随着科学技术的进步，越来越多的技术和设备被应用于电力系统中，极大地提高了系统的安全性和稳定性。与其他电气设备不同，GIS设备占地面积小，运行过程中不会受到周围环境的影响，维护管理和检修的周期长，因此在变电站中的应用十分广泛。为了充分发挥GIS设备的功能，在安装时必须采用正确的安装方式和先进的调试技术，以提高GIS设备的安装质量，确保系统的稳定运行。
1 GIS设备的优点
GIS设备由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、母线、避雷针、出线终端等元件构成，全部封闭在金属接地外壳中，内部以气体进行隔离，从而使各个部分被隔离在独立的气室中。GIS设备的优势主要有以下三个方面：
1.1 占地面积小
因为GIS设备内部的SF6绝缘强度和电弧断开能力均有提高，所以断路器以及外部绝缘元件的体积小。因此，GIS设备结构紧凑，连接元件的量比较少，大量节省了变电站的空间。例如，110kV变电站GIS设备占地面积为常规设备的46%，220kV变电站GIS设备占地面积仅为常规设备的37%。因为GIS设备占地面积小，所以GIS设备的安装周期比较短。而且，GIS设备的模块可以实现预制生产，运输到现场可以自由拼装，所以施工非常方便。
1.2 可靠性强
GIS设备的元件是全封闭式的，运行过程中不会受到气候、空气等因素的影响；接地性能好，导电体产生的电磁和辐射全部被外壳屏蔽；设备安装在固定的预埋件上，抗震性能好；设备是遥控操作的，并有电气和机械闭锁功能，操作高压隔离开关时不需要工作人员到现场进行操作，大大提高了安全性。
1.3 自动化运行水平高
由于GIS设备性能好，系统自动化运行水平高，变电站可以实现无人值守和少人值守，这就大大降低了变电站人员工作强度。GIS设备检查维修的周期为8年，而常规的电气设备检修时间一般为1年，这就大大减少了维修人员的工作量。与AIS设备相比，GIS设备的优势见表1。
表1 GIS和AIS优势对比
2 变电站GIS设备的安装技术
2.1 做好安装的准备工作
GIS设备安装对环境质量要求非常高，所以安装前必须做好防尘处理，修建防尘室，对内部气体进行净化和干燥处理。安装人员要认真学习GIS设备安装作业指导书，并掌握变电站设计图纸，分发给各个施工小组，技术总监要做好技术交底工作。安装前，安装人员应仔细阅读安装作业指导书，详细了解安装步骤和方法，并严格按照要求进行安装。如图1所示。
图1 变电站工作人员正在安装设备
2.2 清洁工作
要用吸尘器彻底清洁安装区域，并清洁GIS设备部件，如法兰密封面、Ｏ型槽、连接体、导体连接面等。为避免清洁设备时造成密封面起绒毛，可以用工业乙醇与棉布一同清洁。
2.3 连接法兰
为了确保法兰连接的质量，密封面和Ｏ型面应采取有效的连接方式。如果密封面有刮伤或其他损伤，要用细磨砂纸打磨擦伤处，然后对元件进行密封，清洁，最后再安装。安装时，将Ｏ型圈全部密封在槽内，还要确保密封胶圈不移动，并保持法兰面干净。
2.4 气室充气
气室在充气前，首先要将空气抽空，使其达到真空状况。一个模块一个独立的气室，模块拼接成功以后，立即抽空气室，使气室达到一个真空状态，然后向气室填充SF6气体。首先填充到150kPa，等所有的气室都达到了150kPa，再将其增大到额定压力，其中断路器气室压力为700kPa，气体气室的压力为500kPa。压力根据设备温度换算压力值，设备安装前禁止向气室内填充SF6气体。
2.5 检查设备和零件连接情况
GIS设备安装好后，还要按照装箱单检查所有的设备、型号、螺栓螺帽、气体密度计、瓷件等相关货物的数量、规格、编号是否符合安装要求，设备安装和连接件组装所用的螺栓是否紧固。紧固标准固力矩应该符合表2要求。
表2 紧固标准固力矩要求
注：表中特殊值指的是浇筑绝缘件的紧固值。
3 GIS调试技术
GIS设备安装完成后，还要对设备进行仔细调试，以确保安装的设备能够正常运行，避免变电站运行过程中出现电力故障。
3.1 一次回路直流电阻试验
为了检测GIS设备中导体的连接接头安装是否正确，各个连接件之间是否接触良好，是否满足变电站满额荷载运行需求，在GIS设备安装完成后，还要对一次回路直流电阻进行试验，从而及时发现安装设备时存在的问题。具体试验方法是：采用直流压降法测量，直流电为100A，测量误差不能超过±3%。测量时，还要注意接线造成的误差。电压测量线安装在电流输电线路的内侧，在试验的时候要检查电压测量线的安装位置，避免产生误差。将GIS设备出厂试验报告中各个模块之间的直流电阻值与实际测量电阻值进行对比。然后将现场测量的数据与实际累计值进行比较，现场测量的数据不能超过产品技术条件规定的1.2倍。如果超过1.2倍，必须重新对设备接地导线进行布置。
3.2 气密性试验
气密性试验主要检查GIS设备气室的密封性，从而找到设备安装存在的问题，并及时调整和改进。气密性试验需要用专业的检漏仪对设备内部进行定性检漏试验。具体步骤是：首先，对GIS设备气室充气；然后，用检漏仪的探头沿着设备的连接口表面缓慢移动，探头移动的速度控制在10mm/s，检漏仪的显示屏上会显示读数以及声光报警信号。为了确保检测的真实性和可靠性，一般要进行两次定性检测；最后，根据声光报警信号判断接口漏气问题，并对漏气气路管的连接处进行全面细致的检验，确定问题以后采取相应的措施进行处理。
3.3 测量微水含量
SF6是GIS设备重要的组成部分，为了确保SF6气体的绝缘性和纯度，还要对SF6气体的质量进行检测，即用微水检漏仪对设备各个气室的SF6气体微水含量进行检测。按照国家电力行业标准中对微水含量的规定：断路器灭弧室气室新装或者大修以后应＜150ppm，运行时＜300ppm；气体气室新装或者定修以后应＜250ppm，运行时＜500 ppm。将每一个气室气体充至额定值，待气体恒定以后进行测量，并结合现场的气室压力和环境湿度折算成ppm。
3.4 检查接地
按照变电站GIS设备安装接地图纸检查设备接地位置是否安装良好，接地施工是否符合国家电力行业的相关规定，CT、PT的变比和极性是否和标准参数一致，CT的伏安特性是否与设备出厂报告一致。
3.5 检查避雷器
变电站一般建设在远离城市的郊区，运行环境复杂，很容易受到雷击影响。因此，变电站必须安装避雷器。避雷器安装好以后，还要对避雷器进行检验和测试，对母线进行加压处理，然后检查指示器动作是否正确。采用500VM表对断路器的回路进行测量，在测量时要控制回路中的绝缘电阻值在2MΩ以上，检查断路器的动作时间是否满足变电站合闸动作需求。一旦变电站线路出现问题，变电站的合闸开关能够正常开启和闭锁，以免造成线路故障。
3.6 设备耐压试验
GIS设备的耐压试验是变电站GIS设备性能检测的最后环节。按照变电站相关的要求，现场耐压水平应为设备出厂耐压试验电压的80%，不能满电压试验。具体操作方法如下：以3kV/s的速度将试验电压升高到额定运行电压，并持续1～3分钟，观察GIS设备。然后将试验电压升高到184kV，持续1分钟。按照上面的方法对每相电压进行实验，检查设备的耐压水平。需要注意的是，GIS设备还会受到雷击电压以及操作过电压的影响，所以在耐压试验时还要考虑这一因素，以免影响变电站的正常运行。
4 结语
变电站GIS设备安装和调试工作是一项技术性和专业性很强的工作，对安装和调试人员有很高的专业技能要求。安装人员只有掌握GIS设备安装和调试的技巧，并严格按照电力行业GIS设备安装的相关标准和技术规范进行操作，才能确保变电站GIS设备的安装质量，确保变电站安全、稳定运行。
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