張新忠，郭均偉，阮沁沁，李漢釗，楊志華，何俊曄

（廣東電網(wǎng)責(zé)任有限公司東莞供電局，廣東 東莞523000）

1 研制背景

六氟化硫在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，潮氣侵入會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)充裝的六氟化硫氣體濕度升高，絕緣性能下降，影響設(shè)備安全運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)在六氟化硫氣體的濕度超過(guò)限值之后就及時(shí)停電并置換氣室內(nèi)六氟化硫氣體。但在實(shí)際操作中并不能確保每一次都能及時(shí)做到，而在氣室濕度超限又不能及時(shí)進(jìn)行氣體置換的情況下，應(yīng)當(dāng)如何判斷設(shè)備的的運(yùn)行狀態(tài)以及對(duì)事故進(jìn)行預(yù)警，一直以來(lái)并沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，未能給操作人員提供明確的指導(dǎo)，即便有一些簡(jiǎn)單的指導(dǎo)方式，也大多過(guò)于籠統(tǒng)，沒(méi)有針對(duì)性。一切數(shù)據(jù)本應(yīng)當(dāng)由試驗(yàn)部門(mén)進(jìn)行試驗(yàn)或運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，而利用實(shí)際設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，由于安全性和操作性方面的局限，顯然不現(xiàn)實(shí)。

2 研發(fā)需求分析

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展擴(kuò)大，六氟化硫氣體在電網(wǎng)運(yùn)行中成為不可劃缺的重要?dú)怏w，但在實(shí)際操作中往往存在一定的操作風(fēng)險(xiǎn)。目前六氟化硫電壓擊穿試驗(yàn)操作頻率高，在省網(wǎng)中的應(yīng)用范圍廣度大，而由于長(zhǎng)期以來(lái)缺乏明確指導(dǎo)，操作標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，也因?yàn)榭陀^設(shè)備因素導(dǎo)致存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，從根本上降低了六氟化硫的使用效能，因此裝置研制將能彌補(bǔ)這方面的空白，市場(chǎng)需求十分巨大。

3 技術(shù)研制方案

3.1 技術(shù)設(shè)計(jì)思路

由于六氟化硫氣體自身的特殊性及使用安全規(guī)范，為了保證擊穿電壓試驗(yàn)可靠安全開(kāi)展，廣東電網(wǎng)東莞供電局成立了專(zhuān)門(mén)研究小組，通過(guò)對(duì)六氟化硫擊穿電壓試驗(yàn)相關(guān)工作進(jìn)行深入調(diào)研，研究出一種六氟化硫擊穿電壓試驗(yàn)裝置。為了提高工作安全性及工作效能，本裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)必須滿足以下條件：密封端板與石英套管通過(guò)螺栓連接必須形成緊密封橡膠圈，形成一個(gè)密封的耐壓腔體；放電段根據(jù)不同的放電試驗(yàn)場(chǎng)景可以有不同的設(shè)計(jì)，如球形、平板形等；安裝座位需要絕緣性好、安全性好。

3.2 裝置技術(shù)原理

本裝置由耐壓腔體、電極組件、安裝座構(gòu)成。其中耐壓腔體由石英套管、密封端板、安裝座組成，其中石英套管作為承壓部件，中部為高強(qiáng)度石英圓管，其兩端設(shè)置有與密封端板配合的帶孔法蘭邊。整體裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示，密封端板設(shè)置有密封橡膠墊，并且中部設(shè)置有外部電極，外部電極為中間有軸向盲孔的金屬體，外部電極與密封端板為氣密式連接，密封端板上還設(shè)有氣閥，一邊可以通入六氟化硫氣體，另一邊排走氣體。使用時(shí)密封端板與石英套管通過(guò)螺栓連接并壓緊密封橡膠圈，形成一個(gè)密封的可以承受高氣壓的試驗(yàn)腔體，此為耐壓腔體。

石英套管內(nèi)部圓管如圖2 所示。裝置整體效果如圖3 所示。

圖1 整體裝置結(jié)構(gòu)圖

電極組件由電極保持架和電極組成，其中電極保持架為絕緣材料制成的籠狀結(jié)構(gòu)，絕緣部件采用聚四氟乙烯和聚氯乙烯，以確保其絕緣性。兩側(cè)正中設(shè)有電極安裝孔，并在安裝孔處設(shè)有頂絲，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。電極由導(dǎo)電材料制成，可以分為導(dǎo)電段和放電段兩部分，導(dǎo)電段為圓柱形，放電段根據(jù)不同的放電試驗(yàn)場(chǎng)景可以有不同設(shè)計(jì)，例如球形、平板形等。使用時(shí)，將電極的導(dǎo)電段插入電極安裝孔中，調(diào)整兩電極的距離后可以通過(guò)頂絲壓緊導(dǎo)電段進(jìn)行鎖定，此為電極組件。組件向內(nèi)采用錐形螺紋或者頂絲夾緊方式與試驗(yàn)電極連接，同軸性好，電極距離可調(diào)。電極距離用卡規(guī)調(diào)整。

圖2 石英套管內(nèi)部圓管

圖3 裝置整體效果圖

安裝座位由絕緣材料制成，內(nèi)部加工出容納外電極的空間以及與耐壓測(cè)試儀電極相適應(yīng)的孔道。裝置整體安裝在耐壓儀上進(jìn)行升壓試驗(yàn)，可通過(guò)透明石英管觀察放電過(guò)程。

裝置整體結(jié)構(gòu)為三文治結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，先分解裝置，取出內(nèi)部電極支架，安裝電極，調(diào)整電極距離和角度。將電極組件的兩個(gè)電極的導(dǎo)電段分別插入密封端板上的外電極的盲孔中，然后與剩余部件及安裝座組裝起來(lái)，即可進(jìn)行六氟化硫擊穿電壓試驗(yàn)。試驗(yàn)完畢，若需要研究放電產(chǎn)物，可以對(duì)氣體進(jìn)行采樣。

4 技術(shù)創(chuàng)新

本裝置在設(shè)計(jì)上充分考慮到六氟化硫氣體的特殊性，對(duì)裝置進(jìn)行了符合擊穿電壓試驗(yàn)的安全性能設(shè)計(jì)，裝置的研發(fā)與使用經(jīng)過(guò)東莞供電局多次提出的多種方案后選擇最優(yōu)方案，然后通過(guò)反復(fù)測(cè)試與實(shí)踐，最終設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的裝置，其創(chuàng)新手段包括：①外部電極與密封端板為氣密式連接，密封端板上還設(shè)有氣閥，一邊可以通入六氟化硫氣體，另一邊排走氣體。使用時(shí)密封端板與石英套管通過(guò)螺栓連接并壓緊密封橡膠圈，形成一個(gè)密封的可以承受高氣壓的試驗(yàn)腔體，此為耐壓腔體。②電極保持架為絕緣材料制成的籠狀結(jié)構(gòu)，絕緣部件采用聚四氟乙烯和聚氯乙烯，絕緣性好。③放電段可根據(jù)不同的放電試驗(yàn)場(chǎng)景可以有不同設(shè)計(jì)，靈活性好。④裝置整體安裝在耐壓儀上進(jìn)行升壓試驗(yàn)，可通過(guò)透明石英管觀察放電過(guò)程，效果一目了然。

4.1 應(yīng)用效能

本裝置通過(guò)在惠東莞局試運(yùn)行，得到了使用人員的一致好評(píng)，除了使用時(shí)能直觀觀察放電過(guò)程，同時(shí)放電端可以根據(jù)場(chǎng)景進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，靈活性高，使用便捷。該裝置可以推廣至各兄弟單位使用，并在實(shí)際試驗(yàn)中提供標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)。

4.2 實(shí)現(xiàn)效益

目前對(duì)于六氟化硫氣體在各種領(lǐng)域的使用，存在著各種安全風(fēng)險(xiǎn)及使用標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。企業(yè)人力成本及設(shè)備成本容易因使用不當(dāng)或操作標(biāo)準(zhǔn)不一而增加。通過(guò)本成果的應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)安全、快速的六氟化硫擊穿電壓試驗(yàn)，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也符合安全用電的標(biāo)準(zhǔn)，使用效能高，供電可靠性得到保證，用戶滿意度自然也得到提高，具有很強(qiáng)的推廣性。