關(guān)于SF6氣體自動(dòng)充氣裝置研究與探討

謝聰乾

關(guān)于SF6氣體自動(dòng)充氣裝置研究與探討

謝聰乾

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

SF6氣體優(yōu)良的滅弧和絕緣性能使其在斷路器、高壓變壓器、GIS等電氣設(shè)備得到廣泛的應(yīng)用，但是目前對(duì)于該類設(shè)備的充氣仍然采用手工充氣方式，這種方式效率低下、工作環(huán)境較惡劣，對(duì)操作人員的健康產(chǎn)生了一定的影響。本項(xiàng)目所開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化充氣設(shè)備可以克服這些不足，能夠快速且穩(wěn)定地對(duì)SF6設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)充氣，且具有壓力監(jiān)測(cè)及設(shè)定功能，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了充氣的準(zhǔn)確性，在電氣系統(tǒng)中具有比較廣泛的應(yīng)用空間。

自動(dòng)充氣；SF6氣體；充氣裝置；關(guān)鍵技術(shù)

在電力設(shè)備中，需要使設(shè)備中使用的器材間實(shí)現(xiàn)絕緣，SF6氣體具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，且具有良好電氣絕緣性及優(yōu)異的滅弧性能，廣泛用于斷路器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等電氣設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)使用SF6氣體進(jìn)行絕緣的電氣設(shè)備真正實(shí)現(xiàn)絕緣，需要對(duì)使用SF6氣體的設(shè)備充氣。

現(xiàn)有SF6充氣技術(shù)主要是靠人工控制，充氣速率靠加壓閥來(lái)控制，通過(guò)聽(tīng)充氣管道中的充氣聲音來(lái)控制速率，同時(shí)充氣要留意兩個(gè)壓力表的讀數(shù)，而且在加氣過(guò)程中要輕拍設(shè)備壓力表，因?yàn)樵搲毫Ρ碛锌赡軙?huì)出現(xiàn)卡阻造成讀數(shù)不準(zhǔn)確。充氣結(jié)束時(shí)，完全靠人工來(lái)停止充氣，壓力控制精度差，或者是現(xiàn)有的自動(dòng)充氣系統(tǒng)都是通過(guò)一套完整的有線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)充氣回路的通斷。

1 當(dāng)前SF6充氣系統(tǒng)存在的問(wèn)題

當(dāng)前SF6充氣系統(tǒng)存在的問(wèn)題如下：①目前的SF6充氣系統(tǒng)一般需要人工進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，使用控制系統(tǒng)的自動(dòng)充氣系統(tǒng)需要通過(guò)連線進(jìn)行控制，在復(fù)雜的工作現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)控制系統(tǒng)的線路的連接會(huì)限制系統(tǒng)使用的范圍，人員在走動(dòng)時(shí)易發(fā)生危險(xiǎn)；②SF6充氣系統(tǒng)需要用到充氣管線進(jìn)行充氣，充氣管線的回收都是通過(guò)人工進(jìn)行整理回收，比較麻煩，工作效率較低。

2 技術(shù)原理

技術(shù)原理如下：①利用PLC控制的SF6氣體自動(dòng)充氣裝置，利用氣壓傳感器檢測(cè)氣室的氣體壓力值，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，在PLC的控制下電磁閥帶電使氣路導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充氣。提出利用雙電磁閥實(shí)現(xiàn)快速充氣和平穩(wěn)充氣的方法，保證氣室壓力的準(zhǔn)確性。②使用旋轉(zhuǎn)纏繞、發(fā)條儲(chǔ)能的方式進(jìn)行自動(dòng)卷線。充氣管線在不使用時(shí)卷曲在線盤(pán)中，使用時(shí)拉出，發(fā)條同時(shí)被拉伸儲(chǔ)能。③使用專門(mén)的外殼規(guī)制充氣管線收納空間，外殼通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)，可以穩(wěn)固存放充氣管線。④使用可靈活開(kāi)合的箱體包裝自動(dòng)纏線器，將平常不需要操作的部分隱藏到箱體內(nèi)部，簡(jiǎn)化外部操作邏輯。

3 SF6自動(dòng)充氣系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

3.1 SF6自動(dòng)充氣系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)線SF6自動(dòng)充氣控制系統(tǒng)包括控制單元、供電單元、顯示單元、無(wú)線輸出單元、SF6氣體鋼瓶、具有無(wú)線接收功能的控制閥和電氣設(shè)備。控制閥上具有與控制單元中的無(wú)線單元互相通信的無(wú)線單元，能夠?qū)⒖刂崎y的設(shè)備狀態(tài)信息發(fā)送至控制單元的無(wú)線單元中，同時(shí)接收控制單元經(jīng)無(wú)線單元發(fā)送的控制信息。控制閥的設(shè)備信息包括氣體的壓力信息以及控制閥的開(kāi)閉狀態(tài)。

系統(tǒng)框架如圖1所示。

控制單元連接的無(wú)線單元和控制閥中的無(wú)線單元可以采用2.4 G模塊或藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信。在將無(wú)線模塊連接至系統(tǒng)中時(shí)，先將每個(gè)控制閥中的無(wú)線單元與控制單元的無(wú)線單元配對(duì)，實(shí)現(xiàn)其在控制單元中的注冊(cè)。注冊(cè)完成后，控制單元可以通過(guò)無(wú)線單元分別控制不同的控制閥。該方式可以實(shí)現(xiàn)控制閥的不斷擴(kuò)展，無(wú)需增加控制線，減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)接線線路的復(fù)雜度。顯示單元能夠?qū)o(wú)線單元接收的信息顯示出來(lái)，供操作人員實(shí)時(shí)查看。控制單元可以是PLC、單片機(jī)或ARM控制芯片。顯示單元為T(mén)FT顯示屏或觸摸屏。

3.2 自動(dòng)回收充氣管線部分

可以使充氣管線在不使用時(shí)收縮至一個(gè)線盤(pán)中。該線盤(pán)由用發(fā)條拖動(dòng)的內(nèi)部核心與盤(pán)繞充氣管線的外沿組成。使用充氣管線時(shí)，可以簡(jiǎn)單地將線纜拉伸出來(lái)。此時(shí)線盤(pán)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部發(fā)條進(jìn)行儲(chǔ)能。而當(dāng)充氣管線使用完畢后，充氣管線末端插頭處作用力消失，發(fā)條將自動(dòng)回收拉伸出去的線纜。綜合來(lái)看，當(dāng)沒(méi)有使用充氣管線時(shí)，線纜收縮盤(pán)旋在線盤(pán)當(dāng)中。而需要使用充氣管線時(shí)，在完成接線后，因?yàn)槔p線器發(fā)條的作用力，充氣管線會(huì)緊繃而不是散亂堆放。

圖1 系統(tǒng)框架圖

自動(dòng)回收充氣管線部分使用旋轉(zhuǎn)纏繞、發(fā)條儲(chǔ)能的方式進(jìn)行自動(dòng)卷線，測(cè)試線在不使用時(shí)卷曲在線盤(pán)中，使用時(shí)拉出，發(fā)條同時(shí)被拉伸儲(chǔ)能。

自動(dòng)回收充氣管線部分使用專門(mén)的外殼規(guī)制測(cè)試線收納空間。外殼通過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)，可以穩(wěn)固存放測(cè)試線。

自動(dòng)回收充氣管線部分外殼的設(shè)計(jì)還包括模塊化的多向接口，可以與其他模塊連接。利用模塊化設(shè)計(jì)組合多個(gè)自動(dòng)測(cè)試線纏繞器模塊，以形成多線路的自動(dòng)纏繞器。

自動(dòng)回收充氣管線部分使用可靈活開(kāi)合的箱體包裝自動(dòng)纏線器，將平常不需要操作的部分隱藏到箱體內(nèi)部，簡(jiǎn)化外部操作邏輯。

自動(dòng)回收充氣管線部分使用合適的外殼形狀，以保證插頭能露出在纏繞器外部。

管線回收部分實(shí)施三個(gè)案例如圖2所示。

圖2 管線回收部分實(shí)施案例

4 結(jié)束語(yǔ)

該充氣設(shè)備具有便攜性、安全可靠，采用了智能化的控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)編程控制，操作較簡(jiǎn)單，具有可視、友好的LCD操作界面。

充氣前，拉出充氣管線進(jìn)行管道連接，在充氣過(guò)程中，不需要人員守候。同時(shí)，在充氣結(jié)束之后，自動(dòng)回收充氣管線，能減少人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升電力部門(mén)的工作效率，從而有效節(jié)約成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

TM561.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.054

2095－6835（2019）19－0130－02

謝聰乾（1980—），男，廣東梅州人，大學(xué)本科，變電檢修高級(jí)技師，電氣工程師，研究方向?yàn)殡娏υO(shè)備的安裝、檢修與維護(hù)、電力類專業(yè)培訓(xùn)。

〔編輯：王霞〕