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        變電設(shè)備用SF6氣瓶加熱服淺析

        2016-12-31 00:00:00周曉琴周海濱烏大鵬
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年27期

        摘 要:文章提出采用SF6氣瓶加熱服給SF6氣瓶補充熱量的新方法,使氣瓶中的六氟化硫快速排出進(jìn)入到SF6設(shè)備氣室中。通過SF6氣瓶加熱服改變傳統(tǒng)補氣方式,在縮短補氣時間和降低人員勞動強(qiáng)度的同時,提高了六氟化硫的利用率,為企業(yè)創(chuàng)造了一定的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。

        關(guān)鍵詞:SF6設(shè)備;補氣;SF6氣瓶加熱服

        引言

        由于SF6具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能,SF6設(shè)備在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在我市各變電站中,SF6開關(guān)、SF6電流互感器、GIS組合電器等設(shè)備所占比例逐年增加。受運行環(huán)境、設(shè)備質(zhì)量和部件老化等因素影響,SF6氣體壓力低異常逐年成上升趨勢,已經(jīng)成為SF6設(shè)備的主要缺陷。因此,給SF6設(shè)備補氣成為變電站檢修人員日常消缺的主要內(nèi)容。

        1 現(xiàn)狀

        給SF6設(shè)備補氣時,當(dāng)氣瓶中的液態(tài)六氟化硫充入SF6設(shè)備時,六氟化硫由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),需要吸收大量熱量,若無外部熱源不斷補充熱量給氣瓶,氣瓶中將殘留多半的六氟化硫無法排出,導(dǎo)致充氣無法進(jìn)行。當(dāng)前一般采用以下兩種方式:(1)熱水或汽油噴燈加熱氣瓶來補充熱源。此法存在受熱面積不均勻、工作效率低等缺陷,同時還存在安全隱患。(2)加熱車加熱氣瓶來補充熱源。此法存在裝置笨重攜帶不方便、造價高等缺陷。

        文章提出研制一種SF6氣瓶加熱服,該裝置可源源不斷為SF6氣瓶提供熱量,使液態(tài)SF6迅速氣化,縮短SF6設(shè)備補氣時間,提高六氟化硫的利用率、節(jié)約成本,成為一種SF6氣體由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)加熱的新途徑。

        2 SF6氣瓶加熱服結(jié)構(gòu)及工作原理

        2.1 SF6氣瓶加熱服結(jié)構(gòu)

        SF6加熱服由加熱服本體、溫控器和電源開關(guān)三部分組成。加熱服結(jié)構(gòu)如圖1所示:

        加熱服本體為長方形,延展性好,可卷成圓筒狀包裹住氣瓶,內(nèi)敷加熱線圈,在氣瓶表面形成均勻加熱層。加熱服表面均勻打孔,即固定加熱線圈,又適當(dāng)散熱避免溫度過高,同時,用可靈活松緊的扎帶將加熱服邊沿的孔洞連接起來,即可將加熱服包裹住SF6氣瓶并固定在其上。

        溫控器由溫度操作面板、溫度傳感器和控制模塊組成。溫度操作面板有簡單功能菜單,可設(shè)定并顯示溫度。溫度傳感器用于采集加熱線圈的實時溫度??刂颇K用于溫度調(diào)節(jié),使加熱服實時溫度維持在設(shè)定溫度。

        電源開關(guān)由電源線、插頭和開關(guān)組成。SF6氣瓶加熱服采用單相交流電,額定電壓為工頻220V。

        SF6氣瓶加熱服設(shè)計草圖如圖2示。

        2.2 SF6氣瓶加熱服工作原理

        2.2.1 加熱系統(tǒng)

        便攜式SF6氣瓶智能加熱裝置本體形狀為長方形,內(nèi)敷加熱線圈,表面設(shè)計有均勻分布的圓孔狀固定件用以固定內(nèi)部加熱線圈,用可伸縮扎帶綁系形成圓筒狀。加熱線圈采用帶感熱層的軟索式電熱元件,材質(zhì)為表面覆有耐熱樹脂的鎢合金電熱絲,工作溫度最高可達(dá)400℃,電熱轉(zhuǎn)化率大于80%。加熱服整體選用丁晴橡膠材料,耐高溫、阻燃、安裝攜帶便捷和抗褶斷。

        加熱系統(tǒng)內(nèi)部電氣工作原理圖如圖3所示。

        其中,IC為NE555時基電路,RP3為溫度調(diào)節(jié)電位器,BG1為熱敏溫度傳感器,BCR為400V以上小型塑封雙向可控硅。

        工作時,RP3的滑動臂電位決定IC的觸發(fā)電位V2和閾電位Vf,且V5=Vf=2Vz。220V交流電壓經(jīng)C1、R1限流降壓,D1、D2整流,C2濾波,DW穩(wěn)壓后,獲得9V左右的電壓供IC用。接通電源,因已調(diào)V2電熱絲通電發(fā)熱,溫度逐漸升高。BG1隨溫度的升高,其穿透電流Iceo增大,V2、V6升高。當(dāng)V2>Vz,V6≥Vf時,IC翻轉(zhuǎn),3腳變?yōu)榈碗娢?,BCR截止,電熱絲停止發(fā)熱,溫度開始逐漸下降,BG1的Iceo隨之逐漸減小,V2、V6降低。溫度恒定在設(shè)定溫度。

        2.2.2 溫控系統(tǒng)

        溫控系統(tǒng)用于控制加熱系統(tǒng),由溫度操作面板、溫度傳感器、控制模塊三部分組成。

        (1)溫度操作面板。作用有二:一是設(shè)置加熱溫度。溫度在30-110℃范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。操作面板設(shè)置好后的溫度,將作為輸入信號傳遞給控制模塊。二是顯示實時溫度,方便用戶觀測。

        (2)溫度傳感器。實時反饋溫度信號給控制模塊,實現(xiàn)恒溫控制。采用3AG PNP型鍺管熱敏電阻,并用耐溫的細(xì)軟線引出,將其連同管腳接頭裝入一電容器鋁殼內(nèi),注入導(dǎo)熱硅脂,制成溫度探頭。其接線方式如圖4所示。

        (3)控制模塊。加熱服工作時,隨著SF6氣瓶內(nèi)SF6氣體不斷排出,氣瓶內(nèi)液態(tài)六氟化硫不斷減少,氣瓶所需熱量也不斷減小,加熱線圈功率需進(jìn)行調(diào)整以實現(xiàn)恒溫控制。因此,需設(shè)計專門的控制模塊,溫控器內(nèi)置PI控制(比例積分控制)模塊和PD控制模塊(比例微分控制)。該設(shè)計采用閉環(huán)控制策略,通過給定控制溫度,經(jīng)自動調(diào)整環(huán)節(jié)將氣瓶溫度控制在合理溫度。控制方式如圖5示。

        2.2.3 電源開關(guān)系統(tǒng)

        電源開關(guān)系統(tǒng)采用工頻220V單相交流電,電源開關(guān)及插座滿足5000次開斷質(zhì)量認(rèn)證;電源線采用高品質(zhì)PC材料,750℃阻燃級別,最大可通斷電流為15A;開關(guān)配置有過載及漏電保護(hù),當(dāng)發(fā)生異常時及時自動跳開開關(guān),保證此裝置穩(wěn)定運行,保障人員安全。

        3 結(jié)束語

        該裝置具有以下顯著效果:

        (1)SF6氣瓶加熱服可以使用在各種電壓等級的SF6設(shè)備中,由于采用軟體圓筒狀設(shè)計,具有很好的可延展性,適合各種標(biāo)準(zhǔn)的SF6氣瓶,使用范圍廣。

        (2)SF6氣瓶加熱服可以在SF6設(shè)備帶電狀態(tài)下進(jìn)行補氣作業(yè),提高設(shè)備利用率和供電可靠性。

        (3)SF6氣瓶加熱服輕便易攜帶,降低了勞動強(qiáng)度,提高了工作效率。

        該裝置有效縮短了SF6設(shè)備補氣時間,大大降低了因SF6設(shè)備補氣導(dǎo)致的停電時間,避免了SF6設(shè)備長時間非正常狀態(tài)運行時間,大大提高了充氣的可靠性,同時有效避免因充氣裝置損壞引起的設(shè)備內(nèi)SF6氣體外泄而引發(fā)的跳閘故障,保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和供電可靠性提供了堅實基礎(chǔ)。

        作者簡介:周曉琴(1985,10-),女,山東聊城,碩士學(xué)歷,工程師,從事方向:變電檢修。

        周海濱(1985,08-),男,山東聊城,碩士學(xué)歷,從事方向:配網(wǎng)生產(chǎn)。

        烏大鵬(1987,04-),男,山東聊城,本科學(xué)歷,技師,從事方向:變電檢修。

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