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【摘 要】本文主要讨论220kv开关站GIS设备施工技术问题,做出一些总结归纳。随着科技水平的发展,部分企业尤其是工矿企业对高压电的使用需求越来越高,如何运用新型技术安全有效的控制高压作业成了企业关心的问题。
【关键词】GIS;设备;安装技术
GIS采用六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质正是由于该气体绝佳的绝缘性和灭弧性。表面上看,GIS技术与传统敞开式配电装置相比,只是将高压电器元件密封在接地金属筒中,但看似不起眼的改变却有着大功效,正式由于这种差异,使得GIS同传统技术相比较具有元件密封不受外界干扰,维护工作量小,安装简易,占地面积小,安全性能高等优点。
一、技术特点
正是由于GIS技术安装简易,占地面积小等特点使得整个技术流程更加紧凑快速,也大大减少了人力物力的投入,节省了这方面的开支,也大大缩短了施工时常,保证了设备按时投入使用。且安全性能高,在安全过程中也能进行技术调整型的实施操作。
二、适应范围
该技术主要适应于工矿企业中220KV及其以上的电压等级的开关站供电系统的进线及对220KV变电站内变压器的进线。
三、技术原理
对GIS施工技术的施工进度的调控和施工质量的保证主要依靠对施工中分项的时间安排、起始调控。而GIS技术中的分项主要包括GIS 安装、断路器安装、出线套筒安装、进出线PT、CT电气调试实验等。GIS总装和现场安装过程中最重要的是确保清洁度, GIS要做到绝缘就要保证密封性, GIS总装和安装过程中的控制条件之一是要对真空度做出一定要求,在进出线PT、CT安装程序强调了安装各环节对设备检查以及调试工作在安装过程中得实时进行,在安装过程中要适时进行调整型作业,安装结束后进行交接型实验。
四、具体施工流程
(一)前期准备
(1)对安装图纸融会贯通,了解核实元件安装位置及其尺寸。
(2)完成土建工作,按照规定在指定地点做好前期准备。
(3)妥善安放保存设备仪器
(4)做好现场工作,确保仪器设备在户外条件下不受到任何形式的污染,做好设备防潮、防尘措施,确保空气湿度适宜,一般情况下为不高于百分之八十。
(二) 安装前检查工作
(1)组合电器基础检查
组合电器基础检查即为误差排查。首先,要确保相邻基础埋件误差不大于2mm,间隔内部基础埋件最高点和最低点垂直方向误差不超过5mm。其次,相间的标准高度误差不超过5mm,同相标准高度误差不超过2mm,还需要确保同间想,x,y轴线误差值不超过1mm以及相邻设备的基准相中心纵、轴向误差值不超过5mm。
(2)做好设备开箱检查工作。设备开箱检查工作主要有以下几点:
A.开箱检查完毕后做好检查既要以备不时之需。
B.认真核对GIS型号是否符合设计及工业要求。
C.检查GIS各部件、备件及专用工具是否齐全无损伤。
(三)GIS设备检查
(1)设备各部件、组合元件及附件是否齐全、无破损。
(2)保证绝缘部件的绝对清洁是后续工作得以展开,工程能够安全有效,保质保量的完成的重要保障,所以必须做好防尘、防潮措施。
(3)为了收集到正确且准确的实验数据,“因时制宜”的更改施工策略,必须保证元件接线端子及载流部分的光滑洁净、无破损,使得后续数据得以采集。
(4)保证所有器具的绝对卫生清洁,避免其他杂物对实验数据的误差造成影响。
(四)充入SF6气体前检查工作
(1)充气设备以及充气管路的绝对清洁是对SF6气体严格的无菌无水环境的必要保障。
(2)断路器内的真空度必须达到严格的技术要求,否则难以达到完全绝缘,在户外运行时及其容易出现事故。
(3)其他相关仪器也必须按照技术要求及出产规定设定。
(五)GIS设备安装
4.5.1 GIS基础支架安装
(1)检查GIS支架,坚决杜绝使用破损支架,避免引起重大事故。
(2)根据图纸支架安装,严格按照规定執行所有操作。
4.5.2 断路器安装
断路器使用SF6气体绝缘,在户外运行,主要操作方式有两种,包括单级操作和三级操作,每级都需要配备液压碟簧操作机构一台。安装断路器必须先完成GIS的主母线及母线隔离开关后才能够进行。
4.5.3 断路器安装顺序
安装断路器,必须使用起重机将断路器吊起,移动断路器直至确认三相导体均插入断路器的梅花触头并且O型圈也正在正确装入密封槽,此时,将断路器测口法兰与CT内屏蔽法兰连接拴紧,固定。
4.5.4隔离开关安装
隔离开关必须做到绝对的绝缘,因此必须将所有带电部分全部安装在金属壳内以保证绝缘的绝对彻底.
4.5.5电流互感器安装
(1)由于电流互感器是环形铁芯型变换器,而由于铁芯之间使用的是电磁绝缘体材料,所以就使得电流互感器是绝缘的,一定程度上,这也保障了高压作业的安全性。
(2)电流互感器是专门的保护检测电流的元件,该元件不能充作其他任何目的及作用的使用。
(3)在高压作业中,飞弧的高空载电压、短路都是及其可怕的事故,而避免电流互感器二次绕组打开的的情况下操作,就可以杜绝此种危险
(4)由于电流互感器是纯静态元件,所以电流互感器几乎不需要进行任何维检工作。
4.5.6 阀门安装
若要检测气体的质量,机气体的纯度、湿度等,都需要用到阀门来对SF6气体进行填充、清空等工作。 4.5.7 SF6气体密度监控器
SF6作为设备中的绝缘部分,起着至关重要的作用,必须对其进行紧密监控检测。
4.5.8 吸附剂
(1)吸附剂,顾名思义即用于吸附多余物质,在此设备中,主要用于去除SF6中的水分及其分解物。
(2)提前存放储存吸附剂时必须做好吸附剂的隔离工作,避免其在投入使用之前就已吸收额外的水分。
(3)要保证SF6气体中水分值保持在合理范围内,就必须在每次打开SF6气体是更换吸附剂,保证使用功效。
4.5.9可伸缩外壳
值得注意的是,温度变化以及结构和安装过程中出现的一些误差会导致伸缩节的变化,影响伸缩节的寿命以及伸缩节的收缩范围。
(六)GIS中SF6气体
在向GIS中充入SF6气体是,通常将设备分成多个气体封闭隔室,每个隔室都有单独的压力开关,这样可以使得当一个或者几个气室发生故障时不会影响剩余气室的正常操作,另外,每个气室都设置一个压力开关,一旦气体发生泄漏等事故,事故原因容易排查解决。
(七) GIS导线连接及接地
4.7.1 导线连接
(1)清理接线板的接线处,注意使用钢丝刷,再涂上一层导电膏。
(2)检查螺栓紧固程度,确保符合力学要求。
4.7.2接地
(1)GIS设备必须与主接地网紧密连接,严格规范操作。
(2)设备与主接地网连接时必须保证良好的接触,为保证这一点,就必须清洁接触地面并涂上导电膏,使得GIS设备接地的完善。
(八) GIS气体监测调整
4.8.1 GIS系统SF6气体的微水检测
整个GIS设备的安装过程中,测试SF6气体的含水量都是至关重要的工作。在设备安装的任何一个阶段,一旦SF6气体的含水量超过了技术要求的标准,都必须重新处理SF6气体,处理过后重新检测,合格后方可继续下一道工序。
SF6气体的含水量的测试及处理工作应由专业人员进行。
4.8.2由专业技术人员在现场指导GIS设备充入SF6气体
(1)将设备内部抽真空使压强到133Pa,再让真空泵持续运转半小时以上,尽量减少壳体内的湿气。
(2)抽真空结束以后,关闭供气阀门,测气体间隔真空度;将设备放置4h后真空度不超过133Pa;若如真空度变化到133Pa以上,则必须重新抽真空直至压强到达133Pa以下,并且让真空泵继续工作半小时,然后重复上述步骤,确定是否存在漏气点及漏气点是否存在不符合规范的水分值。
(3)将SF6气体充入仪器内直至额定气压,并且检查密度继电器界值开关。
(4)当上述步骤完成以后,将仪器稳定12h后,检查气体间隔内压力。
(5)检测施工场所所有元件的密封性。
(6)将仪器稳定放置3-8天后,再一次测量SF6的湿度。
4.8.3 进行SF6气体泄漏试验
在施工安装现场用塑料薄膜密封连接部位,并将额定气压的SF6气体充入壳内并进行4h以上的搁置,再使用SF6检测仪检测SF6气体含量。
4.8.4 SF6气体含水量检测
由于气体物质的特殊性,若在气体充入后立刻进行水分测量则会产生较大误差,为了尽量减少误差,对气体含水量的测量应该在气体充入48h以后进行。且检测出的数据必须严格符合技术要求。
4.8.5 对开关设备操作进行检查
(1)检查隔离、接地开关的完整性,尤其是运动处的标记、位置指示器等。
(2)对断路器进行操作必须使用填充过SF气体的开关设备。
(3)对校图纸上的速率和铭牌是否相同。
(4)使用电流互感器二次终端检测仪器的绝缘程度。
(九) GIS实验
GIS实验主要内容包括元件实验、主回路电阻测量、交流耐压实验以及检测SF6是否泄漏等。
4.9.1 主回路电阻实验
在GIS各个元件都安装完毕以后,就应该开始充入SF6起到绝缘作用,但在此之前,需要先进行电阻测量,采用直流降压测量电阻,测出电流进一步得出电阻。使用进出线套管注入测量应在出现GIS有进出管的情况时,而使用元件连接金属外壳则是在GIS接地开关导电杆外壳绝缘的情况时使用的测量方法。若出现接地开关不完全绝缘的情况就应当使用间接测量法。
直流降压测量测量可采用两种基本原理相似的测量方法,分别是直流电源、分流器和毫伏表测量及使用回路电阻测量仪进行测量。需要注意的是,在测量过程中应该特别关注不同接线方式带来的误差,正确的接线方式应为电压测量线在电流输出线的内侧,如若出现错误,将会引起较大测量误差。
若GIS母线长、间隔多、有多路进出线,则应进行分段测量,确保快速有效及时的找到问题部位。测量出的实验数据应当与出产的理想数据进行比较,且测量数据应当尽量与出产数据相近。
4.9.2 GIS现场交流耐压实验
(1)被试品要求
作为一项先进的新型科学技术,必然对整个过程中所用的被试品有一定的要求。首先,GIS设备安装完成是必要条件,再者,必须确保SF6气体的气体密度达到指定要求,再者,被试品应当完成所有的检测工作已确定该试验品是能够参加技术应用的。
注意点:由于电学仪器的特殊性,在进行交流耐压实验前,必须将很多特殊设备隔离开来避免出现问题,这些仪器包括,高压缆线和架空线,部分电磁电压互感器和电力变压器等等。
(2)增加实验电压
首先,显而易见,同一部位若受到多次加压就必定会导致此部位的绝缘老化出现问题,所以,为了避免此类问题的出现,必须在不同部位加压。
再者,实验电压在通常情况下都是由进出线套来增加,所以实验过程中GIS的每个部位都应该加压一次。
最后,准确找到导体与外壳之间的位置来作为实验电压施加部位。
(3)交流耐压
交流耐压即使用交流电压来进行操作,主要包括主回路工频耐压实验和二次回路工频耐压实验。二者的主要差别主要体现在试验电压的不同,前者为0.8×460KV/1min,而后者耐受试验电压是2kv /1min
五、工具与设备
该技术主要采用的施工工具有:汽车吊,电焊机,真空泵,液压千斤顶,水准仪,液压万贯机等等;
主要采用的试验仪表设备有:交流耐压试验器,直流耐压试验器,直流电阻快速测试仪,变比电桥,双钳相位表,双臂电桥,兆欧表等等。
六、总结
总而言之,开展GIS设备施工工作需要各个不同专业领域的专业人才来共同出谋划策,共同配合,更好的合理应用现有资源,使得施工作业得以顺利开展,顺利完成工程建设。
参考文献:
[1]万叶. 220KV开关站GIS设备施工技术[J]. 安装,2011,11:33-38.
[2]利運宏. 乐滩水电站220kV开关站GIS设备安装[J]. 企业科技与发展,2013,Z2:38-41.
[3]王福春,杨红. 坪头水电站220kV配电设备选择和布置[J]. 水电站设计,2012,02:76-79.
[4]巫环科. GIS设备在东莞地区运行研究[D].华南理工大学,2012.
[5]刘建成,赵福全. 沙沱电站GIS现场安装工艺及耐压试验[J]. 工程建设与设计,2013,S1:49-54.
【关键词】GIS;设备;安装技术
GIS采用六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质正是由于该气体绝佳的绝缘性和灭弧性。表面上看,GIS技术与传统敞开式配电装置相比,只是将高压电器元件密封在接地金属筒中,但看似不起眼的改变却有着大功效,正式由于这种差异,使得GIS同传统技术相比较具有元件密封不受外界干扰,维护工作量小,安装简易,占地面积小,安全性能高等优点。
一、技术特点
正是由于GIS技术安装简易,占地面积小等特点使得整个技术流程更加紧凑快速,也大大减少了人力物力的投入,节省了这方面的开支,也大大缩短了施工时常,保证了设备按时投入使用。且安全性能高,在安全过程中也能进行技术调整型的实施操作。
二、适应范围
该技术主要适应于工矿企业中220KV及其以上的电压等级的开关站供电系统的进线及对220KV变电站内变压器的进线。
三、技术原理
对GIS施工技术的施工进度的调控和施工质量的保证主要依靠对施工中分项的时间安排、起始调控。而GIS技术中的分项主要包括GIS 安装、断路器安装、出线套筒安装、进出线PT、CT电气调试实验等。GIS总装和现场安装过程中最重要的是确保清洁度, GIS要做到绝缘就要保证密封性, GIS总装和安装过程中的控制条件之一是要对真空度做出一定要求,在进出线PT、CT安装程序强调了安装各环节对设备检查以及调试工作在安装过程中得实时进行,在安装过程中要适时进行调整型作业,安装结束后进行交接型实验。
四、具体施工流程
(一)前期准备
(1)对安装图纸融会贯通,了解核实元件安装位置及其尺寸。
(2)完成土建工作,按照规定在指定地点做好前期准备。
(3)妥善安放保存设备仪器
(4)做好现场工作,确保仪器设备在户外条件下不受到任何形式的污染,做好设备防潮、防尘措施,确保空气湿度适宜,一般情况下为不高于百分之八十。
(二) 安装前检查工作
(1)组合电器基础检查
组合电器基础检查即为误差排查。首先,要确保相邻基础埋件误差不大于2mm,间隔内部基础埋件最高点和最低点垂直方向误差不超过5mm。其次,相间的标准高度误差不超过5mm,同相标准高度误差不超过2mm,还需要确保同间想,x,y轴线误差值不超过1mm以及相邻设备的基准相中心纵、轴向误差值不超过5mm。
(2)做好设备开箱检查工作。设备开箱检查工作主要有以下几点:
A.开箱检查完毕后做好检查既要以备不时之需。
B.认真核对GIS型号是否符合设计及工业要求。
C.检查GIS各部件、备件及专用工具是否齐全无损伤。
(三)GIS设备检查
(1)设备各部件、组合元件及附件是否齐全、无破损。
(2)保证绝缘部件的绝对清洁是后续工作得以展开,工程能够安全有效,保质保量的完成的重要保障,所以必须做好防尘、防潮措施。
(3)为了收集到正确且准确的实验数据,“因时制宜”的更改施工策略,必须保证元件接线端子及载流部分的光滑洁净、无破损,使得后续数据得以采集。
(4)保证所有器具的绝对卫生清洁,避免其他杂物对实验数据的误差造成影响。
(四)充入SF6气体前检查工作
(1)充气设备以及充气管路的绝对清洁是对SF6气体严格的无菌无水环境的必要保障。
(2)断路器内的真空度必须达到严格的技术要求,否则难以达到完全绝缘,在户外运行时及其容易出现事故。
(3)其他相关仪器也必须按照技术要求及出产规定设定。
(五)GIS设备安装
4.5.1 GIS基础支架安装
(1)检查GIS支架,坚决杜绝使用破损支架,避免引起重大事故。
(2)根据图纸支架安装,严格按照规定執行所有操作。
4.5.2 断路器安装
断路器使用SF6气体绝缘,在户外运行,主要操作方式有两种,包括单级操作和三级操作,每级都需要配备液压碟簧操作机构一台。安装断路器必须先完成GIS的主母线及母线隔离开关后才能够进行。
4.5.3 断路器安装顺序
安装断路器,必须使用起重机将断路器吊起,移动断路器直至确认三相导体均插入断路器的梅花触头并且O型圈也正在正确装入密封槽,此时,将断路器测口法兰与CT内屏蔽法兰连接拴紧,固定。
4.5.4隔离开关安装
隔离开关必须做到绝对的绝缘,因此必须将所有带电部分全部安装在金属壳内以保证绝缘的绝对彻底.
4.5.5电流互感器安装
(1)由于电流互感器是环形铁芯型变换器,而由于铁芯之间使用的是电磁绝缘体材料,所以就使得电流互感器是绝缘的,一定程度上,这也保障了高压作业的安全性。
(2)电流互感器是专门的保护检测电流的元件,该元件不能充作其他任何目的及作用的使用。
(3)在高压作业中,飞弧的高空载电压、短路都是及其可怕的事故,而避免电流互感器二次绕组打开的的情况下操作,就可以杜绝此种危险
(4)由于电流互感器是纯静态元件,所以电流互感器几乎不需要进行任何维检工作。
4.5.6 阀门安装
若要检测气体的质量,机气体的纯度、湿度等,都需要用到阀门来对SF6气体进行填充、清空等工作。 4.5.7 SF6气体密度监控器
SF6作为设备中的绝缘部分,起着至关重要的作用,必须对其进行紧密监控检测。
4.5.8 吸附剂
(1)吸附剂,顾名思义即用于吸附多余物质,在此设备中,主要用于去除SF6中的水分及其分解物。
(2)提前存放储存吸附剂时必须做好吸附剂的隔离工作,避免其在投入使用之前就已吸收额外的水分。
(3)要保证SF6气体中水分值保持在合理范围内,就必须在每次打开SF6气体是更换吸附剂,保证使用功效。
4.5.9可伸缩外壳
值得注意的是,温度变化以及结构和安装过程中出现的一些误差会导致伸缩节的变化,影响伸缩节的寿命以及伸缩节的收缩范围。
(六)GIS中SF6气体
在向GIS中充入SF6气体是,通常将设备分成多个气体封闭隔室,每个隔室都有单独的压力开关,这样可以使得当一个或者几个气室发生故障时不会影响剩余气室的正常操作,另外,每个气室都设置一个压力开关,一旦气体发生泄漏等事故,事故原因容易排查解决。
(七) GIS导线连接及接地
4.7.1 导线连接
(1)清理接线板的接线处,注意使用钢丝刷,再涂上一层导电膏。
(2)检查螺栓紧固程度,确保符合力学要求。
4.7.2接地
(1)GIS设备必须与主接地网紧密连接,严格规范操作。
(2)设备与主接地网连接时必须保证良好的接触,为保证这一点,就必须清洁接触地面并涂上导电膏,使得GIS设备接地的完善。
(八) GIS气体监测调整
4.8.1 GIS系统SF6气体的微水检测
整个GIS设备的安装过程中,测试SF6气体的含水量都是至关重要的工作。在设备安装的任何一个阶段,一旦SF6气体的含水量超过了技术要求的标准,都必须重新处理SF6气体,处理过后重新检测,合格后方可继续下一道工序。
SF6气体的含水量的测试及处理工作应由专业人员进行。
4.8.2由专业技术人员在现场指导GIS设备充入SF6气体
(1)将设备内部抽真空使压强到133Pa,再让真空泵持续运转半小时以上,尽量减少壳体内的湿气。
(2)抽真空结束以后,关闭供气阀门,测气体间隔真空度;将设备放置4h后真空度不超过133Pa;若如真空度变化到133Pa以上,则必须重新抽真空直至压强到达133Pa以下,并且让真空泵继续工作半小时,然后重复上述步骤,确定是否存在漏气点及漏气点是否存在不符合规范的水分值。
(3)将SF6气体充入仪器内直至额定气压,并且检查密度继电器界值开关。
(4)当上述步骤完成以后,将仪器稳定12h后,检查气体间隔内压力。
(5)检测施工场所所有元件的密封性。
(6)将仪器稳定放置3-8天后,再一次测量SF6的湿度。
4.8.3 进行SF6气体泄漏试验
在施工安装现场用塑料薄膜密封连接部位,并将额定气压的SF6气体充入壳内并进行4h以上的搁置,再使用SF6检测仪检测SF6气体含量。
4.8.4 SF6气体含水量检测
由于气体物质的特殊性,若在气体充入后立刻进行水分测量则会产生较大误差,为了尽量减少误差,对气体含水量的测量应该在气体充入48h以后进行。且检测出的数据必须严格符合技术要求。
4.8.5 对开关设备操作进行检查
(1)检查隔离、接地开关的完整性,尤其是运动处的标记、位置指示器等。
(2)对断路器进行操作必须使用填充过SF气体的开关设备。
(3)对校图纸上的速率和铭牌是否相同。
(4)使用电流互感器二次终端检测仪器的绝缘程度。
(九) GIS实验
GIS实验主要内容包括元件实验、主回路电阻测量、交流耐压实验以及检测SF6是否泄漏等。
4.9.1 主回路电阻实验
在GIS各个元件都安装完毕以后,就应该开始充入SF6起到绝缘作用,但在此之前,需要先进行电阻测量,采用直流降压测量电阻,测出电流进一步得出电阻。使用进出线套管注入测量应在出现GIS有进出管的情况时,而使用元件连接金属外壳则是在GIS接地开关导电杆外壳绝缘的情况时使用的测量方法。若出现接地开关不完全绝缘的情况就应当使用间接测量法。
直流降压测量测量可采用两种基本原理相似的测量方法,分别是直流电源、分流器和毫伏表测量及使用回路电阻测量仪进行测量。需要注意的是,在测量过程中应该特别关注不同接线方式带来的误差,正确的接线方式应为电压测量线在电流输出线的内侧,如若出现错误,将会引起较大测量误差。
若GIS母线长、间隔多、有多路进出线,则应进行分段测量,确保快速有效及时的找到问题部位。测量出的实验数据应当与出产的理想数据进行比较,且测量数据应当尽量与出产数据相近。
4.9.2 GIS现场交流耐压实验
(1)被试品要求
作为一项先进的新型科学技术,必然对整个过程中所用的被试品有一定的要求。首先,GIS设备安装完成是必要条件,再者,必须确保SF6气体的气体密度达到指定要求,再者,被试品应当完成所有的检测工作已确定该试验品是能够参加技术应用的。
注意点:由于电学仪器的特殊性,在进行交流耐压实验前,必须将很多特殊设备隔离开来避免出现问题,这些仪器包括,高压缆线和架空线,部分电磁电压互感器和电力变压器等等。
(2)增加实验电压
首先,显而易见,同一部位若受到多次加压就必定会导致此部位的绝缘老化出现问题,所以,为了避免此类问题的出现,必须在不同部位加压。
再者,实验电压在通常情况下都是由进出线套来增加,所以实验过程中GIS的每个部位都应该加压一次。
最后,准确找到导体与外壳之间的位置来作为实验电压施加部位。
(3)交流耐压
交流耐压即使用交流电压来进行操作,主要包括主回路工频耐压实验和二次回路工频耐压实验。二者的主要差别主要体现在试验电压的不同,前者为0.8×460KV/1min,而后者耐受试验电压是2kv /1min
五、工具与设备
该技术主要采用的施工工具有:汽车吊,电焊机,真空泵,液压千斤顶,水准仪,液压万贯机等等;
主要采用的试验仪表设备有:交流耐压试验器,直流耐压试验器,直流电阻快速测试仪,变比电桥,双钳相位表,双臂电桥,兆欧表等等。
六、总结
总而言之,开展GIS设备施工工作需要各个不同专业领域的专业人才来共同出谋划策,共同配合,更好的合理应用现有资源,使得施工作业得以顺利开展,顺利完成工程建设。
参考文献:
[1]万叶. 220KV开关站GIS设备施工技术[J]. 安装,2011,11:33-38.
[2]利運宏. 乐滩水电站220kV开关站GIS设备安装[J]. 企业科技与发展,2013,Z2:38-41.
[3]王福春,杨红. 坪头水电站220kV配电设备选择和布置[J]. 水电站设计,2012,02:76-79.
[4]巫环科. GIS设备在东莞地区运行研究[D].华南理工大学,2012.
[5]刘建成,赵福全. 沙沱电站GIS现场安装工艺及耐压试验[J]. 工程建设与设计,2013,S1:49-54.