摘要：隨著六氟化硫（SF6）充氣設(shè)備的廣泛采用，為設(shè)備充注SF6氣體已是較為普遍的工作，但現(xiàn)有的SF6氣體充注工作方式耗時(shí)較長。本文通過統(tǒng)計(jì)分析研究，研制出了新型SF6鋼瓶加溫儀，縮短SF6氣體充注工作時(shí)間，減小了相關(guān)工作量，帶來了顯著地安全、經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電力 六氟化硫 加溫 自動(dòng)控制

中圖分類號：TM56文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0038-02

六氟化硫（SF6）氣體是一種用于高壓電力設(shè)備的優(yōu)良?xì)怏w絕緣材料，因其具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、電絕緣性和滅弧性能，被廣泛地應(yīng)用于電力工業(yè)所使用的高壓斷路器和其他開關(guān)設(shè)備上，青島供電公司110kV及以上開關(guān)設(shè)備已全部采用GIS或SF6開關(guān)。隨著SF6充氣設(shè)備的廣泛采用，新設(shè)備安裝和設(shè)備檢修過程中，為設(shè)備充注SF6氣體已是較為普遍的工作。但現(xiàn)場工作中，現(xiàn)有的SF6氣體充注工作方式耗時(shí)較長，在檢修工作量日益增長的情況下，有必要改進(jìn)現(xiàn)有SF6氣體充注工作方式，縮短工作耗時(shí)。本文旨在通過研究制造出一種輔助設(shè)備，達(dá)到縮短SF6氣體充注工作耗時(shí)的目的。

1 問題的提出與分析

針對現(xiàn)有的SF6氣體充注工作方式耗時(shí)較長這一問題，首先調(diào)查了近三年SF6設(shè)備充氣工作，對其中超過2h的停電檢修充氣工作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析各個(gè)階段所用時(shí)間，研究工作時(shí)間過長的原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SF6充氣過程所耗時(shí)間占整個(gè)工作時(shí)間的比例最高。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，SF6鋼瓶中SF6以液態(tài)和氣態(tài)的平衡混合物形式存在。充氣過程中，儲存在鋼瓶中的液態(tài)SF6氣化后進(jìn)入設(shè)備，是一個(gè)吸熱過程。自然狀態(tài)下充氣過程中由于熱量補(bǔ)充不足，使得吸熱逐漸受影響，出氣量變小，使充氣時(shí)間變長。例如：凈重45kg的SF6鋼瓶，約3～4h才會(huì)將瓶內(nèi)氣體充完，而GIS的母線等氣室檢修充氣，充氣時(shí)間往往在12h以上。為縮短停電時(shí)間，盡可能減小充氣時(shí)間，必須采取措施，保證SF6氣化所需熱量，使SF6持續(xù)穩(wěn)定氣化。但《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（變電部分）》規(guī)定：不允許采用明火對SF6鋼瓶進(jìn)行加溫。針對于此，考慮采用一種新型專用SF6鋼瓶加溫儀器，以方便的攜帶到變電站現(xiàn)場，采用較理想的加溫方式，對現(xiàn)場充氣中的SF6鋼瓶進(jìn)行加溫。

2 新型SF6鋼瓶加溫儀的研制

新型SF6鋼瓶加溫儀的研制從以下五個(gè)方面開展。

2.1 加溫單元

首先，鋼瓶的瓶身必須進(jìn)行加溫處理。其次，調(diào)研結(jié)果顯示，SF6氣體充氣過程中，一旦充氣速度加快，閥口處也會(huì)因熱量吸收造成逐漸凝露，雖然對于充氣速度影響不大，但閥口處的結(jié)露結(jié)霜現(xiàn)象對SF6氣體的質(zhì)量有著較為嚴(yán)重的影響。因此在SF6鋼瓶閥口處也需要加溫，保證快速充氣工作的質(zhì)量合格。

（1）鋼瓶瓶身加溫部件。對于鋼瓶瓶身的加溫部件，主要是選擇合適的加溫材料，保證能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速達(dá)到相應(yīng)溫度，而且具有較好的保溫效果。待選方案有：不銹鋼加熱片構(gòu)成的加溫部件、石英加熱管構(gòu)成的加溫部件、硅橡膠加熱帶構(gòu)成的加溫部件。綜合考慮以上各待選方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終決定選用硅橡膠加熱帶，內(nèi)附隔離條制作SF6鋼瓶瓶身加溫部件。對于加熱帶的固定，小組決定采用尼龍粘帶進(jìn)行固定。根據(jù)選用的硅橡膠加熱帶的功率，在有效滿足SF6氣體從液體轉(zhuǎn)化為氣體時(shí)造成的熱量損失的前提下，計(jì)算滿足提供所需功率所需要加熱帶的尺寸，再根據(jù)之前對SF6鋼瓶瓶身周長的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，決定加熱帶長度L=0.6m，保留邊界處預(yù)留固定裝置的長度，制作了內(nèi)附橡膠防水隔離條及溫度傳感器的硅橡膠加熱帶。

（2）鋼瓶閥口加溫部件。對于鋼瓶閥口處的加溫，由于閥口處SF6吸熱較少，不需要快速加溫，但對保溫效果要求較高，以便保持閥口處溫度穩(wěn)定。待選方案有：梳狀加熱片構(gòu)成的加溫部件、小型石英加熱管構(gòu)成的加溫部件、硅橡膠加熱條構(gòu)成的加溫、繩型加溫器構(gòu)成的閥口加溫部件。綜合考慮以上各待選方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并對硅橡膠加熱條與繩型加熱器進(jìn)一步評估，對其的用于閥口處的使用時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)繩型加熱器纏繞閥口的平均時(shí)間比硅橡膠加熱條纏繞閥口的平均時(shí)間多195%，浪費(fèi)工時(shí)，因此選用硅橡膠加熱條作為閥口處加溫部件。根據(jù)SF6鋼瓶閥口處需要纏繞的部分的相關(guān)尺寸，計(jì)算加熱帶長度，結(jié)合實(shí)際情況試驗(yàn)，確定加熱帶所需長度。在加熱帶的末端加裝尼龍粘帶作為固定裝置，并預(yù)留了濕度傳感器安置空間，以便對閥口連接處的濕度進(jìn)行有效傳感。

2.2 智能控制單元

（1）鋼瓶瓶身加溫控制模塊。對于SF6鋼瓶瓶身加溫部件的控制，需要利用溫度控制器來實(shí)現(xiàn)。通過開斷加溫裝置，使SF6鋼瓶瓶身保持在一個(gè)較穩(wěn)定的溫度，以保證SF6氣化吸收的熱量能夠穩(wěn)定補(bǔ)給，使氣化過程穩(wěn)定，SF6出氣速度提高。通過分析篩選，最終確定采用KS-1C溫濕度控制器作為鋼瓶瓶身加溫控制模塊。

（2）鋼瓶閥口加溫控制模塊。閥口處加溫目的在于抑制閥口處結(jié)露現(xiàn)象的產(chǎn)生，防止由于水分的滲透作用對管路內(nèi)SF6氣體微水含量產(chǎn)生影響。對于閥口處的加溫部件的控制，通過濕度控制器來實(shí)現(xiàn)。通過開斷加溫部件，保證閥口處不產(chǎn)生結(jié)露情況，保證SF6充氣的質(zhì)量。通過分析篩選，最終確定采用BW-8123型雙凝露控制裝置作為鋼瓶閥口加溫控制模塊。

2.3 人機(jī)界面單元

人機(jī)界面單元從外殼材料、開關(guān)類型、提示類型三個(gè)部分研究制作。通過分析比較，外殼材料選用硅塑料外殼，開關(guān)選用按鈕式開關(guān)。提示類型有語音提示和燈光提示兩種。語音提示雖然提示明白，并且任何首次接觸此裝置的人員都可以懂得提示的含義，但是變電站工作現(xiàn)場噪音較大，超過語音提示音量，因此容易影響報(bào)警提示效果。而燈光提示方案有液晶顯示器、七段LED數(shù)碼顯示管、LED紅綠黃單色燈三種，其中LED紅綠黃單色燈以其指示簡單，指示醒目清晰，亮度高，性能穩(wěn)定等優(yōu)勢被最終選定。根據(jù)設(shè)計(jì)圖及電路圖制作了相應(yīng)的塑料面板、防水膜、彩色標(biāo)示面板，購買上海APT電器公司的AD16-16C型紅綠黃燈、按鈕式開關(guān)，同時(shí)制作了電路板及相應(yīng)接線，參考人體力學(xué)習(xí)慣，進(jìn)行了相應(yīng)組裝。

2.4 電源單元

經(jīng)過調(diào)查，根據(jù)《山東電力集團(tuán)公司變電站基建管理規(guī)定》，現(xiàn)在負(fù)責(zé)的青島地區(qū)128座35kV以上變電站現(xiàn)場具有外接電源條件的為100%，與電源觸電保安器配合使用，可以長時(shí)間使用，且免去高額花費(fèi)及維護(hù)人力。因此，經(jīng)過分析和評估，決定采用外接電源的供電方式。

2.5 整體構(gòu)造單元

加溫儀的四大部件：瓶身加溫及控制單元、閥口加溫及控制單元、人機(jī)界面、電源線。人機(jī)界面裝置豎立布置，通過鋁制軌道固定于瓶身加熱套上。將瓶身加熱套設(shè)計(jì)為可折疊型，瓶身加熱套可以壓縮折疊，閥口加熱帶與電源線可以插入加熱套中。

根據(jù)各個(gè)單元的選擇分析，設(shè)計(jì)研制出了SF6鋼瓶加溫儀，示意圖如圖1。

3 效益分析

新設(shè)備的使用帶來的效益分為顯性效益和隱形效益。

3.1 顯性效益

（1）工作中充氣時(shí)間大大縮短。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在測試期內(nèi)節(jié)省工作時(shí)間40h，每次充氣時(shí)間縮短50%以上，為檢修工作節(jié)省了大量時(shí)間，特別是為緊急事故處理節(jié)省了寶貴的時(shí)間，也大大縮短了停電時(shí)間，為公司供電可靠性指標(biāo)做出了積極貢獻(xiàn)。（2）降低了SF6鋼瓶相關(guān)處理工作量。測試期內(nèi)節(jié)省工作時(shí)間量為40h，按每小時(shí)工作量需要2人，即可節(jié)省人力80人次。同時(shí)，每次運(yùn)輸、使用SF6鋼瓶的數(shù)量大大減小，不僅減少了工作中SF6鋼瓶的使用和替換的工作量。并且，測試期內(nèi)節(jié)省使用SF6鋼瓶30個(gè)，大大節(jié)省了重新抽氣更換鋼瓶的工作量和人力，減輕了工作壓力。

3.2 隱性效益

使用加溫儀進(jìn)行加熱，不僅克服了傳統(tǒng)上熱水加熱對于SF6氣體微水含量影響較大的缺點(diǎn)，并且加熱穩(wěn)定安全，具有鮮明提醒功能，不僅提高了檢修能力，縮短了停電時(shí)間，避免了不穩(wěn)定的充氣流程，現(xiàn)在的充補(bǔ)氣工作科學(xué)化、流程化、先進(jìn)化，能帶來很好的安全效益。

4 結(jié)論

新型SF6鋼瓶加溫儀的研制成功，實(shí)現(xiàn)了對SF6鋼瓶穩(wěn)定加溫，消除了影響SF6充氣質(zhì)量的缺陷，保證了充氣速度，大大縮短了SF6充氣時(shí)間，減少了不必要停電時(shí)間，節(jié)省了大量相關(guān)處理工作量，為公司帶來了顯著地經(jīng)濟(jì)效益與安全效益。

參考文獻(xiàn)

[1]張弛.SF6斷路器微水超標(biāo)原因及控制措施[J].科學(xué)與財(cái)富，2010（1）：3-4.

[2]林立生，林楊.高壓SF6斷路器綜述[J].華北電力技術(shù)，1997（5）：45-49.

[3]吳鵬.高壓斷路器中SF6氣體的維護(hù)與管理[J].農(nóng)村電工，2004（9）：26.

[4]張永斌，李寧元，王產(chǎn)君.高壓斷路器使用SF6氣體應(yīng)注意的若干問題[J].黑龍江電力，2003（5）：390-391.

[5]李文琦.六氟化硫斷路器中SF6氣體含水量分析和對策[J].能源與環(huán)境，2008（3）：32-33.