便攜式SF6補(bǔ)氣裝置的研制

許加凱，劉勇利，王健

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261000）

便攜式SF6補(bǔ)氣裝置的研制

許加凱，劉勇利，王健

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261000）

為提高SF6設(shè)備補(bǔ)氣工作效率，調(diào)查分析補(bǔ)氣工作現(xiàn)狀，研制出一套便攜式SF6補(bǔ)氣裝置。該裝置采用標(biāo)準(zhǔn)化通用接口，并配置不同的SF6設(shè)備補(bǔ)氣接口，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便，并在實(shí)際工作中得以推廣應(yīng)用。

SF6；補(bǔ)氣；通用接口

0 引言

高壓SF6設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常需要檢修人員進(jìn)行SF6氣體補(bǔ)充工作［1］，目前的補(bǔ)氣工作存在“準(zhǔn)備工作繁瑣、補(bǔ)氣管路多通用性差、歸類管理復(fù)雜”的問題，導(dǎo)致補(bǔ)氣工作復(fù)雜且效率低下。

對(duì)SF6補(bǔ)氣工作現(xiàn)狀調(diào)查分析，研制出一套便攜式SF6補(bǔ)氣裝置，并在實(shí)際工作中得以推廣應(yīng)用。

1 工作現(xiàn)狀調(diào)查分析

近年來，SF6氣體在電氣設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在高壓斷路器和組合電器中普遍采用SF6氣體進(jìn)行絕緣和滅弧。SF6電氣設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常因泄漏而造成告警、閉鎖信號(hào)，需要檢修人員進(jìn)行帶電補(bǔ)氣工作。

日常SF6設(shè)備補(bǔ)氣準(zhǔn)備工作步驟繁雜，尤其是在確定SF6設(shè)備氣體管路的類型方面耗費(fèi)了大量的時(shí)間。人為選擇的失誤會(huì)降低補(bǔ)氣管路選擇準(zhǔn)確性，最終導(dǎo)致補(bǔ)氣工作的失敗。

對(duì)補(bǔ)氣管路類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖1所示。

圖1 補(bǔ)氣管路類型

由圖1可知，補(bǔ)氣管路類型多樣，現(xiàn)階段并沒有通用性補(bǔ)氣管路。同一個(gè)變電站，由于技術(shù)改造和歷史原因，有多種SF6設(shè)備，一次補(bǔ)氣工作需要攜帶多套補(bǔ)氣管路。同時(shí)，補(bǔ)氣管路還存在著歸類管理復(fù)雜的問題。

在實(shí)際運(yùn)行過程中，微水測(cè)量是由試驗(yàn)班組進(jìn)行，而氣體補(bǔ)充工作是由開關(guān)檢修班組進(jìn)行，二者不同步導(dǎo)致了檢修工作效率的降低，同時(shí)增加了設(shè)備的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。而針對(duì)SF6氣瓶和SF6設(shè)備進(jìn)行微水測(cè)量時(shí)，需要連接口的轉(zhuǎn)換，增加了測(cè)試工作量。

針對(duì)存在的問題，開展便攜式SF6補(bǔ)氣裝置的研究，對(duì)于提高SF6補(bǔ)氣工作效率具有重要的意義。

2 便攜式補(bǔ)氣裝置的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

如何對(duì)SF6補(bǔ)氣管路設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)氣通用化和測(cè)量專用化進(jìn)行集約改進(jìn)，成為當(dāng)前檢修補(bǔ)氣工作急需解決的技術(shù)問題。

研制SF6補(bǔ)氣裝置，應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，氣密性好，耐壓性好，倉(cāng)庫(kù)占用率小和出庫(kù)清點(diǎn)快，實(shí)現(xiàn)方便快速地補(bǔ)氣。

1）補(bǔ)氣裝置整體氣密性應(yīng)達(dá)標(biāo)，使用SF6檢漏儀檢查顯示數(shù)值不超過報(bào)警值。選擇合適的材料及精密的銜接工藝可以有效解決氣密性問題，通過SF6檢漏儀檢測(cè)裝置周圍SF6氣體濃度，準(zhǔn)確測(cè)量漏氣速度。SF6體積分?jǐn)?shù)與SF6檢漏儀信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

2）根據(jù)GB／T 12022—2006《工業(yè)六氟化硫》和GB／T 8905—2012《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢測(cè)導(dǎo)則》，工業(yè)SF6應(yīng)充裝在潔凈、干燥的氣瓶中。由圖3［2］可知，SF6臨界壓力和臨界溫度都較高，臨界壓力3.9 MPa，臨界溫度為45.6℃。在臨界壓力和臨界溫度下SF6氣體的密度［3］是7.3 g／L。在3.9 MPa以上的壓力，無論多么高，它的液化溫度都是45.6℃，是一條直線。因此，裝置所能承受的最小壓強(qiáng)為3.9 MPa。臨界溫度是液化的最高溫度，而臨界壓力是液化的最小壓力。

圖2 SF6氣體體積分?jǐn)?shù)與信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系

3）不需在倉(cāng)庫(kù)清點(diǎn)選擇，即清點(diǎn)選擇錯(cuò)誤率為0；出庫(kù)時(shí)間不超過30 s，縮短補(bǔ)氣工作準(zhǔn)備時(shí)間。

將所有不同規(guī)格的補(bǔ)氣接頭集成在一件或一套裝置中，補(bǔ)氣時(shí)只需將此件（套）裝置帶上即可前往現(xiàn)場(chǎng)工作。如此一來省去了清點(diǎn)選擇的過程，同時(shí)也避免了裝置太多容易出現(xiàn)選擇錯(cuò)誤的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)入庫(kù)即可取走，到站即能使用。

圖3 SF6氣體壓力—溫度曲線

2.2 結(jié)構(gòu)組成

研制本裝置的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有SF6補(bǔ)氣裝置中存在的缺陷，提供一種可對(duì)不同廠家SF6設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)氣及實(shí)時(shí)微水測(cè)量的便攜式SF6補(bǔ)氣裝置［4］。

如圖4所示，研制的新型便攜式SF6補(bǔ)氣裝置包括公共氣體管路、十字形接頭、通用接頭、專用測(cè)量設(shè)備接頭4部分。

公共氣體管路包括氣瓶、閥門、壓力表、減壓閥和氣體軟管。氣瓶、閥門、壓力表、減壓閥選用標(biāo)準(zhǔn)SF6補(bǔ)氣管路設(shè)備。氣體軟管采用吸濕率低的專用不銹鋼金屬軟管，補(bǔ)氣軟管的長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際補(bǔ)氣工作需要選取合適長(zhǎng)度，也可采用多節(jié)設(shè)計(jì)以根據(jù)不同管路長(zhǎng)度進(jìn)行配置。

圖4 便攜式SF6補(bǔ)氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖

十字形接頭包括十字形連接器、通用補(bǔ)氣公頭接口、備用補(bǔ)氣公頭接口和專用微水測(cè)量公頭接口。十字形接頭通過十字形連接器和氣體軟管與公共氣體管路連接，通用補(bǔ)氣公頭接口和專用微水測(cè)量公頭接口通過球型閥門與十字形連接器連接。通用補(bǔ)氣公頭接口掛有保護(hù)性橡膠插頭，起到防塵和保護(hù)接口的作用。

通用接頭由依次串接的通用母頭接口、連接軟管、SF6設(shè)備專用接口構(gòu)成。SF6設(shè)備專用接口與SF6設(shè)備上對(duì)應(yīng)的接口相連接。通用接口采用的是螺紋接口方式。通用SF6設(shè)備接頭，包括通用母頭接口、連接軟管、SF6設(shè)備專用接口，集中統(tǒng)一存放于專用設(shè)備接口箱中。圖4中僅列舉出A、B、C三種不同的SF6設(shè)備接頭樣式，實(shí)際應(yīng)用中，SF6設(shè)備接頭依據(jù)不同廠家實(shí)際接口尺寸及連接方式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以滿足不同SF6設(shè)備補(bǔ)氣的需要。

專用測(cè)量設(shè)備接頭由依次串接的專用微水測(cè)量母頭接口、連接軟管構(gòu)成，連接軟管的另一端與微水測(cè)量?jī)x輸入端口相連接。

2.3 工作原理

便攜式SF6補(bǔ)氣裝置的通用SF6補(bǔ)氣和專用微水測(cè)量接口裝置是通過下述過程實(shí)現(xiàn)的。

氣瓶中的SF6氣體依次經(jīng)過氣瓶、閥門、減壓閥進(jìn)入到氣體軟管中，軟管末端連有十字形接頭。與該接頭相連的通用補(bǔ)氣公頭接口和專用微水測(cè)量公頭接口分別與通用SF6設(shè)備接頭和專用測(cè)量設(shè)備接頭相連接。與該接頭連接的備用補(bǔ)氣公頭接口作為備用，在需要時(shí)打開球型閥門可與通用SF6設(shè)備接頭相連接。通用SF6設(shè)備接頭與SF6設(shè)備的相應(yīng)接口相連接，構(gòu)成封閉管路，專用測(cè)量設(shè)備接頭與微水測(cè)量?jī)x相連接構(gòu)成封閉管路。通用SF6設(shè)備接頭可根據(jù)實(shí)際設(shè)備的類型配置一套或多套。

通過氣瓶閥門和十字形接頭處的兩個(gè)球型閥門，可實(shí)現(xiàn)對(duì)SF6氣瓶和SF6設(shè)備中的微水含量的測(cè)量。斷開備用補(bǔ)氣公頭接口側(cè)球型閥門，不連接通用補(bǔ)氣公頭接口，打開專用測(cè)量設(shè)備接頭側(cè)球型閥門和氣瓶閥門可測(cè)量SF6氣瓶中的氣體微水含量；斷開氣瓶閥門和備用補(bǔ)氣公頭接口側(cè)球型閥門，連接通用補(bǔ)氣公頭接口，打開專用測(cè)量設(shè)備接頭側(cè)球型閥門，可測(cè)量SF6設(shè)備中的氣體微水含量。

通過安裝在閥門后端與管路相連接的壓力表觀測(cè)管路中SF6氣體的壓力變化，通過氣瓶閥門和SF6氣體減壓閥控制氣體的流速與開閉。

3 應(yīng)用效果

通用SF6補(bǔ)氣裝置研制，裝置各個(gè)部件的總體重量為12 kg，所有補(bǔ)氣接頭可以放置在1個(gè)40 cm× 30 cm×20 cm的箱子中，結(jié)構(gòu)緊湊，便于拓展、查找與攜帶。

對(duì)組裝后的補(bǔ)氣裝置進(jìn)行了氣密性試驗(yàn)，在氣瓶壓力完全釋放，即3.9 MPa時(shí)，檢漏儀顯示數(shù)值最大為32，整體氣密性達(dá)標(biāo)。在3.9 MPa的壓強(qiáng)下泄漏率為0.021 mL／h，不超過0.100 mL／h的工業(yè)氣密性要求。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)使用效果統(tǒng)計(jì)

裝置研制成功后，立即將其投入到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，投入使用以來，因?yàn)檠b置的集成存放使得裝置查找方便，出庫(kù)迅速。如圖5所示，攜帶準(zhǔn)確率達(dá)到100%，出庫(kù)平均時(shí)間只需19.2 s。

4 結(jié)語

研制的便攜式SF6補(bǔ)氣裝置通過采用標(biāo)準(zhǔn)化通用接口裝置以匹配不同的SF6設(shè)備補(bǔ)氣接口，在進(jìn)行補(bǔ)氣工作時(shí)僅需要攜帶1套補(bǔ)氣管路便可以滿足不同廠家的SF6設(shè)備的需求，增強(qiáng)了補(bǔ)氣管路設(shè)備的通用性和實(shí)用性，減少了倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的空間，降低了歸類管理的復(fù)雜性。

設(shè)計(jì)的通用SF6設(shè)備接頭和專用測(cè)量設(shè)備接頭，可同時(shí)完成SF6氣體補(bǔ)充和微水測(cè)量工作，不需要更換專用接頭，通過氣瓶閥門和兩個(gè)球型閥門，可實(shí)現(xiàn)對(duì)SF6氣瓶和SF6設(shè)備中微水含量的實(shí)時(shí)測(cè)量，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)化了工作流程，降低了實(shí)際工作量，提高了檢修工作效率。

［1］佟智勇，甄利，張遠(yuǎn)超.SF6開關(guān)設(shè)備檢漏及漏點(diǎn)處理現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐［J］.高壓電器，2010，46（5）：92-94.

［2］DL／T 739—2000LW-10型六氟化硫斷路器檢修工藝規(guī)程［S］.

［3］郭小燕，甄利.變電檢修現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問答［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2013.

［4］許加凱，邱金海，李輝，等.一種六氟化硫接口裝置：中國(guó)，ZL 201420339300.8［P］.2014-10-29.

Development of Portable SF6Gas Refilling Equipment

XU Jiakai，LIU Yongli，WANG Jian
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang，261000，China）

In order to improve the efficiency of SF6gas refilling devices，the working situation of gas refilling is investigated，and a portable SF6gas refilling device is developed.The gas refilling device uses the standardized interfaces which can suit different kinds of equipment.The gas refilling device has a compact structure and is convenient to operate.It has been widely applied in practice.

SF6；gas refilling；standardization interface

TM561.3

A

1007－9904（2015）04－0012－04

2014-12-02

許加凱（1987），男，主要從事變電站一次設(shè)備檢修工作。