SF6自动补给系统的应用研究

SF6自动补给系统的应用研究

张振伟胡健张旖珊

（国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司内蒙古通辽028000）

摘要：本文主要介绍了SF6自动补给系统研究的背景及意义，研究依据及主要研究内容，并对该系统进行了简要介绍，详细介绍了该系统的主要技术指标，分析了该系统的优势，为GIS设备的稳定运行提供了可借鉴的经验。

关键词：GIS；气体泄漏；自动补给

0引言

纯净的SF6气体是无毒、无色、无味、不可燃的，化学性质稳定，微溶于水、醇及醚。相比于压缩空气断路器以及传统的油断路器，SF6断路器具有很多优点。作为GIS的绝缘介质，SF6气体具有优良的绝缘和灭弧性能，可以极大地缩小设备尺寸，因此广泛应用于GIS和SF6断路器等设备中。但是GIS和SF6断路器也存在气体泄漏的安全隐患，并且气体的泄漏是不可预料的，增加了设备运行时维护的难度。

结合自身系统特点，研究了国内外电力设备最新的发展现状和研究动态，认为采用自动补给系统的方法较好，并且在欧美国家已有超过十年的成功应用经验。此外，该系统还需具备安装简便、无需停机、检测结果直观等特点。

1SF6自动补给系统研究的背景及意义

在电力行业中，SF6断路器是很常见的一种电气设备，SF6断路器起着控制及保护系统的双重作用。SF6断路器在为电力系统提供各种便利的同时，我们也遇到了一个问题，即SF6断路器气体泄漏问题。当断路器或GIS罐体发生一般性泄漏的时候且无法及时进行停电检修的情况下，对SF6气体进行自动补给显得十分重要。就目前来说，还没有一种可行的方法能够从根本上解决SF6断路器气体泄漏。SF6气体的泄漏不仅大大降低了断路器的绝缘强度，而且会造成周围空气的污染。因SF6气体在断路器中主要起到绝缘、灭弧的作用，而且SF6必须在一定的密度下才能满足断路器的绝缘、灭弧的需要，当出现SF6气体泄漏时，为防止灭弧能力不足的断路器切断负荷或故障电流，会启动断路器的分闸闭锁继电器，使其串联在分闸回路上的辅助触点断开，从而达到闭锁断路器分闸的目的。然而当断路器的分闸闭锁信号出现时，线路保护范围内的故障无法通过线路断路器正常切除，从而使线路失灵保护动作，引起故障的停电范围扩大。

SF6断路器是电力系统中的重要组件，在电力系统中能够实现对其通断的控制，从而实现对电气设备的保护，一旦由于某些原因SF6气体出现泄漏，不仅大大降低了断路器的绝缘强度，而且会造成环境的污染，严重者可能造成巨大损失。因此为了提高电力系统运行的稳定性和安全性，提出自动补给系统研制意义十分重大。

2SF6自动补给系统研究的依据和内容

2.1系统研究的理论依据

六氟化硫是一种惰性气体，因其具有良好的绝缘性能和灭弧性能，已经逐步取代原有的绝缘用油，应用十分广泛，由于SulfurHexafluoride（SF6）气体优良的绝缘性能和灭弧性能，相应的SF6应用产品的可靠性高，检修工作量少，周期长等与传统手段相比具有不可比拟的优点，使得SF6气体在电力系统中的应用日益广泛。伴随着SF6气体的大量使用，由于外力损坏（包括自然灾害）、设备质量、运行年限等多方面原因，设备的密封元件老化变形，使SF6泄漏问题也开始显露。在此值得一提的是虽然六氟化硫本身对人体无毒、无害，但它却是能量巨大的温室气体，其对温室效应的影响是二氧化碳的23900倍。

2.2系统研究的实践依据

在国家电网公司关于开展现代化智能电网应用的要求下，对设备监测和维护提出了更高的要求。SF6断路器在无人值守的情况下缺少必要的应对对断路器、GIS在检修、充气过程中的控制，对人员进行保护，减少环境污染方面的措施，而且在更换维护和环境保护方面更是力不从心。研究新型智能维护技术不论是对于智能电网监测的要求，还是方便维护应用、保护环境方面都有相当大的作用和意义。

2.3系统主要研究内容

1、调研设备生产厂家及设备运行单位，详细分析总结故障产生的原因并进行统计；

2、对电网公司SF6断路器运行情况进行调查分析，结合其运行状况制定SF6断路器故障应对措施；

3、比较制定研究方案，研究自动补给系统的先进技术；

4、研究比较改造后技术的实用优势；

5、在实验室模拟自动补给系统的安装及试运行，排除缺陷，积累安装经验；

6、在以上研究的基础上，进行几个典型的SF6设备泄露的改造工作。

3SF6自动补给系统介绍及主要技术指标

3.1SF6自动补给系统介绍

通过引进和开发先进的自动补给系统，当现场断路器出现泄露且不能停止运行，自动补给系统实现在线实时补给，保证设备的安全运行。提高维护的经济性、环保性和可靠性，减少停机时间，减少检修费用，为大修技改提供保障。

图1自动补给系统现场搭建示意图

图2自动补给系统软件分析图谱

3.2主要技术指标

当断路器压力下降到设定值时，自动补给系统自动启动进行补给。本系统可以使气体压力保持在目标压力和警戒值之间，保证断路器安全、可靠运行。并且操作人员可以远程控制补给。本系统带有信号指示灯，连接软管带有止回阀和压力传感器，使本系统运行更加安全可靠。本系统的各项参数指标如下：

1）安全性：应急按钮将关闭进气阀并触发HMI界面，发出Email和报警声；

安全阀打开压力：11Barg；

通讯失败持续60秒，设备自动关闭；

填充过程中，状态灯闪烁为橙色；

交流电源供电失败，发送邮件、短信（可选）输出软管带有压力传感器进行实时监测；

2）可远程控制：VCN软件支持iOS，Android，WP8Blackberry，PC和Mac；

3）精准测量智能控制：流量控制：1%全量程；

压力传感器：0.5%全量程；

最大进口压力：10Barg；

最小进口压力：2Barg；

4）软管：金属编织软管-Swagelok/PTFE-压力测试最高100Barg；

5）USB驱动：最大8GB，兼容USB2.0，推荐2GB；

6）重量：便携式，约重20Kg。

4结论

通过引进和开发先进的自动补给系统，当现场断路器出现泄露且不能停止运行，自动补给系统实现在线实时补给，保证设备的安全运行。提高维护的经济性、环保性和可靠性，减少停机时间，减少检修费用，为设备的安全经济运行提供必要了前提条件，为大修技改提供坚实保障。

该系统的研制既专用又通用，同时适用国内寒冷地区易漏气的变电站及充气装置较多的变电站等。

GIS设备在无人值守的情况下缺少必要的应对在检修、充气过程中的控制措施，此项改造方案一经实施，必将大大改观电网公司目前断路器、GIS等设备运行性能，减少损耗，通过与国内外的知名厂商和研究机构合作，结合不同等级和情况变电站的实际，研究并提出一整套针对断路器、GIS在检修、充气过程中的控制解决方案，对人员进行保护，减少环境污染，研究新型智能维护技术不仅是对于智能电网监测的要求，还是方便维护应用、保护环境方面都有相当大的作用和意义。

参考文献：

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[2]张金星，许铁洪，李彩霞.SF6断路器泄漏问题分析及防范措施[J].河北电力技术，2007（06）：29-44.

[3]徐元哲，刘县，胡智慧.光学式SF6断路器的泄漏检测技术[J].高电压技术，2009（02）：51-55.

[4]路凯军，赵万东.SF6断路器气体泄漏判断及处理[J].科技致富向导，2012（33）：174.

作者简介：

张振伟（1992－），男，满族，黑龙江海伦，国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，主要从事特高压变电站二次设备的运行维护及检修工作。

胡健（1986－），男，汉族，内蒙古赤峰，国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，主要从事特高压变电站电气试验方面的管理及研究工作。

张旖珊（1992－），女，汉族，河南南阳，国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司，助理工程师，主要从事特高压变电站二次设备的运行维护及检修工作。