一種多功能SF6帶電補(bǔ)氣智能集成裝置的研究與應(yīng)用

陳 滔 王嘯峰

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東珠海519000）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，SF6設(shè)備被廣泛運(yùn)用，同時(shí)伴隨的是這些設(shè)備在日常維護(hù)當(dāng)中陸續(xù)出現(xiàn)的各種問(wèn)題。下面從對(duì)現(xiàn)狀問(wèn)題的分析、成果介紹以及應(yīng)用前景分析等方面闡述了本項(xiàng)目的具體內(nèi)容。本成果屬于原創(chuàng)性創(chuàng)新產(chǎn)品，在市場(chǎng)上無(wú)類似產(chǎn)品。裝置徹底解決了SF6充氣設(shè)備帶電補(bǔ)氣工作效率低、作業(yè)過(guò)程排放SF6廢氣導(dǎo)致環(huán)境污染等問(wèn)題，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，可在相關(guān)行業(yè)進(jìn)行全面推廣應(yīng)用。

1 問(wèn)題概述

SF6補(bǔ)氣是檢修專業(yè)常見(jiàn)的一項(xiàng)工作，傳統(tǒng)的充氣工作存在以下問(wèn)題：

1.1 接頭種類多，選擇困難

各個(gè)廠家的充氣接頭沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，造成對(duì)應(yīng)的充氣接頭種類繁多（圖1），無(wú)法通用。作業(yè)人員每次工作前，都需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備氣室接頭進(jìn)行選擇，由于設(shè)備型號(hào)千差萬(wàn)別導(dǎo)致接頭種類繁多，找到對(duì)應(yīng)的接頭需要耗費(fèi)一定的時(shí)間。另一方面，充氣時(shí)需充氣接頭頂開(kāi)設(shè)備逆止閥，但充氣接頭并無(wú)檢查逆止閥關(guān)閉情況的功能，若逆止閥復(fù)位失效，拆開(kāi)充氣接頭時(shí)會(huì)造成設(shè)備內(nèi)部氣體大量外泄。

圖1 種類繁多的接頭

1.2 氣瓶重量大，難以搬運(yùn)

一個(gè)SF6氣瓶重量接近100 kg，而作業(yè)人員搬運(yùn)氣瓶至現(xiàn)場(chǎng)需要過(guò)草地、上樓梯，傳統(tǒng)的搬運(yùn)方式都是通過(guò)四人扛抬才能運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)（圖2）。這種方式不但存在氣瓶重心不穩(wěn)跌落傷人的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還需要大量勞動(dòng)力。

1.3 排放氣體，污染環(huán)境

工作前需要使用新氣對(duì)管道進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性充洗，以確保管道干燥、無(wú)雜質(zhì)，為了保證管道氣體的純度往往需要更長(zhǎng)的時(shí)間排氣（圖3），將造成SF6氣體大量排放到大氣中。雖然SF6氣體是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒、不燃的惰性氣體，但它同時(shí)也是聯(lián)合國(guó)定性的六種溫室氣體之一，直接排放至大氣必定會(huì)造成污染。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)搬運(yùn)氣瓶方式

圖3 充氣前需對(duì)氣道排氣，造成污染

1.4 控制精度低，不方便操作

運(yùn)維人員需要長(zhǎng)時(shí)間在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)密度表壓力值進(jìn)行人工充補(bǔ)氣，不但效率低，而且由于人工讀表數(shù)精度不足，還會(huì)造成補(bǔ)氣壓力精準(zhǔn)度不高。其次，在充氣過(guò)程中，由于氣化過(guò)程需吸收熱量，如果充氣過(guò)快，來(lái)不及吸收熱量就會(huì)使得液體SF6流入設(shè)備內(nèi)部，造成充入氣室內(nèi)的SF6壓力過(guò)高，因此作業(yè)人員只能嚴(yán)格控制充氣精度緩慢對(duì)設(shè)備充氣，防止管道冷凝（圖4）。

圖4 充氣速度過(guò)快造成的氣瓶冷凝

1.5 數(shù)據(jù)管控困難

工作完成后，作業(yè)設(shè)備和充氣量都缺乏綜合信息化管理，影響對(duì)設(shè)備狀態(tài)和工作成效的準(zhǔn)確評(píng)估。

2 成果介紹

針對(duì)以上問(wèn)題，研制了一套多功能SF6帶電補(bǔ)氣智能集成裝置（圖5），現(xiàn)分模塊對(duì)其具體功能進(jìn)行闡述。

圖5 多功能SF6帶電補(bǔ)氣智能集成裝置展示

2.1 智能充氣裝置

（1）采用PLC集成電路控制，采集兩側(cè)氣體壓力，通過(guò)電子閥門進(jìn)行智能控制充氣，只要在觸摸屏中設(shè)置好目標(biāo)壓力值，就能輕松進(jìn)行智能化一鍵式操作，到達(dá)目標(biāo)壓力值后，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉電子閥門，充氣工作結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)氣；

（2）裝置加裝了加熱裝置，補(bǔ)充氣化過(guò)程所需熱量，保證氣化充分，不但提高了充氣效率，還保證了充氣的精準(zhǔn)性要求；

（3）裝置安裝在三輪式小車上，輔助有推、拉把手，便于搬運(yùn)氣瓶，不但可以提高效率，而且安全可靠；

（4）增加SF6氣瓶稱重裝置，對(duì)比充氣前后的重量，就可以獲取設(shè)備的充氣量，配合軟件就可以進(jìn)行新氣氣瓶及設(shè)備泄漏量信息化管理。

2.2 小型回收裝置

（1）傳統(tǒng)的回收裝置重量接近1 t，十分笨重。針對(duì)回收氣體后不再進(jìn)行回充的特點(diǎn)，我們?nèi)サ袅藘艋δ?，使得整體裝置小型化；

（2）配備小型氣瓶對(duì)充氣管道的氣體進(jìn)行儲(chǔ)存，能夠有效地防治SF6氣體排放到大氣中造成污染，同時(shí)起到回收管道氣體的作用，并可實(shí)現(xiàn)再生利用，綠色環(huán)保；

（3）增加觸摸屏系統(tǒng)，采用智能化一鍵式操作，輕松實(shí)現(xiàn)管道氣體回收，不但保證了人員安全，還綠色環(huán)保。

2.3 通用控制接頭

（1）可根據(jù)充氣設(shè)備的型號(hào)與配備的各種設(shè)備接頭進(jìn)行連接，保證其通用性；

（2）外部旋鈕采用穿芯式設(shè)計(jì)，可以直接控制設(shè)備充氣接頭逆止閥通斷；

（3）進(jìn)行充氣時(shí)，通過(guò)旋鈕打開(kāi)逆止閥，管道與設(shè)備氣室連通，保障氣體進(jìn)入設(shè)備；

（4）充氣結(jié)束，通過(guò)旋鈕關(guān)閉逆止閥后回收氣體，觀察壓力表變化就可以判斷逆止閥是否關(guān)閉良好，安全可靠。

2.4 SF6管理軟件

（1）部署于云端，使用便捷，不需要專用服務(wù)器，維護(hù)成本低。

（2）新氣瓶在使用前需統(tǒng)一進(jìn)行資料記錄后貼上二維碼，運(yùn)維人員通過(guò)手機(jī)APP掃描即可進(jìn)入一體化臺(tái)賬，記錄進(jìn)行補(bǔ)氣的設(shè)備名稱、補(bǔ)氣量和時(shí)間等信息，形成SF6氣體的大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)SF6氣瓶的全生命周期管理。

（3）SF6氣體智能跟蹤管理軟件，可對(duì)何種設(shè)備漏氣較多、運(yùn)行時(shí)間對(duì)設(shè)備泄漏影響、泄漏量預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)信息化管理，為后續(xù)運(yùn)維策略綜合化管理提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)SF6氣體精益化管理。

3 實(shí)施效果歸納

目前本項(xiàng)目成果實(shí)際應(yīng)用于企業(yè)日常的充補(bǔ)氣以及氣體管路的各項(xiàng)工作當(dāng)中，具體效果如下：

（1）提高工作效率。原來(lái)帶電補(bǔ)氣工作平均需要5人8 h的工作量，使用本項(xiàng)目裝置進(jìn)行智能充補(bǔ)后，可減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員至2人，且工作時(shí)間可縮短至3 h，工作效率提升85%。

（2）減少環(huán)境污染。通過(guò)本項(xiàng)目裝置回收廢氣再生利用，預(yù)計(jì)每年可節(jié)省SF6氣體消耗量為3%，有效減少了環(huán)境污染。使用裝置后，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)充氣過(guò)程SF6氣體零排放。按照發(fā)改環(huán)資[2014]19號(hào)文件《節(jié)能低碳技術(shù)推廣管理暫行辦法》規(guī)定，SF6溫室氣體的全球增溫潛勢(shì)折算為二氧化碳當(dāng)量系數(shù)為22 900，2017年根據(jù)我單位SF6用量共節(jié)省SF6氣體0.7 t，則折算為0.7×22 900=16 030 t二氧化碳的排放量。如果推廣至全國(guó)338個(gè)地級(jí)市，將可以減少500多萬(wàn)噸二氧化碳的排放量，將加速打造安全、可靠、綠色、高效智能電網(wǎng)。

（3）提高設(shè)備運(yùn)維信息化水平。通過(guò)管理軟件數(shù)據(jù)分析，針對(duì)各個(gè)補(bǔ)氣設(shè)備制定針對(duì)性運(yùn)維策略，有效提升了運(yùn)維工作質(zhì)量，預(yù)計(jì)每年可節(jié)省SF6氣體消耗量2%。同時(shí)，為SF6氣體的全生命周期管理等提供了信息化平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

成果重點(diǎn)解決了SF6充氣設(shè)備帶電補(bǔ)氣工作效率低、作業(yè)造成的環(huán)境污染等問(wèn)題，具有創(chuàng)新性、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可知，其能切實(shí)提高工作效率、減少環(huán)境污染和提高信息化管理水平，有效解決了電網(wǎng)35 kV以上SF6充氣設(shè)備帶電補(bǔ)氣工作的技術(shù)難題。