SF6設備全能充氣管的研制

文劍輝

(廣西電網有限責任公司賀州供電局，廣西 賀州 542899)

0 引言

電力系統SF6設備因其擁有優質的絕緣強度、高斷口耐壓能力，且占地面積少、檢修周期長，在電網安裝運維上有著諸多優勢，因而在電力系統中的使用量逐年增加。但SF6設備受限于制造精度不夠、密封材料不佳、現場安裝質量不高等因素，導致設備氣壓下降，當下降至閉鎖值時，SF6設備內部絕緣、滅弧性能會嚴重下降，影響電網穩定運行。實際工作中，每年需要執行大量SF6設備的補氣工作，而SF6氣體的年泄漏率要求不高于0.5 %，其中還包括了補氣過程中的氣體排放量。因此，及時對氣壓不足的SF6設備進行安全、高質、高效補氣，對于保持SF6設備的安全穩定運行有著重要意義。

1 電力系統SF6設備補氣現狀

目前，電力系統SF6設備補氣管與充氣對接頭采用螺牙對接方式，在選用充氣對接頭時，經常遇到未被標識的廠家，被迫輪換試用，該過程操作繁瑣，存在磨損螺牙或有毒氣體泄漏的風險。部分充氣對接頭存在無逆止閥且充氣口未配備三通閥的情況；補氣結束后設備本體拆管時，由于補氣工作大多為不停電作業，受帶電安全距離限制，作業人員可操作空間小，頭往往靠近充氣頭下側充氣頭，拆除過程極易導致人員受到管道尾氣噴射，且尾氣因無法回收而被迫排放至大氣中。

此外，充氣管長度難適應現場作業需求，過長時會增加洗管過程SF6氣體的排放量且不利于運輸使用，長度不足時需要作業人員搬運過重的SF6氣瓶(50 kg)靠近作業點，又因現場地勢不平，搬運耗時、費力，效率低下。因此，迫切需求設計一種安全、高效、低耗的補氣方式，解決現場“選頭難、配管難、拆管難、回收難、運瓶難”五項技術難題。

2 SF6設備全能充氣管

SF6設備全能充氣管的主要結構由快接頭(K)、對接頭(T1)、減壓閥(T2)、氣囊快接頭(T3)、快接頭選擇器(C)、增管封閥(F1)、增管封閥(F2)、接頭側封閥(F3)、氣瓶側封閥(F4)、氣囊側封閥(F5)、增管快接頭(S1)、SF6氣管(S2)、快接緩壓氣囊(Q)及回收裝置快接頭(H) 14個核心部件組成，其結構設置如圖1所示。

圖1 SF6設備全能充氣管結構

2.1 設計優化

充氣對接頭是裝置的重要組成部分，設計要求做到快速匹配任意規格的充氣頭，并且能夠快速完成對接實施密封。設計通過“精度量具確認充氣對接頭尺度，檔位分化識別”方法，實現快速精準選用對接頭；運用“壓槽對接，膠圈自封，彈扣自鎖”快接技術，實現快速對接各接頭閥門。

在更換充氣對接頭操作過程中，為實現零排放SF6充氣工藝要求，增設了以下裝置。

(1) 增設了帶有回收功能的緩壓氣囊，通過截氣閥阻斷充氣對接頭與管道的氣道，運用另一截氣閥導通至帶有回收功能的緩壓氣囊進行阻隔。

(2) 增設了與回收裝置對接的快接頭，可以高效回收緩壓氣囊內部氣體或管道氣體，避免有毒氣體外泄，可保障操作人員的人身安全。

2.2 工作原理

(1) 分割原理。制造一種可實現快速對接的對接頭，對接頭設截止閥，使管道實現拼接加長功能。

(2) 等勢性原理。給每段管道設置帶逆止閥的快速對接頭，使管道內部常態處于正壓狀態，運用密閉阻隔空氣工藝實現快速增管功能。

(3) 變害為益原理。設置管道與回收裝置快接頭，實現管道或緩沖氣囊SF6氣體回收。

2.3 操作方法

使用前，確認工作現場所需充氣管道長度，如需加長，先關閉增管封閥F1，F2以及接頭側封閥、氣瓶側封閥，將數根SF6氣管快速接入，每次使用前，實施SF6管道驗漏試驗合格后，方能實施以下操作。

(1) 選頭。用快接頭選擇器測量SF6設備充氣口尺寸，根據測量數據選用合適尺寸的快接頭。

(2) 配管。確認氣囊側封閥關閉，快接頭與對接頭對接，減壓閥與SF6氣瓶口安裝后，快接頭與設備本體充氣口對接；打開增管封閥F1，F2以及接頭側封閥、氣瓶側封閥，即可實施補氣工作。

(3) 拆管。設備補氣至所需氣壓后，按照順序關閉接頭側封閥、減壓閥、氣瓶閥口，最后拆除與設備相連的快接頭。如要更換與設備匹配的快接頭，則先要關閉接頭側封閥，打開氣囊側封閥，將對接頭至接頭側封閥之間管道內的氣體導入氣囊快接頭，關閉氣囊側封閥后即可實施更換。

(4) 回收。需要回收快接緩壓氣囊的SF6氣體時，關閉接頭側封閥，對接頭與回收裝置快接頭對接，回收裝置快接頭與SF6回收裝置回收口安裝后，打開氣囊側封閥。如果需要回收管道內SF6氣體時，只需關閉減壓閥，打開增管封閥F1，F2以及接頭側封閥、氣瓶側封閥即可。

(5) 運瓶。利用管道分段封閥及快接的功能，可根據現場管道長度需求，快速增加管道長度，省去搬運50 kg氣瓶到設備附近作業，降低了工作難度，同時減小了人員被砸傷、扭傷的風險。

3 設備設計功能

(1) 通過快接頭選擇器測量充氣頭，快速確認充氣對接頭尺度，根據快接頭尺度分類識別功能，快速精準選定所需快接頭。

(2) 運用“壓槽對接，膠圈自封，彈扣氣封”快接技術，使快接頭與對接頭快速對接。

(3) 管道配備“自封自通管道”功能，增管封閥F1，F2與增管快接頭組合的多段SF6氣管能實現加大現場補氣管道長度的需求外，還可通過關閉增管封閥F1，F2實現SF6氣管內常態處于干燥、干凈正壓狀態。

(4) 管道配備“緊急封管”功能，在拆管過程中，通過關閉接頭側封閥、氣瓶側封閥，無論快接頭匹配的充氣頭有無逆止閥，均能有效防止有毒氣體對外泄，同時可實現該段SF6氣管內常態處于干燥、干凈正壓狀態，避免因被迫洗管而向大氣排放SF6氣體。

(5) 管道配備“自動回收閥”功能，當氣管需要更換快接頭時，可關閉減壓閥、打開氣囊側封閥，讓快接緩壓氣囊安全高效回收氣管尾氣，再關閉接頭側封閥、氣囊側封閥，使該段管道內部氣壓下降，快接緩壓氣囊可以更替，并可通過回收裝置快接頭與回收裝置對接直接回收其內部氣體，以防止有毒氣體外泄。

4 結束語

該SF6設備全能充氣管設計，具有快速精準定位選用充氣對接頭的功能，能搭載多種開關型號對接頭，可廣泛用于各種SF6開關補氣、排氣作業。該成果已在賀州供電局各項SF6設備補氣作業中得到了廣泛運用，相較于傳統設備，使用本設備實現了“充氣頭精量分類、充氣頭快接、截氣閥增管鎖氣、緩壓氣囊儲存更換充氣頭區間壓力、增設回收管道尾氣快接頭”五項技術突破，大幅度提升了工作效率，降低了作業風險，更好地保證了工作的安全性。