六氟化硫充氣接口模擬裝置的研制與應(yīng)用

林綺思，吳 濤，李 韜，鐘國(guó)超，林淑凡，饒嘉昌，陳麗媛

（廣東電網(wǎng)責(zé)任有限公司惠州供電局，廣東 惠州516000）

1 研制背景

進(jìn)行六氟化硫氣體試驗(yàn)是化學(xué)試驗(yàn)專業(yè)一項(xiàng)常規(guī)的試驗(yàn)工作。正常工作時(shí)，當(dāng)試驗(yàn)人員把試驗(yàn)接頭接入到設(shè)備的充氣口時(shí)，里面的頂壓閥會(huì)被頂下，六氟化硫氣體會(huì)沿著管路進(jìn)入到儀器內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)人員把試驗(yàn)接頭拆下時(shí)，頂壓閥會(huì)自動(dòng)回彈，氣體不再釋放。但充氣口頂壓閥會(huì)出現(xiàn)無(wú)法恢復(fù)原位的情況，一旦出現(xiàn)這種情況，可能會(huì)導(dǎo)致氣體大量泄漏，將可能造成開關(guān)閉鎖，繼而線路的緊急停運(yùn)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為避免這種情況的發(fā)生，試驗(yàn)人員必須在盡可能短的時(shí)間里，將充氣口處理得當(dāng)，防止氣體大量泄漏，再進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

由于實(shí)際出現(xiàn)頂壓閥無(wú)法回彈，導(dǎo)致氣體泄漏的現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)難度大、危險(xiǎn)性高，目前作業(yè)指導(dǎo)書中對(duì)出現(xiàn)六氟化硫設(shè)備充氣接口漏氣所有有關(guān)的技能培訓(xùn)內(nèi)容都無(wú)法模擬，因此很少實(shí)際開展六氟化硫設(shè)備充氣接口漏氣的培訓(xùn)工作，培訓(xùn)多以理論為主，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手能力薄弱。

2 研發(fā)需求分析

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，六氟化硫氣體設(shè)備成為了電網(wǎng)運(yùn)行中不可或缺的組成部分，但在實(shí)際操作中往往存在一定的操作風(fēng)險(xiǎn)，因此在操作前期需要對(duì)化學(xué)試驗(yàn)人員進(jìn)行多方面的技術(shù)培訓(xùn)。目前的培訓(xùn)現(xiàn)狀是只停留在理論基礎(chǔ)上，而對(duì)于常常出現(xiàn)的容易引致氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)的情況無(wú)法進(jìn)行實(shí)操培訓(xùn)。

本文提出的裝置是實(shí)操培訓(xùn)工作研制的，裝置主要針對(duì)充氣口頂壓閥無(wú)法恢復(fù)原位的操作進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前六氟化硫氣體設(shè)備使用頻率極高，在省網(wǎng)中的使用范圍廣度大，裝置的研制與應(yīng)用將能有效提高化學(xué)試驗(yàn)人員的培訓(xùn)效果，從根本上降低實(shí)操時(shí)由于誤操作對(duì)設(shè)備造成的損害，降低工作中的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高設(shè)備的使用壽命，因此裝置的市場(chǎng)需求十分巨大。

3 技術(shù)研制方案

3.1 技術(shù)設(shè)計(jì)思路

由于六氟化硫氣體設(shè)備自身的特殊性及使用安全規(guī)范，為了保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，惠州供電局成立了專門研究小組，通過(guò)對(duì)六氟化硫設(shè)備尤其充氣接口的深入調(diào)研，研究出一種六氟化硫充氣接口模擬裝置。為了提高工作安全性及工作效能，本裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)必須滿足以下條件：①裝置需設(shè)有帶壓氣瓶，能模擬真實(shí)情況下出氣口壓力情況；②裝置需要配有多型號(hào)的六氟化硫充氣接口，能根據(jù)實(shí)際設(shè)備進(jìn)行不同廠家型號(hào)接口的配對(duì)；③裝置需設(shè)故障機(jī)構(gòu)，能夠真實(shí)模擬六氟化硫充氣接口的頂壓閥隨機(jī)無(wú)法回彈的現(xiàn)象。

3.2 裝置技術(shù)原理

為了真實(shí)還原操作人員在取氣后頂壓閥無(wú)法正常復(fù)位的情況，本項(xiàng)目研制一套六氟化硫充氣接口模擬裝置。該裝置為一臺(tái)移動(dòng)式手推車，車上配有多個(gè)型號(hào)充氣接口，接口能覆蓋并適應(yīng)不同廠家型號(hào)的接口，方便現(xiàn)場(chǎng)不同設(shè)備的對(duì)接使用。裝置設(shè)為氣路部分以及電路部分，再把兩部分組合到一起，裝在一個(gè)可移動(dòng)的拉桿箱內(nèi)，方便移動(dòng)。六氟化硫充氣接口模擬裝置外部設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 六氟化硫充氣接口模擬裝置外部設(shè)計(jì)圖

3.2.1 氣路部分

氣路部分由氣瓶、減壓閥、電磁閥、氣管以及取氣接頭組成。氣瓶壓力為9 MPa，通過(guò)鋼管連接至減壓閥，減壓閥可把壓力調(diào)至成真實(shí)設(shè)備的壓力。減壓閥再通過(guò)管路連接至電磁閥，電磁閥可控制氣路的通斷，最后電磁閥通過(guò)管路連接至充氣接口。

3.2.2 電路部分

電路部分由電源、單片機(jī)、繼電器以及接近開關(guān)傳感器組成。電源控制整個(gè)設(shè)備的開關(guān)。當(dāng)試驗(yàn)接頭在充氣口上裝拆時(shí)，充氣接口上的接近開關(guān)傳感器可以產(chǎn)生信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)內(nèi)設(shè)有程序，進(jìn)而通過(guò)繼電器隨機(jī)控制電磁閥的開關(guān)，從而控制氣路的通斷，來(lái)模擬頂壓閥隨機(jī)無(wú)法回彈的情況。

裝置通過(guò)使用無(wú)毒氣體（空氣）代替六氟化硫氣體，保證培訓(xùn)工作的安全開展，并利用帶壓鋼瓶，使出氣口具有一定壓力，模擬出真實(shí)情況下的出氣口氣體壓力情況。而頂壓閥不復(fù)位的技術(shù)原理是利用一個(gè)故障機(jī)構(gòu)，真實(shí)模擬了充氣接口取出后頂壓閥不復(fù)位的情況。頂壓閥后方設(shè)有調(diào)節(jié)閥開關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)不復(fù)位情況后，操作人員能通過(guò)調(diào)節(jié)閥開關(guān)的擰緊操作，防止大面積的氣體泄漏。

3.3 裝置技術(shù)特性

裝置的充氣口處設(shè)有接近開關(guān)，當(dāng)試驗(yàn)接頭接入充氣口，其中的電磁閥會(huì)打開，氣體可沿管路進(jìn)入儀器內(nèi)；裝置設(shè)有故障機(jī)構(gòu)，當(dāng)試驗(yàn)接頭從充氣口拆下時(shí)，能真實(shí)隨機(jī)模擬頂壓閥不復(fù)位造成氣體泄露的情況；裝置加設(shè)了調(diào)節(jié)閥開關(guān)，能讓操作人員在氣體泄漏后及時(shí)做出補(bǔ)救動(dòng)作，防止大面積的氣體泄漏，提高現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況的處理意識(shí)；裝置是帶有氣瓶的，能模擬工作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的出氣口壓力情況。

4 技術(shù)創(chuàng)新

本裝置在設(shè)計(jì)上充分考慮到六氟化硫氣體設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況及設(shè)備的特殊性能，對(duì)裝置進(jìn)行了高度仿真的設(shè)計(jì)，裝置的研發(fā)與使用經(jīng)過(guò)惠州供電局多次提出的多種方案后選擇最優(yōu)方案后，通過(guò)反復(fù)測(cè)試與實(shí)踐，最終設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的裝置，其創(chuàng)新手段包括以下幾方面：①裝置設(shè)有故障機(jī)構(gòu)，能真實(shí)模擬頂壓閥不復(fù)位情況，讓操作人員通過(guò)模擬裝置便能接觸到此類故障發(fā)生，提高安全操作及事故預(yù)防意識(shí)；②頂壓閥后方加設(shè)的調(diào)節(jié)閥開關(guān)，能讓操作人員在氣體泄漏后及時(shí)做出補(bǔ)救動(dòng)作，防止大面積的氣體泄漏，提高現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況的處理意識(shí)；③裝置使用無(wú)毒氣體（空氣）代替六氟化硫氣體，保證工作人員的人身安全；④裝置設(shè)計(jì)為移動(dòng)式手推車，方便培訓(xùn)工作隨時(shí)隨地的進(jìn)行；⑤裝置設(shè)有多個(gè)型號(hào)的接口，能根據(jù)實(shí)際設(shè)備進(jìn)行不同廠家型號(hào)接口的配對(duì)；⑥裝置設(shè)置了帶壓鋼瓶，能模擬真實(shí)情況下的出氣口壓力情況。

5 應(yīng)用效能

本裝置能模擬化學(xué)試驗(yàn)人員日常進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)六氟化硫氣體試驗(yàn)以及取六氟化硫氣體的工作，讓檢修人員進(jìn)行補(bǔ)充六氟化硫氣體試驗(yàn)的培訓(xùn)，全面培訓(xùn)學(xué)員的技能。通過(guò)在惠州局進(jìn)行的試運(yùn)行，得到了化學(xué)實(shí)驗(yàn)班使用人員的一致好評(píng)，大大提高了操作人員的操作水平，該裝置可以推廣至各技能培訓(xùn)基地供化學(xué)試驗(yàn)人員及檢修人員的實(shí)操培訓(xùn)和考核使用。

6 實(shí)現(xiàn)效益

6.1 經(jīng)濟(jì)效益高

目前對(duì)于六氟化硫氣體設(shè)備的使用，存在著因操作不熟練導(dǎo)致的在實(shí)操時(shí)發(fā)生多起氣體泄漏事故及設(shè)備損壞情況，企業(yè)人力成本及設(shè)備成本增加。通過(guò)本成果的應(yīng)用，降低了實(shí)操中由于操作等不熟練造成的設(shè)備損壞或氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也符合安全用電的標(biāo)準(zhǔn)，使用效能高，也能作為檢修人員考核使用，為企業(yè)節(jié)省更多人力成本，供電可靠性得到提升，用戶滿意度自然也得到提高，具有很強(qiáng)的推廣性。

6.2 安全效益好

本次研制的六氟化硫充氣接口模擬裝置是在充分考慮六氟化硫電氣設(shè)備運(yùn)行特性及運(yùn)行時(shí)存在的真實(shí)情況下設(shè)計(jì)的，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，大大提高了處理六氟化硫設(shè)備充氣接口漏氣技能培訓(xùn)工作的培訓(xùn)效果，該六氟化硫充氣接口模擬裝置真實(shí)模擬頂壓閥無(wú)法回彈的狀態(tài)，填補(bǔ)了目前該技能沒有實(shí)操可能性的空白，有助于減少六氟化硫設(shè)備頂壓閥無(wú)法回彈導(dǎo)致設(shè)備漏氣，進(jìn)而跳閘情況的出現(xiàn)。裝置操作方便簡(jiǎn)單，使運(yùn)維人員的專業(yè)管理水平得到同步提高。

7 總結(jié)

現(xiàn)存的充六氟化硫氣體設(shè)備中，有超過(guò)80%的充氣口都采用頂壓閥。按照目前充氣口頂壓閥無(wú)法復(fù)位情況發(fā)生的概率計(jì)算，本成果的研發(fā)與應(yīng)用將能從根本上提高80%的操作效能，降低后期維護(hù)的成本。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的裝置符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，提高了電力行業(yè)的培訓(xùn)工作效率與安全性，從而創(chuàng)造了極大的社會(huì)效益，同時(shí)也讓技術(shù)操作人員具有更全面化的技能培訓(xùn)機(jī)會(huì)，為企業(yè)提供更專業(yè)的技術(shù)，具有很強(qiáng)的推廣性。