變電設(shè)備用SF6氣瓶加熱服淺析

摘 要：文章提出采用SF6氣瓶加熱服給SF6氣瓶補(bǔ)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(bǔ)氣方式，在縮短補(bǔ)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(bǔ)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(yùn)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)充熱源。此法存在裝置笨重?cái)y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(bǔ)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(shí)時溫度。控制模塊用于溫度調(diào)節(jié)，使加熱服實(shí)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(jì)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(jì)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)榈碗娢唬珺CR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(shí)時溫度，方便用戶觀測。

（2）溫度傳感器。實(shí)時反饋溫度信號給控制模塊，實(shí)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(shí)現(xiàn)恒溫控制。因此，需設(shè)計(jì)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(jì)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(yùn)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(jì)，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(bǔ)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(bǔ)氣時間，大大降低了因SF6設(shè)備補(bǔ)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(yùn)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(yùn)行和供電可靠性提供了堅(jiān)實(shí)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。