基于電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的SF6智能補(bǔ)氣裝置

國網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司 吳冬暉 吳 勝 廖 軍

SF6氣體在電氣設(shè)備中起到滅弧和絕緣作用，如果高壓電氣設(shè)備內(nèi)發(fā)生SF6氣體密度降低時，會對SF6高壓設(shè)備的電氣性能造成嚴(yán)重影響，繼而對設(shè)備的安全運(yùn)行埋下隱患。對此本文提出一種智能式SF6電氣設(shè)備在線補(bǔ)氣裝置，該裝置可應(yīng)用于變電站電磁干擾環(huán)境大的場合，對運(yùn)行中的SF6電氣設(shè)備進(jìn)行在線自動補(bǔ)氣，在確保SF6電氣設(shè)備能穩(wěn)定運(yùn)行的同時，又大大降低了電力公司日常的運(yùn)行維護(hù)成本。

SF6氣體由于卓越的絕緣和滅弧性能，廣泛應(yīng)用在高壓斷路器以及GIS組合電器等高壓電氣設(shè)備中。如果電氣設(shè)備內(nèi)SF6氣體密度減小（如發(fā)生泄露等情況），會對SF6高壓設(shè)備的電氣性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，對電網(wǎng)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重隱患。為進(jìn)一步確保SF6電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，提升電力系統(tǒng)安全性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)SF6氣體密度下降時，則需要及時對SF6電氣設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)氣作業(yè)。

傳統(tǒng)的補(bǔ)氣工作一般是發(fā)現(xiàn)密度降低后，檢修人員人工對該設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)氣工作。傳統(tǒng)人工對SF6電氣設(shè)備補(bǔ)氣工作中，存在以下問題：（1）人員面對SF6氣體風(fēng)險；（2）增加非計劃性工作；（3）設(shè)備漏氣補(bǔ)氣不及時；（4）運(yùn)維成本高。

1 智能補(bǔ)氣裝置原理

裝置將氣管的一端與SF6電氣設(shè)備的補(bǔ)氣口密封連接，另一端與充氣裝置的自封閥密封連接。若SF6電氣設(shè)備發(fā)生漏氣情況時，當(dāng)氣體密度降低到低閾值P1時，則立即開啟電磁閥，氣瓶中的SF6氣體則沿著氣管補(bǔ)充至SF6電氣設(shè)備的內(nèi)部氣室，當(dāng)SF6電氣設(shè)備的氣體密度達(dá)到高閾值P2時，即關(guān)閉電磁閥，氣瓶則會切斷對SF6電氣設(shè)備的補(bǔ)氣工作，智能補(bǔ)氣裝置的現(xiàn)場應(yīng)用如圖1所示。此時即完成了SF6電氣設(shè)備的自動在線補(bǔ)氣過程，保障SF6電氣設(shè)備的氣體密度達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)以上。

圖1 智能補(bǔ)氣裝置現(xiàn)場應(yīng)用

智能補(bǔ)氣裝置通過可調(diào)密度繼電器實時監(jiān)測氣室內(nèi)部的密度信息，同時通過溫度傳感器采集到的溫度信息，共同判斷當(dāng)前氣體密度的變化過程，一旦達(dá)到啟動值，就會控制電磁閥開啟補(bǔ)氣工作，原理圖如圖2所示。與此同時，信號處理單元將現(xiàn)場的密度信息實時傳送到云端服務(wù)器以及智能終端，保證運(yùn)維人員及時了解現(xiàn)場實際。

圖2 信號處理單元原理圖

2 智能補(bǔ)氣裝置創(chuàng)新點

智能補(bǔ)氣裝置具有以下5個創(chuàng)新點：全過程監(jiān)測、提高可靠性、新密度繼電器、智能監(jiān)控、持續(xù)可靠工作。

（1）裝置對長周期運(yùn)行的SF6電氣設(shè)備進(jìn)行實時在線監(jiān)測，根據(jù)設(shè)備內(nèi)部氣體密度變化，進(jìn)行及時補(bǔ)氣，預(yù)防和消除安全隱患。

（2）智能在線補(bǔ)氣可以提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，在無計劃停電檢修時具有重大作用，同時可以延長對應(yīng)SF6電氣設(shè)備的檢修周期，進(jìn)一步提升了設(shè)備的穩(wěn)定性。

（3）研發(fā)一種基于電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在線補(bǔ)氣裝置專用的寬密度范圍的密度繼電器，該密度繼電器可以對各種氣體密度值的電氣設(shè)備規(guī)格進(jìn)行補(bǔ)氣，很好的解決了在線補(bǔ)氣裝置的機(jī)電連鎖關(guān)鍵技術(shù)問題。

（4）研制一種基于電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺的web或APP方式的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以與指定的手機(jī)或電腦進(jìn)行相互通訊，運(yùn)維人員能夠從手機(jī)實時了解補(bǔ)氣狀況、SF6電氣設(shè)備內(nèi)部密度數(shù)據(jù)、氣瓶內(nèi)部氣體密度狀態(tài)。

（5）基于電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在線補(bǔ)氣裝置還配有一定容量的備用電池，當(dāng)設(shè)備供電發(fā)生故障導(dǎo)致供電中斷時，備用蓄電池?zé)o縫啟動，為補(bǔ)氣裝置提供可靠的電力供應(yīng)。同時裝置還配有稱重、加熱等輔助裝置，實時顯示氣瓶內(nèi)部剩余氣量，并且加熱裝置保證了在線補(bǔ)氣時的補(bǔ)氣效率。

3 智能補(bǔ)氣裝置的意義

（1）由于本裝置采用機(jī)械原理實現(xiàn)在線充氣，不怕電磁場干擾，即在強(qiáng)電磁場的變電站場合下，可實現(xiàn)對SF6電氣設(shè)備的在線補(bǔ)氣，并且無需停電或到現(xiàn)場操作，大大提高可靠性。

（2）實現(xiàn)SF6電氣設(shè)備的在線補(bǔ)氣，減少無計劃停電檢修，滿足電網(wǎng)自動化和設(shè)備狀態(tài)檢修的需要，并同時延長相應(yīng)SF6電氣設(shè)備的檢修周期，大大提高電網(wǎng)的連續(xù)可靠運(yùn)行的能力，提高運(yùn)行效益，提升服務(wù)質(zhì)量。

（3）對于有計劃停電檢修，減少意外需要停電檢修事件，同時能夠節(jié)約維修、維護(hù)費(fèi)用。避免運(yùn)維人員的被動工作，做到有計劃、有效率、積極主動地完成工作，從而節(jié)省大量的人力、物力，直接和間接地形成良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）保證供電質(zhì)量，同時避免在特殊用電時期需要緊急停電的情形，具有很好的社會效益。

結(jié)束語：本智能補(bǔ)氣裝置可以延長高壓開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行檢修周期，并且還能大大降低人工、定檢等費(fèi)用，縮短以往的停電時間、工作量，同時可避免傳統(tǒng)補(bǔ)氣操作中存在的不安全因素，很好的節(jié)省人力、物力、財力，達(dá)到增產(chǎn)、增效、安全的目的。在保證供電質(zhì)量的同時，又避免因SF6電氣設(shè)備氣體密度下降而造成的不必要停電檢修，提高了供電可靠性，具有重要社會效益。