基于氣體回收洗氣充氣于一體的四通閥管道裝置研制及應用

伍中校　羅毅　陳灝

摘要：傳統SF6氣體回收更換的步驟為氣體回收、抽真空、氮氣沖洗、充入合格SF6氣體，步驟繁瑣，且不同環節均需重新更換連接管道及氣體接頭，檢修工作量大，工作現場混亂。考慮到節省工作時間，避免操作繁瑣，設計一套基于氣體回收洗氣充氣于一體的四通閥管道裝置顯得尤為重要。

關鍵詞：SF6氣體；回收更換；四通閥；管道裝置；氣體回收 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG115 文章編號：1009-2374（2016）05-0014-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.008

SF6氣體的穩定性和良好的絕緣性使其運用在越來越多的電氣設備中，如斷路器、高壓變壓器、氣體封閉組合（GIS）、互感器等。然而，SF6氣體長期運行后容易出現微水含量及分解物超標，此時需要對不合格的SF6氣體進行更換。傳統的SF6氣體回收更換時需多次更改連接管道與接頭，給檢修工作造成極大不便。本文將介紹一種基于氣體回收洗氣充氣于一體的閥門管道裝置，使其省去管道接頭的更換環節，將所有步驟的操作集為一體。

1 裝置原理

裝置主要由四通閥及管道構成，其中四通閥為四個彼此連通的球閥，每個球閥配有一個接頭與管道進行連接。如圖1所示，在回收氣體時，關閉安裝在小車上的10、11管道球閥，使8、9管道連通，真空抽氣泵將四通閥管道中的空氣抽出使內部形成局部真空，連接至電氣設備中的氣體與四通閥內部將形成壓力差，電氣設備中的氣體會流出，經四通閥及管道流至回收裝置容器。

用N2氣體進行設備洗氣操作時，關閉8、10管道球閥，使9、11管道連通，N2氣瓶中的氣體會在自身壓力下通過四通閥及管道流入SF6氣體設備。

將沖洗完后的N2氣體抽真空時連接方式同回收氣體的連接方式。向SF6設備充入合格SF6氣體時，關閉8、11管道球閥，使9、10管道連通，SF6氣瓶中的氣體將在自身壓力下通過四通閥及管道流入SF6氣體設備。

1.真空泵；2.SF6氣體設備；3.SF6氣瓶；4.N2氣瓶；5、14.快速接頭；6.輪子；7.把手；8、9、10、11.管道；12.小車；13.氣壓表；15.球閥；16、17.氣瓶接頭

圖1

由此完成SF6氣體回收更換的全部操作。

2 裝置設計

裝置的設計主要包括四通閥和管道兩部分，其中四通閥的設計尤為關鍵。雖然當前充氣回收裝置的研究重點主要集中于回收的自動化、氣體的凈化處理，但那樣的回收裝備過于龐大，且不太適用于檢修現場情況，所以本套裝置的設計偏重于輕便實用。

2.1 四通閥部分

四通閥的主要作用是作為真空泵、SF6氣瓶、N2氣瓶與電氣設備之間的連接件。四個球閥彼此連通，且每個球閥配有一個接頭與外部管道相連。這樣既可實現每個管道的開啟和關閉，又可實現任意管道的相互連通。球閥的外置接頭為快速接頭，為可插拔式。四通閥一側為公接頭，管道一側為母接頭，兩側接頭都在內部設置逆止閥，防止拆拔任意管道時四通閥中的氣體流出造成泄漏。此外，在氣體流動過程中，考慮到氣體流速以及流量會造成設備使用過程中的故障，因此需要對氣體流動的狀態進行實時監控，以控制整個操作過程中的管道壓力，所以在四通閥中設置了一塊SF6氣壓表。綜上所述，四通閥裝置主要由壓力表、球閥及帶逆止閥的快速接頭三部分組成，通過該四通閥實現真空泵、氣瓶和電氣設備的連接。采用該裝置可以實現氣體回收、洗氣、充氣于一體，能夠最大限度減少工作量，提高現場作業效率，而且能夠實時進行氣體的氣壓監測，其安全性大大提高，具有顯著的經濟效益和實用價值。

2.2 管道

回收裝置、真空泵、四通閥、氣瓶和電氣設備之間需要通過管道進行連接。管道主要包括快速公接頭、快速母接頭以及連接在公接頭和母接頭之間的耐腐蝕密封管道。其中的快速母接頭與四通閥上的快速公接頭匹配連接，實現了從電氣設備、四通閥到氣瓶之間的氣體密閉連接。另外，管道內具有鐵氟龍，能夠實現防腐蝕。

3 主要技術特點

四通閥具有逆止閥結構，在整個操作過程中不會發生氣體倒流現象，使氣體回收更換更安全環保。一臺簡易的此套裝置小車便能完成回收、洗氣、充氣于一體，適用性廣泛，現場作業效率更高。另外，四通閥能夠實時監測其中流過的氣體壓力，可控制性強，安全系數高。

4 應用情況及效益分析

傳統的SF6氣體回收更換步驟為氣體回收、抽真空、氮氣沖洗、充入合格的SF6氣體，步驟繁瑣，且不同環節都需重新更換連接管道及氣體接頭，檢修工作量大，工作現場混亂。本裝置的設置克服了上述缺陷，實現了回收、洗氣、充氣于一體，且裝置輕便實用。提高了工作效率，增加了安全系數。在電氣系統的維修中具有廣泛的應用空間。該電氣設備具有工作效率高、可靠性強的特點，在使用該裝置進行氣體回收更換時，能夠大大減少工作量，使用靈活、適用性好，從而有效地節約成本，為企業創造更多經濟價值。綜上所述，該裝置具有廣泛的應用前景，值得大力推廣。

5 存在問題及改進措施

目前，該裝置主要存在以下尚需要改進的問題：（1）對于現場中需要同時回收更換氣體的電氣設備較多時，由于本裝置只具備四個通道，所以不能同時進行；（2）該套裝置將氣體回收與充氣集成在一起，實現氣體回收和充氣由同一臺裝置完成，將經濟效益更高化，進一步提高了工作效率，但需要研究氣體回收和充氣過程中的不同點，找到差異和關鍵點，解決好兩者間的兼容性，使系統功能更豐富。

6 結語

（1）裝置實現了回收、洗氣、充氣于一體，工作效率高，安全性高，滿足電氣設備維修的基本要求；（2）裝置對現場的使用性高，輕便實用，系統功能豐富，便于野外作業，適合現場施工的需要；（3）裝置具有能夠實時監測氣體的壓力狀態，可以根據壓力調整氣體回收和充入的速度，安全可靠；（4）裝置在電力部門的電氣設備維修和氣體更換中具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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作者簡介：伍中校（1988-），男，四川瀘縣人，廣東電網有限責任公司陽江供電局助理工程師，研究方向：變電檢修試驗。

（責任編輯：周 瓊）