SF6补气机与校验仪的融合设计

SF6补气机与校验仪的融合设计

任有松 崔瑞 李贵良

云南电网有限责任公司德宏供电局 云南 德宏 678400

摘 要

本文将SF6补气机与校验仪的关键技术进行深度融合设计，在原理融合、结构融合、功能融合上分别进行设计，使其同时具备SF6智能补气、SF6密度继电器校验、SF6微水测试等功能，实现器件高度集中，简单操作，精准控制，减少设备高额配置、提高工作效率、避免电力负荷损失，并推进SF6惰性气体的节能减排，防治环境污染。

关键词：SF6补气机、校验仪、融合设计

正 文

一、研究背景

在电力系统中，六氟化硫（SF6）被广泛应用于变电、输电和配电设备内，主要起绝缘和灭弧作用，其性能很大程度取决于SF6气体的密度。在SF6的气体密度降低后，必须对其进行补气，使其密度达到SF6电气设备安全运行压力值，随后诞生了补气机。而在线监测SF6密度的器具为SF6密度继电器，为确保其正常工作，必须定期对其校验，于是有了密度继电器校验仪。气体在长期运行后，由于密封性和电离，将使绝缘性能降低，为此还需要定期测量其微水。但目前以上三种设备由于厂家和技术的原因，尚未统一融合。导致作业接头种类多、不能通用、频繁更换作业设备造成本体设备密封性能下降，SF6泄露。人员工作量大、效率低、作业风险高。为此，检修人员经常需要对SF6进行密度继电器校验、微水测试、气体补充，现场工作面临许多难题。因此，非常有必要将以上三种功能进行融合设计。

二、设计思路和方法

在技术原理融合设计上，可以基于SF6带电补气智能控制技术、SF6密度继电器自动校验技术、SF6微水测试技术的统一集约融合技术，设计出全新的在线带电作业综合一体装置。它将SF6智能补气模块、SF6密度继电器自动校验模块、微水测试的模块相互关联控制，通过融合集成SF6在线作业集约一体装置综合控制中心，并由此控制3个比例阀门开断，选择相应的功能测试，对此3个集控模块通过统一的通信串口融合连接至综合控制中心。综合控制中心统一控制一体装置根据用户不同的使用要求启动不同的模块进行在线作业。运算程序方面，将Beattie-Bridgman公式VB程序、微水测试VB程序、SF6密度继电器自动校验仪JAVA程序进行融合，统一编译为一套完整的、软件运行稳定的新的控制换算及显示程序。微水测试时，通过充气管路为SF6密度传感器进行充气，通过微水管路对气源进行微水检测，用于判断气源的微水情况，通过传感器检测管路对SF6密度传感器进行微水压力检测，由此实现补气、气源微水、SF6密度传感器微水三合一的检测；密度继电器校验时，通过依次在所选取的校准点进行校准直至测量上限，然后在测量上限处造成一个微小的压力波动，待压力稳定后再逐点进行降压校准直至零点。升压和降压时平稳，避免冲击和过压现象。控制中心进行数据处理后按照既约程序进行下一个校验点的升压、稳压、采集、反馈、再控制，如此反复进行，完成上下行程的校验。同时在触点校验时进行切换值、恢复值、报警值的采集与计算；补气时，将电气设备气室内气压P1等效换算成标准温度20℃下的气压P2值，再与与补气设定值P0进行比较，其比较结果作为指令控制进气侧处的电磁阀门。通过控制气源口和补气口电磁阀门的张合，结合传感器反馈，实现精准补气。

在结构融合设计上，我们可以根据之前的元器件属性，选择新的器件，以实现形同的电气性能，进行布局收纳设计，安装固定，并设计制作面板、机箱、配件箱等。成果装置为箱体结构。箱体内部设有气泵、风扇、锂电池、电路板、控制面板，补气管路采用双头自封快速插头式连接方式，保证管路的干燥与清洁，连接设备本体采用万向螺母，不需要旋转管路进行连接，设备采用低功耗元件，内置电池供电，无需外接电源，设备补气过程均可测得气瓶压力及设备本体压力及密度值，整体采用高精密气路元件及电器元件，增强其便携性。最后根据管道接口及SF6开关设备接口尺寸，统一设计优化一套作业接头，该接头能够实现插拔、旋转、逆止等功能，并符合国标要求。

在功能融合设计上，需要设计出数据建模，数值自动化采集，采用自动造压，清洁环保，能够自动扫描触点，全自动反馈控制，自动运算和出具电子报告，且装置具有数据交互及就地储存功能。相它能够做到对指针式接点输出及智能式电流输出的SF6密度继电器进行现场校验、对SF­6气体任意环境温度下的压力进行标准换算，利用转换技术建模并读取示值读数，对触点的校验提出全新自动扫描功能、微水测试、补气压力控制等，并通过通讯链路将数据传输给中心，实现被检数据全自动获取，测试完毕后，试验数据自动告并存储至储存器，极大提高检测效率和检测准确度。

三、发展前景

该设计解决了旧式“1根管子+1个接头”的弊端问题。实现定额定量补气，一键操作，控制精度高，实现了自动、安全、简单、科学补气，能应用于各电压等级的断路器和互感器SF6气体补充，同时也可以在其它介质气体的补气场合使用。同时它解决了传统密度继电器校验仪不能全自动校验、试验报告的出具和管理没有实现网络信息自动化等缺乏智能校验的问题。能够同时具备SF6智能带电在线补气、SF6密度继电器校验、SF6微水测试等功能，一次接头连接，就能切换补气、校验、微水测试状态，降低人员工作量和上下爬梯的风险，最大限度集约化作业。功能高度集中，简单操作，精准控制，实现带电在线作业，减少设备高额配置、降低作业风险、提高工作效率、避免电力负荷损失，并推进SF6惰性气体的节能减排，防治环境污染。在智能化作业和环保要求的大背景下，该成果的转化使用具有广阔的市场前景。

参考资料

【1】JJG1073-2011《压力式六氟化硫气体密度控制器检定规程》

【2】电力主设备运行技术问答，化学工业出版社，李宏，ISBN9787122075161

【3】电力用油与六氟化硫，中国电力出版社，罗竹杰，ISBN 9787508359526

【4】一种SF6密度继电器全自动校验系统研发，当代电力文化期刊，李贵良

【5】数控式SF6在线补气机研究应用，数字技术与应用期刊，李贵良