一种快速插拔补气SF6密度继电器在线校验阀门装置

廖远强 邓亮 黄峰 袁秋宁 韦楚瑶 张德森

摘要：六氟化硫（SF6）具有良好的绝缘和灭弧性能，因而在电力系统中广泛应用。实际使用中存在各在线校验阀门接口尺寸不统一、现场校验时需携带大量校验接头等问题，本文设计了一种快速插拔补气的SF6密度继电器在线校验阀门装置，详细给出了设计原理和具体要求，通过该设备可提高SF6相关工作效率、减少停电时间。

关键词：SF6;继电器;阀门;设计

引言

目前变电站内SF6密度继电器配套安装的在线校验阀门没有形成统一的技术规范要求，各断路器厂家均按各自出厂配套选型阀门提供，其型号及规格繁多。需分别按型号及规格进行备品备件购置及储存，造成资源浪费。各在线校验阀门接口尺寸不统一，现场校验时需携带大量校验接头，不便使用且存在资源浪费。各在线校验阀门校验接口均采取螺纹连接方式，安装繁琐。使用中试验人员手动旋转接头劳动强度大，且易造成校验接口螺纹破损。

在SF6的校验领域，业内已开展了大量的研究并取得一定成效，其中文献[1]针对目前SF6密度继电器校验仪器功能单一和便携性差的问题，研制了一种新型手持式SF6密度继电器校核仪。设计的校核仪由信号变送器和检测主机组成，采用射频技术互联，信号变送器以快接插头方式与密度继电器和二次线缆双向连接，可获取、传输和发射信号，检测主机采用单片机控制微型电动气缸并进行压力调节，自动采集存储数据。最终，应用结果表明：该校核仪接线快捷，使用方便，实现了信号变送器和检测主机无线连接，校验与校核同步测试，极大提高了工作效率。 文献[2]中针对SF6密度继电器当表计指针处于额定值但发出报警或闭锁信号时，无法正确判断气室内的真实压力，也无法判断是表计指针卡涩故障还是信号接点异常;当表计指针处于报警或闭锁值时发出信号，无法判断气室压力是确已降低还是表计损坏引起误报警等问题，研制了SF6密度校验及自动充放一体化装置，可在系统发出报警或闭锁信号时校验气室的实际压力，同时免拆卸对原有表计进行读数校验，避免气室压力过低导致断路器闭锁引起事故扩大;在气室充放气体时，压力到达预设值即自动停止，从而消除手动误差，提高了电力系统GIS设备的可靠性，保证电网的安全稳定运行。文献[3]综合分析了SF6气体密度继电器现场校验中存在的问题。为了解决许多场所因存在空间位置不够，不能加装校验装配接头的问题，提出并研制了不需要校验装配接头的免拆卸校验的SF6气体密度继电器，该继电器就可使电力检修人员不用拆卸密度继电器，就能对SF6气体密度继电器进行方便校验，为操作带来方便，大大提高工作效率，从而保证供电设备的正常运行。[4]研究设计并开发出一套基于物联网的SF6气体在线监测系统，开发的系统将很大程度提高SF6气体泄露监测的可靠性和稳定性，同时，该系统的完成为SF6监测数据汇集、大数据分析、专家系统的建立提供了准确的实时数据，还促进了电力行业与物联网技术的融合，对相关管理部门研究SF6绝缘设备的监测方法、改变各个地区SF6设备的管理制度等方面具有重要意义。

本文设计了一种快速插拔补气的SF6密度继电器在线校验阀门装置，旨在解决现有使用螺纹连接补气嘴时操作麻烦、螺纹拧伤等问题。

1总体设计

1.1结构特點

本文设计的快速插拔补气SF6密度继电器在线校验阀门装置包括阀体、阀芯、快速拔插式补气嘴，其中阀体由校验验补气口、本体进气口、针阀、密度继电器接口及阀腔组成，而针阀连接针阀手柄，校验补气口还包含了顶针，校验补气口通过拔插式快速接头与补气嘴连接，快速插拔式补气嘴由快速接头和气嘴组成。具体的，阀芯为球体，阀芯与阀体接触面上设有密封垫，所述密封垫内壁呈球面，并通过固定螺塞压紧固定在所述阀芯的表面上，整体结构如图1所示。

1.2详细设计

图2是详细设计图，直观体现检验补气口与补气嘴快速插拔具体设计，图中1为自闭快速连接公头、2为调节螺栓、3为自闭阀芯、4自闭阀弹簧、5为母头钢丝卡簧、6为钢球、7为外弹簧、8为滑套、9为封闭期、10为快速母接头、11为调节螺丝、12为母接头管旋母。其中，1和10为实现快速连接（或断开）的接口，其他部件用于确定连接可靠、稳定。

2关键部件

2.1接头螺母

本文所设计的快速插拔补气SF6密度继电器在线校验阀门装置中接头螺母如图3所示，其直径为13.6mm，型号M10X1-6H。

图4详细描述了接头螺母的具体结构，明确且直观各组件连接关系和详细尺寸信息。

2.2钢球套

快速插拔补气SF6密度继电器在线校验阀门装置的钢球套承担着连接和稳固阀门的关键作用，生产过程中采用特殊的锁珠工艺，能地杜绝钢珠脱落和死珠现象。具有在高精度轴向运动或径向运动时保持运动均匀的特性。本文设计的钢球套外观结构如图5所示。

具体的，图6详细标注了钢球套尺寸信息，钢球衬套工作时精度高，运转平稳，轴承提供的负载能力高并且完全抗腐蚀。另外，其具有惯性小、重量轻、结构尺寸紧凑等特点，采用抗腐蚀不锈钢加工。

2.3自闭阀快速公接头

将送气管先套于外径大于外径的卡环中，再通过密封套密封，密封圆倒角以及密封凹圆倒角的配合使密封套在安装在出气管上后密封效果好，而卡环与出气管之间安装有密封圈，卡环与出气管之间的密封效果较好;具体结构如图7所示。

2.4自闭阀快速母头

自闭阀通过公头和母头密切配合实现能够快速补气等功能，母头的设计信息详见图8和图9。其原理与快速连接公头一致。

2.5功能特点

本文快速插拔补气SF6密度继电器在线校验阀门装置优点在于：

（1）具有新型带自锁功能的拔插式结构阀门，提高了密度继电器校验的便捷性、安全性;

（2）多功能式接口的设计，可以适配所有型号的断路器阀门，方便现场作业;

（3）具有自动保护功能，能防止校验过程中阀门弹出跌落，造成人身伤害及设备损坏;

（4）具备快速连接接口及相应管路，能迅速连接测试仪器及密度继电器，有效防止漏气。

3结束语

SF6电绝缘性能和消弧性好，因此广泛用于变电站中设备，本文说设计的快速插拔补气SF6密度继电器在线校验阀门装置可大大减少备品备件及配套接头数量杜绝资源浪费，同时采用拔插式连接可极大提高工作效率，减少停电时间。

参考文献

[1]王文华，孟祥海，田海波，茹世豪，王英，吕志伟.手持式SF6密度继电器校核仪的研制[J].电气应用，2021，40（07）：74-79+85.

[2]张俊武，李晓斌，王榕锋，李青松，杨林凡，王冲.SF6密度校验及自动充放一体化装置的研制[J].电工技术，2021（05）：77-80.

[3]龙军，罗立波，苏佳华，贾晓明，燕子飞，徐忠秋，王恩林，金海勇.一种免拆卸校验的SF_6气体密度继电器的研制[J].高压电器，2019，55（07）：242-247.

[4]盛亚杰. 基于物联网的SF_6在线监测系统[D].郑州大学，2019.

作者简介：廖远强（1986-），男，汉族，海南三亚，研究生，工程师，研究方向：高压试验。

邓亮（1979-），男，汉族，广西梧州，本科，助理工程师，研究方向：高压试验。

黄峰（1984-），男，汉族，湖南湘潭，研究生，工程师，研究方向：高压试验。

袁秋宁（1992-），男，汉族，广西梧州，本科，助理工程师，研究方向：高压试验。

韦楚瑶（1997-），女，汉族，广西梧州，本科，助理工程师，研究方向：高压试验。

张德森（1997-），男，汉族，广西梧州，本科，助理工程师，研究方向：高压试验。