刘志清，李伟鹏，杜 恒，林凯凯，刘德华

（1.国网山东省电力公司，山东 济南 250001；2.山东送变电工程公司，山东 济南 250118；3.国网山东省电力公司济宁供电公司，山东 济宁 272023）

特高压GIS组合电器安装质量控制措施

刘志清1，李伟鹏2，杜 恒3，林凯凯2，刘德华2

（1.国网山东省电力公司，山东 济南 250001；2.山东送变电工程公司，山东 济南 250118；3.国网山东省电力公司济宁供电公司，山东 济宁 272023）

1 000 kV气体绝缘金属封闭开关（gas insulated metal-enclosed switchgear，GIS）设备目前在全国特高压变电站站中得到了广泛应用，它的优势是占地面积小、维护方便、安全可靠性强、寿命长等，然而一旦GIS设备发生故障，修复时间长、难度大。因此为减少故障发生的概率，在设备安装过程中就需要对其进行严格的质量管控。锡盟—山东特高压交流1 000 kV输变电工程的受端站济南站是国家电网“特高压入鲁”的第一站，通过分析济南站GIS安装过程中遇到的难点，提出提高GIS安装质量的控制措施，提高设备在投入运行时的安全可靠性。

特高压；GIS；质量控制

Abstract:Nowadays，1 000 kV gas insulated metal-enclosed switchgear （GIS） is widely used in the UHV substation stations all over the country.It has advantages of small size，easy maintenance，high reliability and long service life，etc.However，once the GIS equipment fails，the restoration of the equipment is costly both timely and technically.Therefore，strict quality control is required in the installation process in order to reduce the probability of failure.As the receiving end of the Ximeng-Shandong UHV AC 1 000 kV power transmission and transformation project，Jinan is the first leg of the “UHV into Shandong province”of the state grid.In this article，The difficulties encountered are analyzed during the installation process of the GIS in Jinan.The control measures to improve the quality of GIS installation is proposed.This would greatly improve the safety and reliability of the running GIS equipment.

Key words:ultra-high voltage；gas insulated metal-enclosed switchgear；the quality control

0 引言

1 000 kV气体绝缘金属封闭开关设备安装是特高压交流变电站中一种典型的户外连续性设备安装工况。1 000 kV GIS组合电器的安装涉及的设备单元多、占地面积大、安装周期长，而且安装过程中受外界环境因素的影响很大，因此在安装过程中设备安装质量极难控制［1-3］。GIS组合电器的故障多发生在新安装投运1年内，通常情况下GIS设备第1年运行时，故障率是0.53次／间隔，第2年运行期间的故障率则下降到0.06次／间隔，随着运行时间的加长故障率趋于平稳。针对故障原因分析可以得出，源于制造厂、安装施工、设计以及其他原因造成的故障分别约占GIS总故障的26%、40%、7%、27%，而特高压GIS比普通电压等级的设备出现故障的概率更大、影响更为严重，由此可见，特高压GIS的安装质量控制是确保设备投运的关键性因素［4-5］。

1 安装质量控制

1.1 安装基本条件

设备安装基础、沟道等土建工程施工完成并验收合格，场地平整、道路通畅后方可进行；为确保GIS设备安装周边的无尘环境，安装区域以及周围能产生扬尘的工作比如墙及地面打磨、土方挖填等必须全部完工；设备安装前，相应配电装置区域的主接地网应已施工完成。

GIS设备安装流程如图1所示。

图1 GIS设备安装流程

1.2 设备就位前基础质量控制

1 000 kV济南变电站GIS设备基础长422 m，宽26 m，面积约10 972 m2，共设计14个断路器间隔，目前是国内变电站中最大的设备基础。

预埋件精度控制难度大。整个GIS设备基础上共计2 064块预埋件，1 440个接地块，每间隔要求水平精度控制在±2 mm范围内。现场通过采用将大板基础模块化设计进行施工，将整个基础分成14个区域，通过辅助中心线由点到面进行施工，在基础和预埋件的测量、标记、划线、复核等工序上应严格把关。

混凝土浇筑方量大。该GIS基础的混凝土方量达16 000 m3，设计了一种大体积混凝土移动升降式施工平台，如图2所示。通过GIS两侧设置平行轨道向前推进，平台上站立施工人员，自由调节水平高度辅助混凝土浇筑、振捣，既加强了混凝土密实度控制，又确保了人员的安全。

模板支护量大。针对上述困难，应用高分子模板，设计多种型号模板的样板辅助施工，其重量比木质模板轻，节约劳动力成本，环保可重复利用。

图2 大体积混凝土移动升降式施工平台

1.3 安装过程质量控制

安装过程中的质量控制包括安装班组的管控措施，无尘化安装车间内对温度、湿度、颗粒度的控制措施，气室微水及回路电阻的控制措施等。

1.3.1 安装质量管控措施

为适应特高压变电站工程建设管理要求，现场通过车间式管理平台、安装质量管控记录卡、安装全过程视频监控记录等措施逐一进行落实。

车间式管理平台原为工业车间中制定生产任务、工序计划、生产检验到产品入库全过程监督与控制的系统。通过学习借鉴这种管理模式，在GIS安装现场搭建管理平台，将技术、安全、质量专职责任人的生产任务派发、巡视检查记录从办公室转移至现场的管理模式，提高管理力度，同时提供了现场作业面的监督依据。

《变电站主要电气设备安装质量工艺关键环节管控记录卡》是国家电网公司基建部2015年通知应用的，现场通过管控卡进行应用。突出关键即突出关键设备安装环节的质量把控，突出重点即对安装过程中发现的重点问题突出解决，突出责任即突出设备建设监理运行单位的责任划分，突出数据即把每日记录的环境指标数据进行详细描述。根据安装流程逐项明确关键工作内容、工作的要求以及标准，在安装的进程中将每一项工作的具体进展以及实时测量的数据进行详细记录，伴随着每项工作的完成，工作负责人实时签字，以加强安装过程质量管控、督促责任落实。

安装全过程视频监控记录是通过在安装过程的视角部位布置高清摄像头，24 h进行监控，加大现场作业的管控力度，同时也为安装问题查究提供依据。

1.3.2 无尘化安装车间控制措施

济南变电站将设备到货按照自南到北顺序分为19批次，通过搭建无尘化安装车间，18次车间跨越配合安装完成GIS主母线。无尘化安装车间控制措施：1）对温度、湿度的控制。室内放置2套温度检测系统实时监控，由于整个车间是密闭的，车间内放置4台3 600 W大功率空调和4台2 500 W除湿机24 h进行温湿度控制，温度指标控制在（20±5）℃，湿度60%以内。2）粉尘度是车间内控制的重点和难点。特高压GIS设备安装要求采用自行装配式车间，对温度、湿度、颗粒度进行实时控制（温度控制在10～25℃，湿度小于70%，车间内空气洁净度等级达到N9标准（表1），实现工厂化安装。

表1 N9空气洁净度等级标准

颗粒度测试要求及计算方法。1 000 kV GIS安装环境颗粒度的精确测量是保证设备安装质量的必要条件，经过现场实践、总结颗粒度的测量要遵循以下要点。

1）粒度测试仪采用激光尘埃粒子计数器，使用前对激光尘埃粒子计数器进行核定，确保仪器能正常工作，核查完后将仪器的表面清扫干净，进入测试环境，确保采样管没有渗漏且干净，激光尘埃粒子计数器按照技术要求进行预热到稳定。

2）为了避免测量误差，激光尘埃粒子计数器的工作位置应该和采样管口工作在相同的温度和气压条件下。

3）在进行下一个测试点测试时，应等激光尘埃粒子计数器读数稳定后，再对新的测试点进行测试读数。

4）如果测试获取的结果没有达到洁净级别的规程要求，应该按照同样的方法再测试1次，针对各测试点的测试采样次数相应的增加为2次；按照这种方式获取的测试结果如果符合规程要求，则将该结果判定为符合该洁净规程要求。

5）采样点数目应满足表2要求。

通常在距离水平面0.8 m高度的地面上均匀的布置采样点。通常在距离工作台的上方0.2 m高度的水平面上均匀的布置洁净工作台采样点。如果采样点的数量大于5个点，通常在略高于工作台面（0.8～1.5 m）的地方进行分层布置，这种情况要求每层采样点至少是 5 个［6］。

表2 采样点数据规定

6）判定检测结果。

采样点平均粒子浓度

式中：A 为某采样度，个／m3；C1，C2，…，CN为第1～N采样个／m3；N为采样次数。

采样点平均值的均值

式中：M为粒子浓度平均值的均值，又称为平均粒子浓度，个 ／m3；A1，A2，…，AL为第 1～L 采样点平均粒子浓度，个／m3；L为任一个洁净区内的共计采样点数。

采样点的平均粒子浓度的标准误差

式中：SE为粒子浓度平均值均值的标准误差，个／m3。采样点的平均粒子浓度的置信上限

式中：UCL为粒子浓度平均值均值的95%的置信上限，个／m3；t为95%的置信上限的t分布系数。

置信上限的t分布系数如表3所示。

表3 置信上限t分布系数

现场设计的车间长23 000 mm、宽26 500 mm、高12 000 mm，计算出车间内的面积为609.5 m2，根据表1可以得出采样点为13个大于9个，颗粒度数据取A1（采样浓度平均值）小于等于级别界限即为合格指标。

由于车间较大，不可避免带来较多的粉尘，因此要想使颗粒度达标，采取在车间内外相结合的粉尘控制措施是十分必要的。现场通过5级防尘来达到安装环境指标要求。

第1级：GIS安装前由土建在GIS配电装置区除基础以外区域满铺石子，并用密布网加以覆盖，GIS安装时段配置洒水车，在密布网区域不间断洒水，防止交叉作业产生扬尘。

第2级：GIS无尘车间外2 m范围内搭设2 m高度防护网进行二次围挡，通过在车间四周2 m处加装外隔离使车间与外界扬尘颗粒的接触大大降低。

第3级：无尘车间的整组安装，车间内配置的大功率空调，空调24 h运转使车间处于微正压状态，对人员和设备出入口采取全密闭措施严控颗粒度指标。

第4级：车间内地面满铺地板革，配置6台2 500 W大功率吸尘器，在安装期间由专人进行地面和设备表面的清理。

第5级：进出车间的厂家和施工人员配置专用全身装防尘服、防尘鞋通过风淋房出入，导体清理和对接由专职清理人员负责完成［7］。

通过上述防尘措施，车间内安装颗粒度指标明显下降，效果监测曲线如图3所示，空气洁净度稳定在合格数据范围内。

图3 防尘效果监测曲线

1.3.3 安装过程气室微水和回路电阻控制

GIS安装过程中，气室微水严格按照GB／T 50832—2013 《1 000 kV 高压电器（GIS、HGIS、隔离开关、避雷器）施工及验收规范》执行，为确保验收运行后气室微水达标，安装过程中确保每个气室微水小于100 μL／L，对每个气室都做详细记录，确保GIS各环节无一疏漏。

回路电阻控制，保证安装过程中对每个单元件回路电阻逐个测量，按照厂家技术标准，及时查找解决出现的问题。安装完成后及时进行整体回路电阻的测量，采用多次测量，逐一比对结果，确保安装准确无误。

2 结语

通过安装质量控制措施，济南1 000 kV变电站GIS设备安装工期从原计划10个月缩短至9个月，取得了明显的经济效益和社会效益，提高了变电站建设管理水平，GIS在工程投运时一次送电成功。当前特高压正进入高速建设和发展时期，而特高压变电站GIS设备是变电站电源进出线的门户，因此其安装是变电站安全投运关键的一环。要想把好质量关，就必须加强安装质量控制措施的研究与实施，才能使设备运行安全得到保障。

［1］刘中山.浅谈恶劣环境条件下GIS安装质量控制［J］．中国新技术新产品，2013（10）：127-129．

［2］白宇涛.GIS设备安装质量控制要点［J］．电力自动化设备，2007，27（3）：124-126．

［3］刘磊.变电站GIS设备安装质量控制及调试浅谈论［J］．通讯世界，2016 （11）：160-161．

［4］中国电力企业联合会.1 000 kV高压电器 （GIS、HGIS、隔离开关、避雷器）施工及验收规范：GB 50836—2013［S］.北京：中国计划出版社，2013.

［5］中华人民共和国工业和信息化部.洁净厂房设计规范：GB 50073—2001［S］.北京：中国计划出版社，2001.

［6］陈飞，吴国忠.气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）安装的质量控制［J］．电力建设，2006，27（1）：49-51．

［7］刘建楠，阎国增，倪向萍，等．特高压GIS现场安装用全封闭移动式厂房导轨基础设计与施工［J］．电力建设，2015，36（2）：48-53．

Installation Quality Control Measures for Extra-High Voltage GIS Composite Electrical Appliance

LIU Zhiqing1，LI Weipeng2，DU Heng3，LIN Kaikai2，LIU Dehua2
（1.State Grid ShanDong Electric Power Company，Jinan 250001，China；2.ShanDong Electric Power T&T Engineering Company，Jinan 250118，China；3.State Grid Jining Power Supply Company，Jining 272023，China）

TM595

B

1007－9904（2017）09－0048－04

2017-06-07

刘志清（1970），男，高级工程师，从事电网建设管理工作；李伟鹏（1988），男，工程师，从事送变电工程建设技术研究工作；杜 恒（1988），男，工程师，从事电网建设技术研究工作；林凯凯（1986），男，工程师，主要从事送变电工程建设技术研究工作；刘德华（1978），男，工程师，主要从事送变电工程建设管理工作。