缩短GIS设备SF6气体充气时长

缩短GIS设备SF6气体充气时长

黄炜

江西省送变电工程有限公司  江西省南昌市  330200

摘要：针对性的剖析了GIS设备在安装过程中充SF6气体这道工序来缩短充气时长，并提出相应的解决措施。

关键词：GIS设备；SF6气体；解决措施；经济效益

SF6气体是一种应用于高压设备极好的气体绝缘介质，已广泛应用于断路器、GIS、变压器等电气设备。SF6气体的耐电强度高，灭弧能力强、化学稳定性好，GIS设备需要大量的SF6气体，并且GIS设备一般都在现场组装、现场充气。充气速度慢，大大加长了施工工期，钢瓶内还会剩余大量SF6气体，造成很大的浪费，增加了施工成本。

1、GIS设备充SF6气体充气慢的原因分析

SF6气瓶在气体由液态变为气态时，需要吸收大量的热量进行释放，转换速度快吸收热量越多，气瓶表面一旦形成结冰，充气将停止， 这种现象在冬季最为明显。将一个满瓶的SF6钢瓶接入设备进行充气，当充气进行大约5分钟左右，钢瓶就开始结冰，充气速度明显减慢，8分钟左右时结冰就已经很厚了，充气基本就停止。即使夏季到10分钟左右充气就基本停止。这时就只能将结冰钢瓶卸下，换上一个新的SF6钢瓶继续充气。换下的结冰钢瓶内还有大约60%左右气体，这就浪费了大量的SF6气体，大大增加了成本。如果将结冰的钢瓶放在阳光下，让其自然融化，则需要很长时间，在夏季至少要放置3小时以上才能再次使用，在冬季至少要放置6小时以上才能继续使用。GIS设备需要大量的SF6气体，即使进行钢瓶轮流充气把一个电气间隔充到标准额定压力至少需要7个小时，冬季需要时间会更长，并且每个钢瓶内都会剩余大量的SF6气体，会造成大量浪费，并且需要多次更换充气钢瓶，有可能对设备内SF6气体的微水含量造成影响。

为了更加方便地了解GIS设备SF6气体充气过程工作，将GIS设备充气流程时间做个详细分解：1、勘察工作现场（递交工作票、工作票许可、安全交底站班会）用时20分钟；2、搬运SF6钢瓶用时10分钟；3、连接充气软管及压力表、阀门、逆止阀等用时15分钟；4、充气前检查用时5分钟；5、GIS设备一个间隔充SF6气体用时360分钟（包含中间多次换气瓶时间）；6、拆除充气管用时5分钟；7、清理现场用时5分钟。

根据流程细化后每个流程工序的时间相加信息可知，一个间隔GIS充气总用时长为420分钟。为了便于分析与查找出充气效率低的原因，根据工序进行分解剖析，发现用时最多的的流程是GIS设备充气中一个间隔的时间用时360分钟，时间占比达到了86%，我们针对耗时最长的360分钟来解决问题，只有缩短这360分钟的时长为目标，这就成为本论文需要解决的问题。

2、目标依据分析

通过GIS设备充气流程耗时最多的充SF6气体，一个间隔的GIS设备通常有8个以上独立气室（由于各个厂生产的设备不同），我们就按8个独立气室计算，传统的充气方式是单独一个气瓶充气，一旦气瓶结冰就要换新的气瓶继续充气。这样每个独立气室至少要换3次以上气瓶（我们就按3次），每换1次气瓶耗时5分钟，那么一个独立气室充到额定气压要多耗时15分钟，加上换下一个独立气充气要多耗时5分钟，所以要充满一个间隔的GIS设备换钢瓶的时间就要耗时3×5×8＋8×5=160分钟。如果我们能做到每个独立气室充气只要连接一次，不用换气瓶，也不会结冰，那么换GIS气室充气就只耗时5分钟，8个气室就总耗时40分钟，比传统的充气方法节约了160－40=120分钟。这样一个间隔的GIS设备充气总耗时420-120=300分种左右，通过以上依据数据分析，目标可行。

3、解决措施

   找到影响GIS设备SF6气体充气时长的要因之后，发现钢瓶结冰而频繁更换钢瓶耗时长，针对这个原因试验小组决定采用新型多气瓶并联充气装置。制定对策之后，要考虑到底要多少个SF6气瓶并联才能达到设定的目标呢？

首先我们釆用并联4瓶SF6气瓶对GIS设备充气进行试验，SF6气体由液态转换成气态钢瓶还是会有结冰现象，充气20分钟左右就结冰了，同样也很大程度减慢甚至停止充气，同时也要换4个新的气瓶，发现从新换上4个气瓶要耗时20分钟，反而比单瓶充气换3次瓶15分钟还要多耗时5分钟，相对于单个气瓶吸收热量降低到1/4而以，这样并联4瓶SF6气瓶没有达到预设的目标。

由于并联4瓶SF6气瓶对GIS设备充气没有达到预设的目标，我们加两个气瓶进行试验，就是6瓶SF6并联充气，当GIS设备充气达到额定压力时，SF6钢瓶也稍有些结冰，由于我们对策实施阶段是在冬季，如果在夏季可能就不会结冰，算免强可以达到预设的目标。实施中我们充气选了中等大小容积气室来做的实验，我们考虑到每个气室的容积不一样，而且不同的生产厂家也会有不同，所以为了更稳妥还是否定了并联6气瓶充气方案。

最后试验小组决定采用了可同时连接8瓶SF6气瓶对一个GIS气室进充气。该装置同时连接了8个气瓶对一个GIS气室进行充气，相对于单个气瓶吸收热量降低到1/8,大幅降低单瓶液态SF6气瓶释放气体速度，使气瓶表面结冰速度大幅降低，充满一个气室甚至不结冰的效果，有效的解决了GIS设备SF6气体充气缓慢难题，极大的提高了充气效率。

通过时间对比可以看出使用新型并联充气装置时间减少了120分钟，使用新型并联充气装置后，一个间隔的GIS设备SF6气体充气总时长由原来的420分钟缩短到了300分钟，目标得以实现了。

4、经济效益

我们以赣州筠门岭220kV变电站新建工程项目为例，这个变电站为GIS开关智能站，220kV侧和110kV侧共有32个间隔，两侧的I、Ⅱ段母线也有28个大的独立气室，我们把这28个大的独立气室看作是28个间隔来算，那么总共有32+28=60个间隔。这60个间隔共节约时间60×120÷60=120（小时），每次GIS设备充气时需要4人，按每个工作日8小时计算，共节约工日120×4÷8=60（天），每个工作日费用400元，合计节省人工成本60×400=24000元。由此带来的经济效益可观且保证了实现工期要求。

5、结束语

使用新型并联充气装置方法后，大大减少了频繁更换气瓶的工作量，同时有效的保障了人员的人身安全，其安全系数大大得到提升。在保证项目安全、进度、质量的前提下，结合经济效益，已将本次活动成果在赣州筠门岭220kV变电站新建工程项目上推广，形成了作业指导书，确保我们的成果能延续下去，在往后的工程全面推广，以便达到继续寻找缩短GIS设备充气时长的潜力。

6、参考文献

《电气装置安装工程 高压电气施工及验收规范》GB 50147

《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》GB 50150

《国家电网公司输变电工程工艺标准库》2022年版

《国家电网公司输变电工程典型施工方法（第一辑）》