苏通GIL管廊工程应急抢修中SF6气体快速回收处理技术

2022-09-29申红志

自动化技术与应用 2022年9期

吴勇,申红志

（1.江苏省送变电有限公司，江苏南京 210000；2.河南省日立信股份有限公司，河南郑州 450001）

1 引言

因苏通GIL(gas-insulated transmission lines，气体绝缘输电线路)综合管廊工程GIL设备敷设距离较长[1]，发生故障抢修完成后需要快速对GIL气室进行SF6(六氟化硫)气体充注，但是由于SF6容易液化或固化，如何快速回收SF6气体是急需解决的问题[2]。西方发达国家和地区对于SF6气体回收利用的方法较为成熟。因国内气体回收利用的纯度标准要求不同，国外回收的技术满足不了国内的需求，于是有学者采用气阻稳流-阀切换除氧技术提高了SF6气相色谱分析速率，实现高效的利用处理，但回收过程又需要额外的经济成本[3]。研究人员又提出基于耦合技术的回收利用技术，虽然提高了SF6气体的处理效率，但是其需要的经济成本更高，整体经济性比较差[4]。为此，提出SF6气体快速回收处理技术，解决上述常见技术中存在经济成本高的问题。

2 SF6气体快速回收处理方法

2.1 目标SF6气体检测

当SF6气体在回收过程中发生泄漏，可使用激光器、红外热像仪等装置检测气体泄漏情况[5]，迅速定位泄漏位置，采取相应措施补救。检测流程如图1所示。

图1 SF6气体检测流程图

使用的主处理器为EPCS-8290 嵌入式平台，通过串口协调各个模块之间的通信，启动检测模块时，使用激光检测并定位漏点，在显示器显示红外热像仪采集的位置信息，根据待检测区域的大小改变激光照射范围，在激光输出处加上扩束系统调整激光束角度[6]。依据几何光学原理计算出束宽放大比率为：

公式中d1和d2分别表示激光束成像焦点到两个透镜的距离。假设激光束直径和宽度为r和H，则以上公式为：

若待检测区域过大时，调节两个透镜的距离，通过激光束角度与目标位置的关系计算具体位置的公式如下：

式中，P表示目标位置，、ω表示波长与入射角度。

2.2 SF6气体回收

打开电磁阀使SF6气体沿管路进入颗粒过滤器过滤后从另一端电磁阀进入真空压缩机组件处，再通过干燥器和颗粒过滤器达到接口，进入到储罐或气瓶中[7]。以真空计上的真空度变化作为依据，当发现真空度小于0.04MPa时，SF6气体回收完成。因SF6气体在常温条件下液化压力是2.5MPa[8]，若大于2.5MPa 时SF6气体就会出现液化，所以气室中的压力一般小于2MPa，以此作为判断SF6气体是否液化的依据。

2.3 集控处理流程

SF6气体在回收后，需要集控处理，将SF6气体处理到复合再利用的标准，具体标准如表1所示。

表1 SF6气体处理质量标准

按照上述标准处理SF6气体，具体流程如图2所示。

图2 气体处理流程

通过远程操作切换处理待机、制冷、回温三个工作状态，待完成后，自动关机。至此，苏通GIL 管廊工程应急抢修中SF6气体快速回收处理完成。

3 实验研究

3.1 实验准备

将本文方法与气相色谱法和耦合技术法对比经济性。因SF6气体的易变性容易影响实验结果[9]，为此选择合适的温度、压力和湿度，为后续的对比实验提供研究依据。设备内部可能出现接触不良使设备内部温度升高，因此采用连续的脉冲放电，采集气体样品，对比结果。温度变化对SF6气体的影响结果如表2所示。

表2 温度变化对SF6气体影响结果

在温度的变化下，SF6气体被分解为C2F6与C3F8，表示达到气体回收的临界温度。因湿度越高SF6气体分解越快[10]，所以设置较低的湿度保证回收质量。压力变化对SF6气体的影响研究，设置气室压力为0.04MPa、0.06MPa和0.10MPa。变化如表3所示。

表3 压力变化对SF6气体的影响结果

如图所示，压力的增加会加速SF6气体的分解，影响气体回收质量。

3.2 回收效率实验结果及分析

苏通GIL 管廊工程距离较长，若不能及时回收SF6气体将会分解出全氟乙烷和全氟丙烷等物质危害环境。以SF6气体的分解效率作为判断回收效率的一种指标，在实验中设置一定的温度、压力和湿度，监控SF6气体变化过程。实验结果如下所示。

图3 不同回收技术回收实验结果

图a 中显示，随着时间的增加，SF6气体在逐渐减少，但在实验结束时，SF6气体依然还有20g，其它气体质量达到了3g左右，说明回收效率并不高，导致部分SF6气体被分解；图b 中实验结果存在与上述相同的问题。图c 中显示，其它气体质量非常少，其SF6气体回收效率比较高。综上所述，设计的气体快速回收处理技术效率更高。