新型六氟化硫钢瓶加温仪的研制

新型六氟化硫钢瓶加温仪的研制

摘要：随着六氟化硫（sf6）充气设备的广泛采用，为设备充注sf6气体已是较为普遍的工作，但现有的sf6气体充注工作方式耗时较长。本文通过统计分析研究，研制出了新型sf6钢瓶加温仪，缩短sf6气体充注工作时间，减小了相关工作量，带来了显著地安全、经济效益。

关键词：电力 六氟化硫 加温 自动控制

中图分类号：tm56 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）08（c）-0038-02

六氟化硫（sf6）气体是一种用于高压电力设备的优良气体绝缘材料，因其具有优异的热稳定性、电绝缘性和灭弧性能，被广泛地应用于电力工业所使用的高压断路器和其他开关设备上，青岛供电公司110kv及以上开关设备已全部采用gis或sf6开关。随着sf6充气设备的广泛采用，新设备安装和设备检修过程中，为设备充注sf6气体已是较为普遍的工作。但现场工作中，现有的sf6气体充注工作方式耗时较长，在检修工作量日益增长的情况下，有必要改进现有sf6气体充注工作方式，缩短工作耗时。本文旨在通过研究制造出一种辅助设备，达到缩短sf6气体充注工作耗时的目的。 1 问题的提出与分析

针对现有的sf6气体充注工作方式耗时较长这一问题，首先调查了近三年sf6设备充气工作，对其中超过2h的停电检修充气工作进行统计，分析各个阶段所用时间，研究工作时间过长的原因，

结果发现，sf6充气过程所耗时间占整个工作时间的比例最高。进一步分析发现，sf6钢瓶中sf6以液态和气态的平衡混合物形式存在。充气过程中，储存在钢瓶中的液态sf6气化后进入设备，是一个吸热过程。自然状态下充气过程中由于热量补充不足，使得吸热逐渐受影响，出气量变小，使充气时间变长。例如：净重45kg的sf6钢瓶，约3～4h才会将瓶内气体充完，而gis的母线等气室检修充气，充气时间往往在12h以上。为缩短停电时间，尽可能减小充气时间，必须采取措施，保证sf6气化所需热量，使sf6持续稳定气化。但《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》规定：不允许采用明火对sf6钢瓶进行加温。针对于此，考虑采用一种新型专用sf6钢瓶加温仪器，以方便的携带到变电站现场，采用较理想的加温方式，对现场充气中的sf6钢瓶进行加温。 2 新型sf6钢瓶加温仪的研制

新型sf6钢瓶加温仪的研制从以下五个方面开展。 2.1 加温单元

首先，钢瓶的瓶身必须进行加温处理。其次，调研结果显示，sf6气体充气过程中，一旦充气速度加快，阀口处也会因热量吸收造成逐渐凝露，虽然对于充气速度影响不大，但阀口处的结露结霜现象对sf6气体的质量有着较为严重的影响。因此在sf6钢瓶阀口处也需要加温，保证快速充气工作的质量合格。

（1）钢瓶瓶身加温部件。对于钢瓶瓶身的加温部件，主要是选择合适的加温材料，保证能够在短时间内迅速达到相应温度，而且

具有较好的保温效果。待选方案有：不锈钢加热片构成的加温部件、石英加热管构成的加温部件、硅橡胶加热带构成的加温部件。综合考虑以上各待选方案的优缺点，最终决定选用硅橡胶加热带，内附隔离条制作sf6钢瓶瓶身加温部件。对于加热带的固定，小组决定采用尼龙粘带进行固定。根据选用的硅橡胶加热带的功率，在有效满足sf6气体从液体转化为气体时造成的热量损失的前提下，计算满足提供所需功率所需要加热带的尺寸，再根据之前对sf6钢瓶瓶身周长的统计结果，决定加热带长度l=0.6m，保留边界处预留固定装置的长度，制作了内附橡胶防水隔离条及温度传感器的硅橡胶加热带。

（2）钢瓶阀口加温部件。对于钢瓶阀口处的加温，由于阀口处sf6吸热较少，不需要快速加温，但对保温效果要求较高，以便保持阀口处温度稳定。待选方案有：梳状加热片构成的加温部件、小型石英加热管构成的加温部件、硅橡胶加热条构成的加温、绳型加温器构成的阀口加温部件。综合考虑以上各待选方案的优缺点，并对硅橡胶加热条与绳型加热器进一步评估，对其的用于阀口处的使用时间进行了统计，发现绳型加热器缠绕阀口的平均时间比硅橡胶加热条缠绕阀口的平均时间多195%，浪费工时，因此选用硅橡胶加热条作为阀口处加温部件。根据sf6钢瓶阀口处需要缠绕的部分的相关尺寸，计算加热带长度，结合实际情况试验，确定加热带所需长度。在加热带的末端加装尼龙粘带作为固定装置，并预留了湿度传感器安置空间，以便对阀口连接处的湿度进行有效传感。

2.2 智能控制单元

（1）钢瓶瓶身加温控制模块。对于sf6钢瓶瓶身加温部件的控制，需要利用温度控制器来实现。通过开断加温装置，使sf6钢瓶瓶身保持在一个较稳定的温度，以保证sf6气化吸收的热量能够稳定补给，使气化过程稳定，sf6出气速度提高。通过分析筛选，最终确定采用ks-1c温湿度控制器作为钢瓶瓶身加温控制模块。 （2）钢瓶阀口加温控制模块。阀口处加温目的在于抑制阀口处结露现象的产生，防止由于水分的渗透作用对管路内sf6气体微水含量产生影响。对于阀口处的加温部件的控制，通过湿度控制器来实现。通过开断加温部件，保证阀口处不产生结露情况，保证sf6充气的质量。通过分析筛选，最终确定采用bw-8123型双凝露控制装置作为钢瓶阀口加温控制模块。 2.3 人机界面单元

人机界面单元从外壳材料、开关类型、提示类型三个部分研究制作。通过分析比较，外壳材料选用硅塑料外壳，开关选用按钮式开关。提示类型有语音提示和灯光提示两种。语音提示虽然提示明白，并且任何首次接触此装置的人员都可以懂得提示的含义，但是变电站工作现场噪音较大，超过语音提示音量，因此容易影响报警提示效果。而灯光提示方案有液晶显示器、七段led数码显示管、led红绿黄单色灯三种，其中led红绿黄单色灯以其指示简单，指示醒目清晰，亮度高，性能稳定等优势被最终选定。根据设计图及电路图制作了相应的塑料面板、防水膜、彩色标示面板，购买上海

apt电器公司的ad16-16c型红绿黄灯、按钮式开关，同时制作了电路板及相应接线，参考人体力学习惯，进行了相应组装。 2.4 电源单元

经过调查，根据《山东电力集团公司变电站基建管理规定》，现在负责的青岛地区128座35kv以上变电站现场具有外接电源条件的为100%，与电源触电保安器配合使用，可以长时间使用，且免去高额花费及维护人力。因此，经过分析和评估，决定采用外接电源的供电方式。 2.5 整体构造单元

加温仪的四大部件：瓶身加温及控制单元、阀口加温及控制单元、人机界面、电源线。人机界面装置竖立布置，通过铝制轨道固定于瓶身加热套上。将瓶身加热套设计为可折叠型，瓶身加热套可以压缩折叠，阀口加热带与电源线可以插入加热套中。 根据各个单元的选择分析，设计研制出了sf6钢瓶加温仪，示意图如图1。 3 效益分析

新设备的使用带来的效益分为显性效益和隐形效益。 3.1 显性效益

（1）工作中充气时间大大缩短。根据统计，在测试期内节省工作时间40h，每次充气时间缩短50%以上，为检修工作节省了大量时间，特别是为紧急事故处理节省了宝贵的时间，也大大缩短了停电时间，为公司供电可靠性指标做出了积极贡献。（2）降低了sf6

钢瓶相关处理工作量。测试期内节省工作时间量为40h，按每小时工作量需要2人，即可节省人力80人次。同时，每次运输、使用sf6钢瓶的数量大大减小，不仅减少了工作中sf6钢瓶的使用和替换的工作量。并且，测试期内节省使用sf6钢瓶30个，大大节省了重新抽气更换钢瓶的工作量和人力，减轻了工作压力。 3.2 隐性效益

使用加温仪进行加热，不仅克服了传统上热水加热对于sf6气体微水含量影响较大的缺点，并且加热稳定安全，具有鲜明提醒功能，不仅提高了检修能力，缩短了停电时间，避免了不稳定的充气流程，现在的充补气工作科学化、流程化、先进化，能带来很好的安全效益。 4 结论

新型sf6钢瓶加温仪的研制成功，实现了对sf6钢瓶稳定加温，消除了影响sf6充气质量的缺陷，保证了充气速度，大大缩短了sf6充气时间，减少了不必要停电时间，节省了大量相关处理工作量，为公司带来了显著地经济效益与安全效益。 参考文献

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