關于SF6氣體自動充氣裝置研究與探討

謝聰乾

關于SF6氣體自動充氣裝置研究與探討

謝聰乾

（廣東電網有限責任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

SF6氣體優(yōu)良的滅弧和絕緣性能使其在斷路器、高壓變壓器、GIS等電氣設備得到廣泛的應用，但是目前對于該類設備的充氣仍然采用手工充氣方式，這種方式效率低下、工作環(huán)境較惡劣，對操作人員的健康產生了一定的影響。本項目所開發(fā)的自動化充氣設備可以克服這些不足，能夠快速且穩(wěn)定地對SF6設備進行自動充氣，且具有壓力監(jiān)測及設定功能，減輕了操作人員的勞動強度，提高了充氣的準確性，在電氣系統(tǒng)中具有比較廣泛的應用空間。

自動充氣；SF6氣體；充氣裝置；關鍵技術

在電力設備中，需要使設備中使用的器材間實現(xiàn)絕緣，SF6氣體具有很好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，且具有良好電氣絕緣性及優(yōu)異的滅弧性能，廣泛用于斷路器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等電氣設備。為了實現(xiàn)對使用SF6氣體進行絕緣的電氣設備真正實現(xiàn)絕緣，需要對使用SF6氣體的設備充氣。

現(xiàn)有SF6充氣技術主要是靠人工控制，充氣速率靠加壓閥來控制，通過聽充氣管道中的充氣聲音來控制速率，同時充氣要留意兩個壓力表的讀數，而且在加氣過程中要輕拍設備壓力表，因為該壓力表有可能會出現(xiàn)卡阻造成讀數不準確。充氣結束時，完全靠人工來停止充氣，壓力控制精度差，或者是現(xiàn)有的自動充氣系統(tǒng)都是通過一套完整的有線控制系統(tǒng)實現(xiàn)充氣回路的通斷。

1 當前SF6充氣系統(tǒng)存在的問題

當前SF6充氣系統(tǒng)存在的問題如下：①目前的SF6充氣系統(tǒng)一般需要人工進行開關操作，使用控制系統(tǒng)的自動充氣系統(tǒng)需要通過連線進行控制，在復雜的工作現(xiàn)場，對控制系統(tǒng)的線路的連接會限制系統(tǒng)使用的范圍，人員在走動時易發(fā)生危險；②SF6充氣系統(tǒng)需要用到充氣管線進行充氣，充氣管線的回收都是通過人工進行整理回收，比較麻煩，工作效率較低。

2 技術原理

技術原理如下：①利用PLC控制的SF6氣體自動充氣裝置，利用氣壓傳感器檢測氣室的氣體壓力值，當低于設定值時，在PLC的控制下電磁閥帶電使氣路導通實現(xiàn)自動充氣。提出利用雙電磁閥實現(xiàn)快速充氣和平穩(wěn)充氣的方法，保證氣室壓力的準確性。②使用旋轉纏繞、發(fā)條儲能的方式進行自動卷線。充氣管線在不使用時卷曲在線盤中，使用時拉出，發(fā)條同時被拉伸儲能。③使用專門的外殼規(guī)制充氣管線收納空間，外殼通過專門設計，可以穩(wěn)固存放充氣管線。④使用可靈活開合的箱體包裝自動纏線器，將平常不需要操作的部分隱藏到箱體內部，簡化外部操作邏輯。

3 SF6自動充氣系統(tǒng)的關鍵技術及應用

3.1 SF6自動充氣系統(tǒng)關鍵技術

無線SF6自動充氣控制系統(tǒng)包括控制單元、供電單元、顯示單元、無線輸出單元、SF6氣體鋼瓶、具有無線接收功能的控制閥和電氣設備?？刂崎y上具有與控制單元中的無線單元互相通信的無線單元，能夠將控制閥的設備狀態(tài)信息發(fā)送至控制單元的無線單元中，同時接收控制單元經無線單元發(fā)送的控制信息?？刂崎y的設備信息包括氣體的壓力信息以及控制閥的開閉狀態(tài)。

系統(tǒng)框架如圖1所示。

控制單元連接的無線單元和控制閥中的無線單元可以采用2.4 G模塊或藍牙模塊進行通信。在將無線模塊連接至系統(tǒng)中時，先將每個控制閥中的無線單元與控制單元的無線單元配對，實現(xiàn)其在控制單元中的注冊。注冊完成后，控制單元可以通過無線單元分別控制不同的控制閥。該方式可以實現(xiàn)控制閥的不斷擴展，無需增加控制線，減少了現(xiàn)場作業(yè)時接線線路的復雜度。顯示單元能夠將無線單元接收的信息顯示出來，供操作人員實時查看。控制單元可以是PLC、單片機或ARM控制芯片。顯示單元為TFT顯示屏或觸摸屏。

3.2 自動回收充氣管線部分

可以使充氣管線在不使用時收縮至一個線盤中。該線盤由用發(fā)條拖動的內部核心與盤繞充氣管線的外沿組成。使用充氣管線時，可以簡單地將線纜拉伸出來。此時線盤旋轉，內部發(fā)條進行儲能。而當充氣管線使用完畢后，充氣管線末端插頭處作用力消失，發(fā)條將自動回收拉伸出去的線纜。綜合來看，當沒有使用充氣管線時，線纜收縮盤旋在線盤當中。而需要使用充氣管線時，在完成接線后，因為纏線器發(fā)條的作用力，充氣管線會緊繃而不是散亂堆放。

圖1 系統(tǒng)框架圖

自動回收充氣管線部分使用旋轉纏繞、發(fā)條儲能的方式進行自動卷線，測試線在不使用時卷曲在線盤中，使用時拉出，發(fā)條同時被拉伸儲能。

自動回收充氣管線部分使用專門的外殼規(guī)制測試線收納空間。外殼通過專門設計，可以穩(wěn)固存放測試線。

自動回收充氣管線部分外殼的設計還包括模塊化的多向接口，可以與其他模塊連接。利用模塊化設計組合多個自動測試線纏繞器模塊，以形成多線路的自動纏繞器。

自動回收充氣管線部分使用可靈活開合的箱體包裝自動纏線器，將平常不需要操作的部分隱藏到箱體內部，簡化外部操作邏輯。

自動回收充氣管線部分使用合適的外殼形狀，以保證插頭能露出在纏繞器外部。

管線回收部分實施三個案例如圖2所示。

圖2 管線回收部分實施案例

4 結束語

該充氣設備具有便攜性、安全可靠，采用了智能化的控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)編程控制，操作較簡單，具有可視、友好的LCD操作界面。

充氣前，拉出充氣管線進行管道連接，在充氣過程中，不需要人員守候。同時，在充氣結束之后，自動回收充氣管線，能減少人員的勞動強度，提升電力部門的工作效率，從而有效節(jié)約成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經濟價值。

TM561.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.054

2095－6835（2019）19－0130－02

謝聰乾（1980—），男，廣東梅州人，大學本科，變電檢修高級技師，電氣工程師，研究方向為電力設備的安裝、檢修與維護、電力類專業(yè)培訓。

〔編輯：王霞〕