变电站三通式SF6高压断路器气体充气装置的研制

2021-09-13郭建峰张思远周刚

农村电气化 2021年9期

郭建峰，张思远，周刚

（国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，浙江嘉兴314000）

SF6气体作为绝缘介质已广泛地应用于电力设备中，如高压断路器、互感器和GIS等。在220 kV变电站中，由于设备生产工艺存在瑕疵、室外早晚温差过大及设备投运时间过长而出现的设备老化等原因，每年都有SF6高压断路器出现漏气问题须要检修人员去现场解决。

随着电网的不断发展建设，公司对电力员工检修效率和电力设备正常运行率要求越来越高，对断路器所带的辅助设备要求也越来越严格并且提出了更强的需求，为了满足SF6气体充气时间尽可能缩短，研制一种安全高效的SF6高压断路器气体充气装置极为重要。

1 现状分析

据统计，SF6高压断路器补气时通常采用人工充气方式，虽然充气工作较为简单，但每次SF6充气时由于设备生产厂家及出厂时间不同，所须准备的充气接头种类也大有不同，这使得检修人员需要准备多种充气接头以备万一，工作效率较低，难以保证断路器安全稳定运行的需求。

针对充气工作各流程环节进行统计分析，可以知道充气流程共8个环节，包括充气接头准备、SF6气瓶准备、充气管准备、活动扳手准备、匹配充气接头、连接气瓶、充气及拆下接头，充气工作时间如下：

统计得到各环节耗时情况，如图1所示。

图1 充气流程各环节平均耗时情况

通过计算可知，TΣ充气工作=17+6+3+2+18+6+27+3=82(min)。

基于上述统计分析，由于SF6气瓶准备、充气管准备、活动扳手准备、连接气瓶、充气及拆下接头6个环节耗时间较短且已高度精益化，无法对其进行时间压缩，故而主要针对充气接头准备及匹配时长开展耗时缩短的研究。

2 技术方案

2.1 制定方案

为了实现SF6高压断路器的快速补气，研究人员对现场作业条件、人员精力及使用需求等进行调研分析，借鉴了水管三通阀门开关三向联通、接头可靠、流向可控和密封良好等结构特点，设计了一种适用于多种SF6高压断路器补气作业的三通式SF6高压断路器气体充气装置。本装置通过对三通管种类、三通管材质、止回阀门、充气接头种类、充气接头材质及防尘盖6个模块细化分解，进而实现对变电站SF6高压断路器快速充气，节省人力物力，保证电力设备正常运行。

2.2 方案实施

针对总体方案划分的6个模块，小组成员其进行质量要素的抽取，如表1所示。

表1 质量要素抽取

通过L型矩阵评估方法，得到各个模块选择的主要特性。如表2所示。

通过对方案的进一步细化分解，并对主要参数、现场需求及优缺点对比分析最终确定细化后最终方案，如图2所示。

图2 方案分解细化图

步骤一：尺寸大小应适中，方便拆装；形状尽可能简单，既方便加工又便于现场工作，完成三通管种类模块的选择，调研三通管形状类别，模拟现场工作时间，选择合适的T型三通管，确保满足方案须求。

步骤二：材料拉伸强度较高；材料硬度适中；材料抗腐蚀性尽可能好，完成三通管材质模块的选择，验证材料性能，测试实用效果，选择合适的304不锈钢管，确保满足方案须求。

步骤三：止回阀门方便开通及关断，稳定性高；体积不可大于三通管任意一端；能有效控制气体流向，完成止回阀门模块的选择，调研各种阀门功能结构，实地测量阀门尺寸大小，试验验证阀门开断时间，选择合适的旋启式止回阀，确保满足方案须求。

步骤四：依据目标现场实用补气时间短；接头充气率高；充气接头样式简单，完成充气接头材质模块的选择，试验验证现有常用接头充气所用时间，并分析记录其充气率，选择合适的旋拧式充气接头，确保满足方案须求。

步骤五：接头材质硬度高；接头原材料价格合理，完成充气接头材质模块的选择，市场调研各种合适材料，对符合的材料进一步性能验证，选择合适的黄铜材料，确保满足方案须求。

步骤六：使用方便，安装时间尽可能缩短；防尘盖安装破损率低，调研市场上常用防尘盖种类，选择合适的类型，现场试验并统计安装破损率，选择合适的旋拧式防尘盖，确保满足方案需求。

步骤七：依据方案所选，选购合适配件及材料并进行装置集中生产设计，如图3所示。

图3 装置组装图

3 现场应用

采用三通式SF6高压断路器气体充气装置对立峰变、海塘变等多个变电站中SF6高压断路器进行SF6气体补气作业并对作业时间进行记录，经统计对比后发现，在使用三通式SF6高压断路器气体充气装置后，SF6高压断路器气体补气时间由投入使用前的82 min缩短为51.2 min，前后检修时间差高达30.8 min，SF6充气效率提升了38%，极大地缩短了高压断路器充气流程，提升了供电可靠性，保障了电网安全稳定运行，取得了立竿见影的效果。如图4所示。