多功能SF6氣體快速充氣裝置的研制與應用

劉彩霞，劉旭鋒，李 強

（國網山西送變電工程有限公司，山西 太原 030006）

特高壓工程工期緊、任務重，設備安裝的進度將直接影響整條特高壓線路是否能按期投運。GIS充氣效率是設備安裝進度一個最大的制約因素，針對GIS充氣施工方法，公司研制出一套多功能SF6氣體快速充氣方法。

該充氣方法可操作性強、推廣應用前景好，在提高1 000 kV GIS設備安裝效率、控制施工成本等方面有充分的指導意義。

1 主要用途

1 000 kV GIS設備氣室多、容量大，作業周期長。通過使用多功能SF6氣體快速充氣裝置，解決了SF6氣體充氣慢的難題，提高了充氣效率，加快了施工進度。

2 技術原理

2.1 充氣裝置結構

本裝置由減壓器、充氣管路、緊急制止閥、充氣接頭、SF6氣體存放箱柜及加熱系統組成，其中，減壓器包括氣瓶側表計、管路側表計和減壓閥，其減壓閥進氣口與氣瓶連接，減壓閥充氣口連接于充氣管路的一端，加熱系統位于SF6氣體存放箱柜的底部，箱柜底部裝設有4個萬向輪，方便移動，配備一套吊裝工具。

2.2 充氣裝置的應用

2.2.1 清潔和檢漏

充氣前，先對充氣管路抽真空進行清潔和檢漏。

2.2.2 將SF6氣體裝入充氣裝置中

使用專用的吊裝工具將SF6氣體裝入多功能SF6氣體快速充氣裝置中，所使用的瓶數根據氣室的容量大小確定。

2.2.3 調整充氣壓力

每瓶SF6氣體連接對應的充氣接頭，將充氣管路一端接入充氣裝置，另一端接入設備本體的充氣接口。充氣前，先將減壓閥關閉，將充氣閥門打開后再打開減壓閥，根據各氣室的額定壓力值并通過減壓閥調整充氣壓力，減壓閥調整壓力為高于氣室額定壓力值0.1 MPa即可（充氣過快會導致氣瓶和充氣管路結冰）。以上步驟完成后，將本氣室進行充氣至0.2 MPa，待相鄰氣室充氣至0.2 MPa后，將本氣室充氣至額定壓力。

2.2.4 GIS充氣流程施工要點

GIS充氣流程施工要點如下：①抽真空前檢查管路裝配是否完好、有無漏點。②真空度、真空保持時間、真空泄漏檢測等滿足產品技術文件要求。③充氣使用減壓閥，充氣時先關閉減壓閥，打開氣瓶閥門，再慢慢打開減壓閥進行SF6充氣。在天氣較冷的地區，應采用組合氣瓶與智能加熱裝置注氣。嚴禁氣瓶倒置充氣。④抽真空結束后，首次充入SF6氣體為微正壓，同時對相鄰氣室抽真空，二次充氣為額定壓力的半壓，檢查所有密封面，確認無滲漏，再進行含水量測試，合格后再充至額定壓力。相鄰氣室壓差應滿足產品技術文件要求。⑤設備安裝完畢，充入SF6氣體至額定壓力4 h后，抽取該氣室氣樣進行純度檢測，純度應大于97%；然后對該氣室所有密封面進行包扎，包扎后24 h進行年漏氣率測量，年漏氣率小于0.5%.⑥檢測SF6氣體含水量在充氣完成并靜置120 h后進行。

2.2.5 GIS充氣工藝標準

GIS充氣工藝標準如下：①充氣設備及管路潔凈、無水分、無油污；管路連接可靠，無滲漏。應采用帶有電磁逆止閥的真空機組抽真空，氣室內真空度應滿足產品技術文件要求。②氣瓶充SF6氣體時閥門不宜打開過大，出口壓力不宜過高，壓力表指針不抖晃，以緩慢上升為宜，防止液態氣體進入氣室內。③注氣前，SF6全分析、含水量、純度等試驗合格，SF6純度應不小于99.9%或SF6氣體中空氣的質量分數小于0.04%.④充入斷路器氣室內氣體的含水量應小于150 μL/L，其他氣室含水量小于250 μL/L。⑤氣室密封檢查應在充氣24 h后進行，測量設備靈敏度不應低于1×10-2Pa·cm3/s，每個氣室的年泄漏率應小于0.5%.⑥充氣過程中觀察壓力表，當壓力低于氣室額定壓力和環境溫度較低時，通過溫度控制系統調整加熱裝置溫度對SF6氣瓶進行加熱，加快充氣速度。

2.2.6 注意事項

充氣中，需要注意以下3點：①設備充氣在空氣濕度小于80%時進行；②氣瓶內壓力小于0.5 MPa時停止充氣；③充氣結束或過程中發生故障時，先關閉緊急制止閥，再關閉充氣閥門。

3 關鍵技術和創新點

本裝置關鍵技術和創新點在于：①多功能SF6快速充氣裝置安裝有10個充氣接頭，可滿足最多10瓶SF6氣瓶同時充氣，加快了充氣速度；②多功能SF6快速充氣裝置自帶加熱裝置，充氣的同時可給SF6氣瓶加熱，解決了冬季施工SF6氣體不能完全注入的難題，提高了施工效率；③該裝置底部安裝4個萬向輪，方便移動。

4 與同類先進成果技術指標的對比情況

傳統的SF6氣體充氣方法：采用單瓶氣體充氣，尤其在冬季施工時，需在每瓶氣瓶外加裝加熱裝置才能使氣體充分注入。此施工方法時間長，施工效率低。

目前多數采用的充氣方法：雖能滿足多瓶氣體同時充注，但不自帶加熱功能，不能有效解決充氣慢的難題。

多功能SF6氣體快速充氣裝置：使用此裝置可滿足10瓶氣體同時注氣，自帶加熱裝置，解決了充氣慢的難題。此方法耗時短，可提高施工效率。

5 推廣應用情況及前景

1 000 kV GIS注氣是設備安裝進度一個最大的制約因素，使用多功能SF6氣體快速充氣裝置，可滿足多瓶氣體同時注入，對提高施工效率、縮短施工工期起到了很大的推進作用。本方法可操作性強、推廣應用前景好、節能減排功效顯著，在提高1 000 kV GIS設備安裝效率、提高安裝工藝質量、控制施工成本等方面有充分的指導意義。

6 節能減排及經濟效益

在庫車750 kV變電站新建工程使用的SF6氣體充氣方法，在晉北1 000 kV變電站新建工程中得到了充分的應用，通過改進及優化SF6氣體快速充氣裝置的功能，從組織、規劃、實施、評價和人員安全與健康規格方面，最大限度地節約了資源，減少對環境有負面影響的施工活動，并且滿足特高變電站電力安全、可靠輸送的需求，同時促進清潔能源發展、有效解決霧霾問題，實現了經濟效益、環境效益和社會效益的統一。