成现场安装。1号防尘房用于套管底座、套管的对接；2号防尘房用于断路器、隔离开关的对接；3号防尘房用于分支母线对接。防尘房内设备包括：1)AC380V、AC220V电源板和常用工具及存放工具的小车；2）干燥空气发生器、干湿温度计、空调、大功率吸尘器、洁净度测量仪；3）工作平台、爬梯(视产品高低而定)；4）装配特殊工具(视产品情况而定)；5）地面铺设防尘垫，确保在无尘状态下进行安装作业。工作人员进入防尘房前，在过渡间内穿戴防尘服、帽和鞋。对带入防尘房的任何物品、工具，在房外预先做清洁处理。产品进入防尘房前，要擦净其表面的灰尘和污垢。对所有携带出入防尘房的物品、工具进行登记、签名。工作时拉开的搭扣和打开的对接口要及时封好。每天下班前对防尘房进行保洁工作。4安装现场维护过程管理4.1现场安装准备及过程现场技术准备是安装工作的核心，主要包括编制现场安装指导书、现场安装说明书、现场安装检查记录卡和现场试验检查程序等技术文件，并对施工人员在生产厂、工地进行培训、交底，现场设备的安装按照其要求进行有序的就位、对接和试验。现场安装指导书的内容包括：1）现场安装总体策划、单元划分和安全要求；2）安装条件和安装前的准备；3）现场安装操作规程和安装流程；4）现场试验检查计划和试验检查程序；5）现场安装进度计划。现场安装说明书包括现场安装顺序说明、现场施工总图(包括现场支架、导流排、检修平台、配管等图纸)、单元对接图共3部分内容。现场安装记录卡包括货物交接记录卡、产品对接记录卡、波纹管调整记录卡、气体处理记录卡、吸附剂更换记录卡、配管记录卡、二次配线记录卡。按文献及产品技术要求编制了现场试验检查记录项目，包括：1）构造与外观检查；2）主回路电阻测量；3)SF6气体密封性试验；4)SF6气体含水量测量；5）密度继电器试验；6）断路器、隔离开关、接地开关试验；7）电流互感器试验、避雷器试验、套管试验；8）控制柜试验；9）控制回路和辅助回路绝缘试验；10）主回路绝缘试验。4.2强化四无管理现场总装是设备生产的最后一道工序，需要将生产厂在内部的管理要求移植到现场，即要求所有的现场作业人员要严格贯彻“四无管理”和“5S管理”，并将其作为装配作业质量保证。四无管理是指无异物产生、无异物混入、无异物残留、无螺栓忘记紧固。5S管理即整理、整顿、清扫、清洁、修养。5S管理的核心是员工的自觉性及修养，在现场要求每个安装人员工作做到日清日洁。另外，还确定了进驻现场人员的分工职责、建立每日考勤制度和工作日志汇报制度。每天安装前应明确当日工作要点，并写在看板上，下班时进行总结并明确次日的工作计划。制定施工安全注意事项和安全检查内容，并且每日巡视检查，做到及时预防纠正。要求对现场安装的所有相关人员进行安全培训和交底，并要求参加人员进行理解性复述。4.3gis的安装安装GIS前需对其基础进行验收，确认该1100kVGIS设备基础满足设计和厂家安装要求。按现场安装指导书的策划，首先安装断路器，现场安装断路器就位时应满足表3要求，并作好安装、检查记录。断路器就位后，对接与其相联的隔离开关，所有现场对接均在防尘房内进行，对接前测量洁净度。对接前,连接面应进行清洁处理。对已就位的元件用经纬仪测量并精确定位。完成全部GIS元件安装后，最后安装套管，套管起吊过程见图3。要求由2台起重机用安装工具起吊套管的两端；起吊时起重套管底部的起重机缓缓落下，顶部起重机缓缓上升，最后使套管到达垂直位置。吊装完成后再安装屏蔽环。每次对接后测量回路电阻，对于断路器，还要在对接前利用大电流升流器进行电流互感器特性的测量。每次安装完成后按规定要求进行气体处理。在安装期间，根据设备安装的进度邀请了各专业设备厂家(如NGK、ETA)的专家到现场进行指导，同时还聘请了东芝专家全程参与GIS的安装。图4是安装完成的GIS总体外观。4.4超声物流试验现场试验按预先编制的现场试验检查记录项目进行，各项试验结果均满足规定的性能要求。本节仅对最重要的绝缘试验作简要介绍。现场绝缘试验采用调频谐振加压的方式进行，分为老练试验、绝缘耐压试验及局放测量3部分。老练试验时，施加相电压635kV维持10min，之后升压至1.2倍相电压(762kV)持续5min，再降至相电压(635kV)进行超声波检测，测量完成后降压到零。绝缘耐压试验时，从零升压至880kV，维持1min。局放测量时，绝缘耐压试验之后降至1.1倍相电压，进行超声波局放测量以及局放离线测量。依上述程序首先对A相进行试验，试验频率为61Hz，局放测量正常，试验通过；再对GIS开关设备进行了50次现场操作，以检验GIS开关设备在操作过程中是否有异物影响绝缘；其后再对A相进行绝缘耐压试验，GIS设备均表现出良好的绝缘性能。B、C相绝缘试验按照规定的程序进行，试验均顺利通过，标志着特高压交流工程取得了阶段性重要进展。图5是GIS设备进行现场绝缘试验时的情景。5现场安装管理方面特高压GIS的现场安装是一项前所未有的系统工程，工程的顺利进展得益于以下几个方面：1）在