多功能SF6气体快速充气装置的研制与应用

刘彩霞，刘旭锋，李 强

（国网山西送变电工程有限公司，山西 太原 030006）

特高压工程工期紧、任务重，设备安装的进度将直接影响整条特高压线路是否能按期投运。GIS充气效率是设备安装进度一个最大的制约因素，针对GIS充气施工方法，公司研制出一套多功能SF6气体快速充气方法。

该充气方法可操作性强、推广应用前景好，在提高1 000 kV GIS设备安装效率、控制施工成本等方面有充分的指导意义。

1 主要用途

1 000 kV GIS设备气室多、容量大，作业周期长。通过使用多功能SF6气体快速充气装置，解决了SF6气体充气慢的难题，提高了充气效率，加快了施工进度。

2 技术原理

2.1 充气装置结构

本装置由减压器、充气管路、紧急制止阀、充气接头、SF6气体存放箱柜及加热系统组成，其中，减压器包括气瓶侧表计、管路侧表计和减压阀，其减压阀进气口与气瓶连接，减压阀充气口连接于充气管路的一端，加热系统位于SF6气体存放箱柜的底部，箱柜底部装设有4个万向轮，方便移动，配备一套吊装工具。

2.2 充气装置的应用

2.2.1 清洁和检漏

充气前，先对充气管路抽真空进行清洁和检漏。

2.2.2 将SF6气体装入充气装置中

使用专用的吊装工具将SF6气体装入多功能SF6气体快速充气装置中，所使用的瓶数根据气室的容量大小确定。

2.2.3 调整充气压力

每瓶SF6气体连接对应的充气接头，将充气管路一端接入充气装置，另一端接入设备本体的充气接口。充气前，先将减压阀关闭，将充气阀门打开后再打开减压阀，根据各气室的额定压力值并通过减压阀调整充气压力，减压阀调整压力为高于气室额定压力值0.1 MPa即可（充气过快会导致气瓶和充气管路结冰）。以上步骤完成后，将本气室进行充气至0.2 MPa，待相邻气室充气至0.2 MPa后，将本气室充气至额定压力。

2.2.4 GIS充气流程施工要点

GIS充气流程施工要点如下：①抽真空前检查管路装配是否完好、有无漏点。②真空度、真空保持时间、真空泄漏检测等满足产品技术文件要求。③充气使用减压阀，充气时先关闭减压阀，打开气瓶阀门，再慢慢打开减压阀进行SF6充气。在天气较冷的地区，应采用组合气瓶与智能加热装置注气。严禁气瓶倒置充气。④抽真空结束后，首次充入SF6气体为微正压，同时对相邻气室抽真空，二次充气为额定压力的半压，检查所有密封面，确认无渗漏，再进行含水量测试，合格后再充至额定压力。相邻气室压差应满足产品技术文件要求。⑤设备安装完毕，充入SF6气体至额定压力4 h后，抽取该气室气样进行纯度检测，纯度应大于97%；然后对该气室所有密封面进行包扎，包扎后24 h进行年漏气率测量，年漏气率小于0.5%.⑥检测SF6气体含水量在充气完成并静置120 h后进行。

2.2.5 GIS充气工艺标准

GIS充气工艺标准如下：①充气设备及管路洁净、无水分、无油污；管路连接可靠，无渗漏。应采用带有电磁逆止阀的真空机组抽真空，气室内真空度应满足产品技术文件要求。②气瓶充SF6气体时阀门不宜打开过大，出口压力不宜过高，压力表指针不抖晃，以缓慢上升为宜，防止液态气体进入气室内。③注气前，SF6全分析、含水量、纯度等试验合格，SF6纯度应不小于99.9%或SF6气体中空气的质量分数小于0.04%.④充入断路器气室内气体的含水量应小于150 μL/L，其他气室含水量小于250 μL/L。⑤气室密封检查应在充气24 h后进行，测量设备灵敏度不应低于1×10-2Pa·cm3/s，每个气室的年泄漏率应小于0.5%.⑥充气过程中观察压力表，当压力低于气室额定压力和环境温度较低时，通过温度控制系统调整加热装置温度对SF6气瓶进行加热，加快充气速度。

2.2.6 注意事项

充气中，需要注意以下3点：①设备充气在空气湿度小于80%时进行；②气瓶内压力小于0.5 MPa时停止充气；③充气结束或过程中发生故障时，先关闭紧急制止阀，再关闭充气阀门。

3 关键技术和创新点

本装置关键技术和创新点在于：①多功能SF6快速充气装置安装有10个充气接头，可满足最多10瓶SF6气瓶同时充气，加快了充气速度；②多功能SF6快速充气装置自带加热装置，充气的同时可给SF6气瓶加热，解决了冬季施工SF6气体不能完全注入的难题，提高了施工效率；③该装置底部安装4个万向轮，方便移动。

4 与同类先进成果技术指标的对比情况

传统的SF6气体充气方法：采用单瓶气体充气，尤其在冬季施工时，需在每瓶气瓶外加装加热装置才能使气体充分注入。此施工方法时间长，施工效率低。

目前多数采用的充气方法：虽能满足多瓶气体同时充注，但不自带加热功能，不能有效解决充气慢的难题。

多功能SF6气体快速充气装置：使用此装置可满足10瓶气体同时注气，自带加热装置，解决了充气慢的难题。此方法耗时短，可提高施工效率。

5 推广应用情况及前景

1 000 kV GIS注气是设备安装进度一个最大的制约因素，使用多功能SF6气体快速充气装置，可满足多瓶气体同时注入，对提高施工效率、缩短施工工期起到了很大的推进作用。本方法可操作性强、推广应用前景好、节能减排功效显著，在提高1 000 kV GIS设备安装效率、提高安装工艺质量、控制施工成本等方面有充分的指导意义。

6 节能减排及经济效益

在库车750 kV变电站新建工程使用的SF6气体充气方法，在晋北1 000 kV变电站新建工程中得到了充分的应用，通过改进及优化SF6气体快速充气装置的功能，从组织、规划、实施、评价和人员安全与健康规格方面，最大限度地节约了资源，减少对环境有负面影响的施工活动，并且满足特高变电站电力安全、可靠输送的需求，同时促进清洁能源发展、有效解决雾霾问题，实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。