GIL智能辅助安装及环境控制系统研究

张水龙，王一凡，张皖涵，施卫华，陆炜伟，吴根印，罗镇城

(中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

漳州核电1、2号机组的主变压器至500 kV GIS开关站之间采用GIL(气体绝缘输电线路)作为电力传输线路，GIL是一种采用SF6气体绝缘，外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备[1]，其相较于传统的架空线或输电电缆，具有载流量大、故障率低、维护方便、空间资源利用率高、不受恶劣气候及特殊地形影响等优点[2]，在电网及电厂中得到广泛应用。

500 kV GIL安装工作需严格控制在无尘、干燥的环境中进行(要求粉尘含量<35 000个/L，湿度<80%)[3]，否则极易在耐压试验或日常运行过程中发生放电击穿的事件，严重威胁人身和设备安全。漳州核电现场目前处于土建阶段，扬尘严重，室外施工的湿度也难于控制，给GIL安装质量埋下极大的隐患。根据统计数据，在设备制造厂家标准化的组装环境中，GIL耐压试验通过率超过95%，但现场安装后GIL实际耐压试验通过率不足55%，国内某核电厂4号机组和6号机组GIL就因安装环境不满足标准要求、耐压试验出现破压，返工导致延误GIL安装调试工期约20天。

为彻底解决GIL安装过程中环境湿度及粉尘含量超标[4]而威胁GIL安装质量的问题，并提高GIL安装的工效(具备GIL筒体智能化转运、提升及翻转功能)，开发一套GIL智能辅助安装及环境控制系统；
同时，该系统也适用于后续机组商运后的GIL设备维护及消缺工作(需要对GIL进行解体、回装时)。

GIL智能辅助安装及环境控制系统包括模块化防尘棚、智能除湿除尘子系统、辅助转运及提升子系统。

在安装工作开始前，施工人员首先根据安装需求及现场地形、面积、高度等因素，计算出防尘棚大小，随后选取相应尺寸的防尘棚；
防尘棚用于建立密闭的GIL安装空间，防止外部环境中的粉尘、湿气进入GIL筒体内部；
同时，防尘棚亦是GIL安装的施工场所，需满足施工人员自由活动等现场安装需求。

防尘棚结构分为支架及PVC强化膜，为便于运输及安装，防尘棚支架采用充气式、模块化设计，材质为多层(常用三层，可根据实际情况进行加厚)PVC复合夹网，具有耐用、耐刺穿，防水、抗爆，可靠性强等特点，充气后体积可膨胀至未充气状态的30倍；
考虑现场为多碎石环境，故在底部及关键部位喷涂粘附性橡胶沥青涂层；
PVC强化膜，具有耐用、耐刺穿，防水及密封性、采光性良好等特点。防尘棚外观结构如图1所示。

图1 模块化防尘棚Fig.1 Modular dustproof shed

智能除湿除尘子系统包括湿度/粉尘含量检测模块、自动化控制模块(如图2所示)以及除湿除尘温控模块(如图3所示)，高度集成化，具有体积小、重量轻、全自动化等优点。

图2 智能温湿度控制子系统Fig.2 Intelligent temperature and humidity control subsystem

图3 智能除尘子系统Fig.3 Intelligent dedusting subsystem

辅助转运、提升及翻转子系统可用于在廊道内转运GIL筒体、对GIL筒体进行提升、高度调节及翻转(两段筒体对接时，需要翻转、调整角度)，集多功能于一体，以电动代替手动、优化GIL安装工艺，可提高GIL安装工效至少30%(约18天)。

GIL安装施工先决条件：主变压器、500 kV GIS安装已完成，GIL沟道开挖已完成，GIL到货开箱验收合格，安装人员及配套安装工器具已到位。

GIL智能辅助安装及环境控制系统的使用方法如下：

1)根据现场施工实际条件，测量计算、确认防尘棚的占地面积、高度等规格；

2)选取相应规格的防尘棚，运至现场；

3)清扫地面及坑道墙壁，确认无碎石及其他尖锐物品后，将防尘棚支架置于GIL廊道内，对防尘棚支架进行充气，充气压力通常为0.23～0.25 bar；
充气完成后记录数据，静置2 min，再次测量支架内部压力，如数据无差异，则说明支架完好，可进行步骤5；

4)如数据差异较大，采用目视的方法，检验支架表面是否有明显的裂缝、空洞，并在关键接缝处擦涂检漏液检验有无明显气泡；
如破损处较小，可采取电工胶带封补等临时措施，并记录上报，工后修补；
封补后再次检验支架密封性，若仍不达标或破损处较大，则需更换支架并重复上述步骤；

5)展开PVC强化膜，并覆盖在支架上，套入设备接口并拉紧拉链，使其与安装设备相吻合；
对于现场地面、坑道内或设备上部分无法清除的尖锐点，采取喷涂黏附性橡胶沥青涂层等防护措施；

6)对搭建完毕的防尘棚内置压力计，进行充气处理，使其呈微正压状态并记录当前压力；
1 min后再次检验压力，如仍呈微正压，则证明防尘棚密封性良好，可进行步骤8；
如呈常压，则证明防尘棚密封性不合格；

7)对于密封性不合格的防尘棚，首先采用目视的方法，检验PVC强化膜表面是否具有明显的裂缝、空洞，并在关键接缝处擦涂检漏液检验有无明显气泡；
如破损处较小，可采取电工胶带封补等临时措施，并记录上报，工后修补；
封补后再次检验防尘棚密封性，若仍不达标或破损处较大，则需更换PVC强化膜；

8)防尘棚搭建完毕后，根据实际施工情况，选择合适地点布置并开启智能除尘及温湿度控制子系统(采用可移动式设计)；
当防尘棚内空气质量达到GIL安装要求时，安装人员进入防尘棚内开始安装作业；

9)安装人员进入防尘棚时，应佩戴口罩、发套、鞋套，清理并擦拭工器具，尽可能降低对棚内空气的影响；

10)安装人员进入防尘棚后，再次确认防尘棚内空气质量达标，随后操作辅助转运及提升子系统对GIL进行提升、高度调节及翻转，达到安装条件后，开展两段GIL筒体的对接工作。

在正常的GIL安装流程中，需全程以吊车吊起GIL筒体进行安装，现场需专人进行吊车操作员和安装人员之间的信息传递，信息经中转后难以保持准确性，安装效率低下且存在误操作的风险。使用GIL智能辅助安装及环境控制系统后，现场不必派吊车全程参与，亦不必设吊车驻车区域、派专人监督吊车工作区域、沟通安装人员与吊车操作员之间信息，提高了安装速度，大大节省了人力物力。

采用传统的GIL安装工艺，由于现场处于土建阶段，扬尘严重，室外施工的湿度也难于控制，安装后GIL实际耐压试验通过率不足55%；
采用特制的防尘棚、在密闭空间内作业，并对安装环境的温湿度、粉尘含量进行智能控制，大幅度降低现场恶劣环境对安装质量的影响，极大提高了安装的可靠性和耐压试验通过率(达到95%)。

由于GIL智能辅助安装系统的转运、提升、翻转功能采用电力驱动实现，且集多功能于一体，可以大幅节省人力、提高安装效率；
采用传统的GIL安装工艺，500 kV GIL安装工期约为60天，使用GIL智能辅助安装及环境控制系统可降低30%工期(约18天)，实现降本增效的良好效果。

漳州核电GIL智能辅助安装及环境控制系统利用防尘棚营造的密闭空间，可以智能除湿除尘子系统净化空气并降低湿度，大大增加了GIL安装的可靠性。辅助转运及提升子系统则一改往日安装人员与吊车操作员联合安装的局面，既不必调用吊车，也不必单独划分吊车的驻车区域，大大降低了现场的施工风险及难度。针对漳州核电GIL实际存在的痛点问题，以保障安装安全质量为根本出发点，结合先进的模块化、智能化技术进行优化，实现对GIL安装工作的全过程管理，确保安装安全质量全面受控。

GIL智能辅助安装及环境控制系统包括模块化防尘棚、智能除湿除尘子系统、辅助转运及提升子系统，各个子系统中的设备采用完全自主设计、加工，具有低成本、保质量、可拓展、可复制的显著优势，且具有自主知识产权，可推广应用至后续“华龙一号”批量化建设工作中，社会效益显著。

使用GIL智能辅助安装及环境控制系统能够使安装一次成功率提高40%，达到工厂内的环境清洁度水平，从根本上解决GIL安装环境控制失效、导致耐压试验破压的风险，确保关键设备的安全可靠运行及机组的安装调试进度(GIL耐压试验破压，对设备进行解体、消缺、回装，预计将延误安装工期约20天)。

采用GIL智能辅助安装系统的转运、提升、翻转功能，以电力驱动代替人力操作，且该系统集多功能于一体，可以大幅节省人力、提高安装效率，缩短至少30%的安装工期(18天)，有利于优化“华龙一号”机组的建设工期，助力华龙腾飞。

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