基于電力物聯網技術的SF6智能補氣裝置

國網安徽省電力有限公司檢修分公司 吳冬暉 吳 勝 廖 軍

SF6氣體在電氣設備中起到滅弧和絕緣作用，如果高壓電氣設備內發生SF6氣體密度降低時，會對SF6高壓設備的電氣性能造成嚴重影響，繼而對設備的安全運行埋下隱患。對此本文提出一種智能式SF6電氣設備在線補氣裝置，該裝置可應用于變電站電磁干擾環境大的場合，對運行中的SF6電氣設備進行在線自動補氣，在確保SF6電氣設備能穩定運行的同時，又大大降低了電力公司日常的運行維護成本。

SF6氣體由于卓越的絕緣和滅弧性能，廣泛應用在高壓斷路器以及GIS組合電器等高壓電氣設備中。如果電氣設備內SF6氣體密度減小（如發生泄露等情況），會對SF6高壓設備的電氣性能產生嚴重影響，對電網安全運行造成嚴重隱患。為進一步確保SF6電氣設備的穩定運行，提升電力系統安全性，當發現SF6氣體密度下降時，則需要及時對SF6電氣設備進行補氣作業。

傳統的補氣工作一般是發現密度降低后，檢修人員人工對該設備進行補氣工作。傳統人工對SF6電氣設備補氣工作中，存在以下問題：（1）人員面對SF6氣體風險；（2）增加非計劃性工作；（3）設備漏氣補氣不及時；（4）運維成本高。

1 智能補氣裝置原理

裝置將氣管的一端與SF6電氣設備的補氣口密封連接，另一端與充氣裝置的自封閥密封連接。若SF6電氣設備發生漏氣情況時，當氣體密度降低到低閾值P1時，則立即開啟電磁閥，氣瓶中的SF6氣體則沿著氣管補充至SF6電氣設備的內部氣室，當SF6電氣設備的氣體密度達到高閾值P2時，即關閉電磁閥，氣瓶則會切斷對SF6電氣設備的補氣工作，智能補氣裝置的現場應用如圖1所示。此時即完成了SF6電氣設備的自動在線補氣過程，保障SF6電氣設備的氣體密度達到安全標準以上。

圖1 智能補氣裝置現場應用

智能補氣裝置通過可調密度繼電器實時監測氣室內部的密度信息，同時通過溫度傳感器采集到的溫度信息，共同判斷當前氣體密度的變化過程，一旦達到啟動值，就會控制電磁閥開啟補氣工作，原理圖如圖2所示。與此同時，信號處理單元將現場的密度信息實時傳送到云端服務器以及智能終端，保證運維人員及時了解現場實際。

圖2 信號處理單元原理圖

2 智能補氣裝置創新點

智能補氣裝置具有以下5個創新點：全過程監測、提高可靠性、新密度繼電器、智能監控、持續可靠工作。

（1）裝置對長周期運行的SF6電氣設備進行實時在線監測，根據設備內部氣體密度變化，進行及時補氣，預防和消除安全隱患。

（2）智能在線補氣可以提高系統安全穩定運行，在無計劃停電檢修時具有重大作用，同時可以延長對應SF6電氣設備的檢修周期，進一步提升了設備的穩定性。

（3）研發一種基于電力物聯網技術的在線補氣裝置專用的寬密度范圍的密度繼電器，該密度繼電器可以對各種氣體密度值的電氣設備規格進行補氣，很好的解決了在線補氣裝置的機電連鎖關鍵技術問題。

（4）研制一種基于電力物聯網云平臺的web或APP方式的智能監控系統，可以與指定的手機或電腦進行相互通訊，運維人員能夠從手機實時了解補氣狀況、SF6電氣設備內部密度數據、氣瓶內部氣體密度狀態。

（5）基于電力物聯網技術的在線補氣裝置還配有一定容量的備用電池，當設備供電發生故障導致供電中斷時，備用蓄電池無縫啟動，為補氣裝置提供可靠的電力供應。同時裝置還配有稱重、加熱等輔助裝置，實時顯示氣瓶內部剩余氣量，并且加熱裝置保證了在線補氣時的補氣效率。

3 智能補氣裝置的意義

（1）由于本裝置采用機械原理實現在線充氣，不怕電磁場干擾，即在強電磁場的變電站場合下，可實現對SF6電氣設備的在線補氣，并且無需停電或到現場操作，大大提高可靠性。

（2）實現SF6電氣設備的在線補氣，減少無計劃停電檢修，滿足電網自動化和設備狀態檢修的需要，并同時延長相應SF6電氣設備的檢修周期，大大提高電網的連續可靠運行的能力，提高運行效益，提升服務質量。

（3）對于有計劃停電檢修，減少意外需要停電檢修事件，同時能夠節約維修、維護費用。避免運維人員的被動工作，做到有計劃、有效率、積極主動地完成工作，從而節省大量的人力、物力，直接和間接地形成良好的經濟效益。

（4）保證供電質量，同時避免在特殊用電時期需要緊急停電的情形，具有很好的社會效益。

結束語：本智能補氣裝置可以延長高壓開關設備的運行檢修周期，并且還能大大降低人工、定檢等費用，縮短以往的停電時間、工作量，同時可避免傳統補氣操作中存在的不安全因素，很好的節省人力、物力、財力，達到增產、增效、安全的目的。在保證供電質量的同時，又避免因SF6電氣設備氣體密度下降而造成的不必要停電檢修，提高了供電可靠性，具有重要社會效益。