國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司檢修分公司 肖馳夫 周忠武 孫 俐

為保障開關(guān)的性能不被減弱，需對(duì)SF6開關(guān)進(jìn)行補(bǔ)氣。在傳統(tǒng)補(bǔ)氣方法中，會(huì)將SF6氣體從高壓氣體瓶?jī)?nèi)通過減壓閥釋放出來(lái)，并通過橡膠管連接到開關(guān)的補(bǔ)氣孔處進(jìn)行補(bǔ)氣。如補(bǔ)氣前氣路清洗不徹底，會(huì)導(dǎo)致在補(bǔ)氣過程中雜質(zhì)隨著氣體的流動(dòng)被帶進(jìn)開關(guān)設(shè)備中，還會(huì)夾雜著空氣中的水分。再加上SF6密度繼電器的缺氣程度只能依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜測(cè)、或按照高壓設(shè)備上的總值和使用值進(jìn)行粗略計(jì)算，無(wú)論哪種方式對(duì)補(bǔ)氣值的預(yù)估都不準(zhǔn)確，這就要求補(bǔ)氣工人擁有較高的技術(shù)水平并全程多人配合補(bǔ)氣，手動(dòng)操作補(bǔ)氣的效率低下，使補(bǔ)氣成為耗時(shí)耗力的工程。SF6設(shè)備補(bǔ)氣缺少可智能定量的方式，人工補(bǔ)氣太過依賴經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算，無(wú)法精準(zhǔn)地控制補(bǔ)氣速度，導(dǎo)致速度過快氣室內(nèi)顆粒漂浮，造成補(bǔ)氣的安全隱患。

智能補(bǔ)氣裝置的補(bǔ)氣可彌補(bǔ)人工補(bǔ)氣無(wú)法勻速定量補(bǔ)氣的缺陷，并保障補(bǔ)氣過程中的安全性。SF6設(shè)備氣室處于不同的變電站，基礎(chǔ)壓力也不同，因此需使用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行不同條件的數(shù)值計(jì)算。通過對(duì)歷史補(bǔ)氣數(shù)據(jù)的分析來(lái)預(yù)測(cè)下一次的補(bǔ)氣時(shí)間和補(bǔ)氣量，預(yù)判SF6電氣設(shè)備漏氣趨勢(shì)，為專業(yè)提供診斷依據(jù)、及時(shí)消除設(shè)備隱患。智能充氣還可避免人為操作失誤，減少安全事故的發(fā)生，降低工作人員的工作量。

1 智能補(bǔ)氣裝置的組成

智能補(bǔ)氣裝置由7個(gè)主要部分組成，SF6補(bǔ)氣氣瓶與瓶口安裝補(bǔ)氣減壓閥，氣路控制模塊分為一模塊和二模塊、負(fù)責(zé)不同的氣路控制。SF6開關(guān)設(shè)備連接負(fù)責(zé)氣體回收的裝置，所有裝置都連接在智能補(bǔ)氣裝置的主機(jī)上，并由工作人員通過遠(yuǎn)程操作進(jìn)行設(shè)備補(bǔ)氣。補(bǔ)氣氣瓶中存放著SF6氣體，SF6開關(guān)設(shè)備補(bǔ)氣需依靠氣壓差，但氣壓差需慢慢釋放，因此在補(bǔ)氣瓶的瓶口安裝減壓閥，可調(diào)節(jié)氣壓差符合補(bǔ)氣的標(biāo)準(zhǔn)。補(bǔ)氣裝置主機(jī)中的壓力傳感器是用來(lái)界定減壓閥的減壓標(biāo)準(zhǔn)，并可顯示充氣裝置的剩余電量及電池狀態(tài)[1]?？赏ㄟ^主機(jī)對(duì)電池進(jìn)行管理，檢測(cè)補(bǔ)氣狀態(tài)下補(bǔ)氣裝置的溫度，對(duì)識(shí)別的補(bǔ)氣流量進(jìn)行控制。主機(jī)設(shè)備還包括電磁閥和MCU控制模塊，主機(jī)的控制結(jié)果在顯示器上顯示交互處理結(jié)果。

如圖1所示，主機(jī)的控制器與智能補(bǔ)氣的氣路輸入口連接，控制流量的裝置與補(bǔ)氣氣瓶相連接，電磁閥連接流量控制器的另一個(gè)接頭。電磁閥與減壓閥相連，以上的裝置都與感應(yīng)壓力差的傳感器連接。氣路接口與補(bǔ)氣主機(jī)連接，壓力傳感器感應(yīng)充氣中的壓力變化[2]，智能裝置中可輸入壓力變化的歷史數(shù)據(jù)。將傳感器感受的壓力與歷史壓力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)傳感器中的壓力值不符合標(biāo)準(zhǔn)控制模塊就會(huì)調(diào)節(jié)補(bǔ)氣管中的壓力，控制模塊與流量控制器相互配合使補(bǔ)氣氣瓶中的壓力值達(dá)到均衡的狀態(tài)。顯示中會(huì)顯示氣壓調(diào)節(jié)的全過程以便專業(yè)補(bǔ)氣人員監(jiān)督整個(gè)補(bǔ)氣的過程，裝置補(bǔ)氣可對(duì)補(bǔ)氣過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和儲(chǔ)存，并將多余的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除處理。系統(tǒng)的供電裝置與補(bǔ)氣裝置是一體的，充電模塊負(fù)責(zé)整個(gè)裝置的充電管理，包括監(jiān)測(cè)電池的整體狀態(tài)，檢測(cè)剩余電量和備用電池的切換。在充氣的內(nèi)部安裝溫度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)裝置工作時(shí)的溫度變化。設(shè)備充氣對(duì)環(huán)境溫度有一定的要求，當(dāng)溫度不符合充氣的條件的時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理[3]。控制模塊收集的數(shù)據(jù)都會(huì)在顯示屏幕上顯示出來(lái)，包括氣體的濃度、補(bǔ)氣的速度、環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)等。

圖1 補(bǔ)氣裝置結(jié)構(gòu)圖

2 智能補(bǔ)氣裝置補(bǔ)氣方法

2.1 智能補(bǔ)氣裝置的氣路清洗

首先要按照上述安裝順序?qū)⒅悄苎a(bǔ)氣裝置進(jìn)行組裝，連接補(bǔ)氣氣瓶和減壓閥，并將回收裝置與兩個(gè)氣路進(jìn)行連接，將連接好的裝置連接在裝置的主機(jī)上完成裝置的組裝，并在遠(yuǎn)程操作臺(tái)上啟動(dòng)裝置，檢查裝置的安裝有無(wú)問題，能否正常使用[4]。直接在主機(jī)上啟動(dòng)初始化檢查功能自動(dòng)檢查裝置情況，在進(jìn)行補(bǔ)氣前清除上一次補(bǔ)氣數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化設(shè)置。裝置初始化后歷史數(shù)據(jù)不會(huì)被清除而是被保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，初始化數(shù)據(jù)只是為了記錄時(shí)更加準(zhǔn)確。新的記錄數(shù)據(jù)會(huì)顯示在交互界面上，數(shù)據(jù)會(huì)在后臺(tái)服務(wù)器中進(jìn)行處理并傳輸?shù)綗o(wú)線規(guī)約轉(zhuǎn)換器和服務(wù)器中。將相應(yīng)的參數(shù)輸入到服務(wù)器的控制模塊中，包括壓力值、充氣間隔和氣路速度，參數(shù)會(huì)在交互界面上顯示。根據(jù)參數(shù)的設(shè)定范圍控制模塊調(diào)節(jié)氣體流速，減壓閥自動(dòng)開始降壓。電磁閥動(dòng)作在系統(tǒng)初始化后由控制模塊進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)氣路的清洗，正向氣路清洗在清洗前控制模塊將電磁閥的閥門打開，并開啟智能補(bǔ)氣裝置的氣體回收裝置，流量控制器受SF6主機(jī)控制開始工作。

2.2 減壓閥控制氣路流量實(shí)現(xiàn)智能補(bǔ)氣

在實(shí)現(xiàn)氣路清洗后控制模塊控制減壓閥開啟，補(bǔ)氣瓶會(huì)隨著減壓閥的控制開始補(bǔ)充氣體，減壓閥按照設(shè)定的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，在壓力的變化下實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。氣體從補(bǔ)氣瓶中通過減壓閥進(jìn)入補(bǔ)氣管，并通過兩道通電磁閥進(jìn)入主機(jī)，根據(jù)壓力傳感器的感應(yīng)壓力的變化，在通過另一邊的兩道通電磁閥進(jìn)入高壓開關(guān)氣室，在氣室中通過濃度傳感器感應(yīng)補(bǔ)氣的濃度是否達(dá)到補(bǔ)氣的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)補(bǔ)氣量達(dá)到設(shè)備可繼續(xù)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，會(huì)識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)適時(shí)停止補(bǔ)氣，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉并自動(dòng)收集補(bǔ)氣的信息[5]，包括當(dāng)前的補(bǔ)氣量、補(bǔ)氣耗費(fèi)時(shí)間、補(bǔ)氣壓力和環(huán)境壓力等。數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和計(jì)算完畢后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。氣室模型會(huì)根據(jù)歷史信息對(duì)此次補(bǔ)氣擬合度進(jìn)行判斷，依據(jù)設(shè)備的狀態(tài)對(duì)下一次補(bǔ)氣時(shí)間和補(bǔ)氣量預(yù)判，電機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)使補(bǔ)氣裝置中的滑塊運(yùn)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)成為滑塊運(yùn)動(dòng)的助力，最終實(shí)現(xiàn)氣體在氣體回收裝置中移動(dòng)，濃度傳感器由此感應(yīng)氣體的濃度。SF6氣體屬高密度氣體，在進(jìn)行濃度檢測(cè)時(shí)自主流動(dòng)速度很慢、需裝置帶動(dòng)，使檢測(cè)數(shù)值更加準(zhǔn)確。

2.3 實(shí)例分析

某公司擁有2000臺(tái)SF6設(shè)備，全年需進(jìn)行大約200次補(bǔ)氣操作，且隨著設(shè)備老化程度加劇補(bǔ)氣的次數(shù)越來(lái)越多。受設(shè)備老化影響氣體的密封件老化，SF6氣體在密封效果差的情況下出現(xiàn)泄漏情況。再加上公司所處地理位置的氣候環(huán)境影響，提升了氣體泄漏情況的發(fā)生概率。而設(shè)備內(nèi)氣體減少或?qū)е陆^緣能力下降，且氣體補(bǔ)充不及時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重安全隱患，造成設(shè)備損壞甚至爆炸。因此當(dāng)設(shè)備內(nèi)氣體裝置的值低于充氣標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)要及時(shí)進(jìn)行設(shè)備充氣。

該公司預(yù)計(jì)明年增加300臺(tái)SF6設(shè)備，將帶來(lái)充氣作業(yè)工作量的增加，如采用人工操作方式進(jìn)行設(shè)備充氣，需1人操作氣體閥門控制氣體流速、1人觀測(cè)設(shè)備內(nèi)部氣體壓強(qiáng)、1人負(fù)責(zé)監(jiān)督作業(yè)及維護(hù)作業(yè)安全。使用本文方法作業(yè)時(shí)環(huán)境濕度不能小于75%。首先將軟管進(jìn)行定時(shí)定量沖洗，既保證了清洗效果也避免了沒必要的環(huán)境污染，自動(dòng)補(bǔ)氣保障了補(bǔ)氣精準(zhǔn)性。本文方法、文獻(xiàn)[4]方法、文獻(xiàn)[5]方法的補(bǔ)氣時(shí)間、作業(yè)人數(shù)、操作次數(shù)分別為25min/1/1，75min/3/2，55min/2/3，由此可知本文設(shè)計(jì)智能補(bǔ)氣方法可實(shí)現(xiàn)1人操作、耗時(shí)25min、一次完成補(bǔ)氣，節(jié)省了該公司的人力資源、補(bǔ)氣時(shí)間，提升了設(shè)備的補(bǔ)氣效率。