SF6氣體現場測試輔助裝置設計及應用

黃漢賢 楊震洋

（廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海519000）

0 引言

隨著GIS設備數量的增加，GIS設備障礙或緊急缺陷的出現頻率呈上升趨勢。近年來提高GIS運行可靠性專項工作逐漸成為電網企業生產的重點。因此，加強SF6氣體質量監督，通過化學手段及時發現設備隱患，將隱患消除在萌芽狀態，加強SF6氣體質量監督［1］，已成為化學試驗專業工作中的重中之重。

過去對于電力設備中的SF6氣體僅檢測其濕度，目前已擴展到分解產物、純度、色譜等試驗項目。不同的測試項目，測試儀器不同，不同的SF6設備廠家，充氣測試連接頭也各不相同，這使得試驗人員在試驗過程中需要不斷的裝拆接頭、組裝接頭和管道，不斷地更換試驗儀器，且試驗方式是傳統串行方式，試驗時間長，工作效率低下。因頻繁拆裝接頭與管道，沖洗管路，增加SF6氣體泄漏及排放。SF6氣體是《京都議定書》中明文確定的6種溫室氣體之一，在所有溫室氣體中破壞程度最高、存在時間最久，SF6單個分子對溫室效應的影響約為CO2的23 900倍［2］。因此，急需設計一款集有效縮短試驗時間、提高工作效率、將接頭出口統一化及管道接口通用化、降低SF6泄漏量等于一體的多功能SF6氣體現場測試輔助裝置。

1 SF6現場試驗工作現狀

1.1 SF6試驗項目增多

為確保SF6設備的安全運行，對GIS設備SF6氣體的預防性試驗［3］除濕度［4］檢測外，已增加了氣體分解產物測試，非常規的有SF6純度、色譜分析2個項目，且為了有效診斷設備的健康狀態，各地供電局化學專業在實際試驗中經常將這2個非常規試驗項目一起實施。以珠海供電局為例，每年需測試的設備氣室達2 578個，占化學試驗專業工作時間的35%。

1.2 試驗耗時過長

SF6設備傳統的試驗方式是串聯方式，即一種試驗完畢后才進行另一種的接力方式，耗時過長，圖1、圖2為SF6氣體濕度、分解產物及色譜分析3個項目在各個變電站的現場測試一個氣室的平均時間統計情況。

由圖1、圖2可以看出，在完成整個測試過程（37 min）中，裝拆測試接頭耗用12 min，占用整個測試時間的32%。用于實際測試的時間只有17 min，占46%。時間利用率相當低下。

1.3 試驗場地儀器擺放雜亂

由于現場試驗項目多、儀器多，導致現場擺放雜亂，儀器搬運容易磕碰，存在一定的風險隱患。

圖1 SF6氣體測試綜合試驗橫道圖

圖2 SF6試驗時間分布圖

2 裝置設計與制作

2.1 裝置外形設計

研制SF6氣體現場測試輔助裝置，該裝置為活動小車式，可將所有試驗儀器集放在內，整齊規范，便于整體工作地點轉移，節省人力，降低勞動強度，且安全、快捷。

2.2 氣路板設計

從變電站雙母分段的一次接線方式得到啟發，設計二進三出的氣路，且進出口為具有自密封功能的快速接頭出口，實現1個氣室3個（甚至4個）試驗項目同步進行，使總體試驗時間僅為試驗時間最長的項目的時間，而不是累加時間，有效節省試驗時間。也可實現2個氣室交叉進行試驗，節省等待上個氣室全部完成才開展下個氣室試驗的等待間隙時間及下個氣室更換接頭時間。

2.3 測試接頭設計

將各類型設備的測試接頭出口設計成具有自密封功能閥門的快速接頭，且將連接管道接口設計成與其配對的自密封快速接頭，可實現連接管道通用化，減少管道的拆接，從而減少SF6的排放。

2.4 裝置材料選擇

為使小車堅固、耐用、輕便，其材料使用不銹鋼制作；為保證氣路密封良好，氣路板上的管道使用紫銅材料；為了方便現場設備與小車間、小車與儀器間的連接及減少SF6的浪費，連接管道使用高強度的4 mm（內徑2 mm）聚四氟乙烯材料。裝置成品外觀設計圖如圖3所示。

圖3 裝置成品外觀設計圖

3 裝置應用效果

3.1 承重試驗

完成小車的制作后我們對其進行了抗壓能力試驗，在小車各層添加重物，在推動的時候檢查是否晃動、變形。試驗表明：該小車至少能承受80 kg以上的重量，完全能滿足現場測試儀器承重的要求。具體各個平臺試驗數據如表1所示。

表1 承重試驗表

3.2 泄漏測試

完成導氣管的連接后，對其進行外觀檢查，沒有發現明顯不良連接點。隨后將其送至有合格試驗資質的單位進行氣體耐壓試驗。在耐壓試驗的充氣過程中充入各種壓力值的SF6氣體，使用SF6氣體檢漏儀檢查其18個連接處是否漏氣。試驗結果表明：該氣路系統密封性優良，無漏氣現象。

3.3 2種試驗方法數據對比

2010年12月10日，我們在110kV香洲站進行了2種方法的前后對比試驗，使用裝置小車進行SF6試驗（針對分解產物、濕度測試），試驗數據與原有方法試驗數據無明顯差異。具體情況如表2、表3所示。

表2 原有方法試驗數據

3.4 裝置小車工作效率

2010年12月開始使用該套測試采樣裝置，在不同變電站對不同氣室進行SF6綜合試驗（包括SF6氣體濕度、分解產物、色譜分析等項目），測試平均時間統計如表4所示。

表3 使用裝置小車試驗數據

表4 SF6氣體測試綜合試驗統計表

從表4可以看出，使用SF6現場測試輔助裝置進行SF6綜合試驗的平均時間為16 min，比原有方法試驗的時間（37 min）節省了56.8%，工作效率提高50%以上。

4 結語

SF6氣體現場測試輔助裝置，通過對接頭的改造，成功使不同測試儀器能使用同一接頭，實現多臺測試儀器同時測試設備的功能，節約了測試時間。當使用同類型儀器對同一試驗項目進行對比測試時，數據更具有對比性。試驗為不停電試驗，通過試驗可以隨時把握設備的健康狀態，確保設備健康穩定的運行，從而提高電網的穩定性。

使用SF6氣體現場測試輔助裝置作業，不僅能減少接頭的更換次數，而且降低了設備測試口的磨損。同時，SF6氣體現場測試輔助裝置的使用能減少因頻繁更換接頭而造成的漏氣現象，減少SF6氣體的排放量，可以有效地保護環境，以實際行動建設綠色電網。

［1］劉永，印華，姚強，等.氣體分析技術在GIS故障定位和故障類型判斷中的應用［J］.高壓電器，2009（3）

［2］錢家驪.減少SF6氣體開關設備溫室效應的對策綜述［J］.電氣應用，2009（13）

［3］Q/CSG114002—2011 電力設備預防性試驗規程［S］

［4］GB/T5832.2—2008 六氟化硫電氣設備中絕緣氣體濕度測量方法［S］