（广西电网有限责任公司百色供电局 广西百色 533000）
摘要：SF6电气设备具有容量大，操作次数多，运行稳定可靠，维护方便等特点，因此，SF6设备取代了油设备成为当前变电站主流设备。SF6设备长时间运行需要补充SF6气体，SF6气体充入变电设备中不能含有水分，对作业环境要求高，而且SF6气体价格昂贵，泄漏后污染环境。因此为提高SF6充气作业工艺，减少水分侵入，最大程度减少SF6气体排放，降低作业难度。基于此，本文针对自动化控制SF6设备带电补气装置进行相应的研究及分析。
关键词：自动化控制；SF6设备；带电补气；应用
引言
随着无油化的改造完善，SF6设备已占总设备的90%以上，设备在运行过程中，由于密封胶垫、管路、设备质量等原因，会导致一些SF6泄露到空气中，使得设备内SF6含量及压力下降，如果不及时补气会影响设备的绝缘性能。每年变电检修班组对电气设备补气的工作非常多，大部分变电站在离局本部较远，补气工作大部分是临时或紧急，在凌晨或夜晚居多。补气过程中需多人相互配合，时刻关注设备气压，多次调节气管阀门，充气效率低下，在天气炎热时，对工作人员的身体体力消耗也非常大，夜晚时班组人员可能面临开夜车的危险等，且在补气过程中，如果输出气体压力和设备内压力差过大，会导致流速过大，使冲进去的SF6气体含有部分尚未气化的SF6，冲入设备后再气化，容易导致设备压力过高。
1、SF6设备人工充气作业存在的问题
目前，SF6设备充气作业通常需要3人，1人操作SF6气瓶，1人观测气体压强，1人监护。采用人工操作，在作业过程中容易出现以下问题。
1.1水分侵入
在进行充补气作业时，要求环境湿度小于80%，需要提前冲洗软管并将管路密封良好。在这些环节中，由于人为和环境等原因会造成管路密封不严，软管冲洗时间不充分，环境湿度较大等情况出现，造成潮气进入，对设备安全运行构成潜在危害[1]。
1.2管路冻结
因压力差变化等原因，工作人员很难准确控制充气流量大小，充气流量过大，会导致SF6气体短时吸收大量热而使管路骤冷结冰、开裂，使管路中SF6气体进入大气，不仅浪费原料，而且污染环境。充气流量小虽然可以防止此现象，但会大大延长工作时间[2]。
1.3反复充放气
因为观测气体压强和操作气瓶为2个人，在2个人配合过程中存在一定的延迟，这个延迟将会导致充气精度难控制。当首次充气量低于预定值时，需要人员配合再次补气；而超过预定值，还要放出来，造成环境污染，如果放多了还要继续补气。
2、SF6设备自动化充补气装置的研制
2.1结构设计
该设备实施充补气时需要配合充补气软管、接头箱、SF6气瓶，该设备使用置于连接管路内的压强传感器与温度传感器采集数据，然后传入PLC控制单元进行运算分析，根据运算来控制比例电磁阀的开启大小。设充气初始压强为P1，充气合格压强为P2，取开关合格压力为0.6MPa，低压报警0.5MPa，真空充气约为0MPa进行计算分析，在常温20℃，气态压强0.6MPa时，SF6的密度为47kg/m3，当前充补气管路直径为8mm，设定气瓶出口压强为0.6MPa，根据气体流量公式（1），计算结果见表1。
密度继电器每小格是0.02MPa，通过减压阀，气瓶侧出口压强设为0.6MPa，以110kV开关测量抽真空后，压强从0.133MPa到0.02MPa约20.3s，补气从0.5MPa到0.52MPa约125s，由实际测量可见气流运动缓慢[3]。
表1常温SF6气体流量
集成的温、湿度传感器，SF6传感器实时监测外部工作环境，与标准化作业模块共同辅助作业人员进行作业，还可通过无线遥控器实现启、停等操作，该设备原理如图1所示。
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图1 SF6设备多功能全自动充补气装置原理示意图
2.2功能设计
该设备使用压强、温度、湿度等多个传感器，将充补气流程编写成操作程序置于PLC控制内实现自动控制，用机器代替人工操作，实现了SF6充补气作业的自动化和精确化。
（1）作业流程程序化，操作步骤自监督。严格依据相关技术导则编写操作程序植入芯片，编辑人机对话界面，并借助语音、文字提示，以及管路连接检测并结合湿度传感器取样、高密封性接头的使用，有效防止误操作、漏操作、不规范操作以及水分侵入。
（2）充气流量可控化，进气通道自调节。在充补气时利用压强传感器和温度传感器，实现气瓶侧与设备侧压强差和温度的检测，并传递到PLC控制单元中。根据压强差和温度来控制充气口的开口大小，即压强差越大、温度越低开口越小，从而降低流量，防止补气管结冰甚至爆裂泄漏。
（3）充气精度精益化，补气达标自分断。充补气过程中，对设备侧压强进行实时监测，当达到额定压力值时，自动关闭进气通道，停止充气，实现充补气的快速断开，避免发生过充或欠充[3]。
3应用效果
自动充气误差控制在±0.002MPa。该设备的使用避免了因人员配合不及时而导致的反复充、放气情况的发生。设备平均补气用时由原来的3人40min缩短为2人15min，设备停电真空充气由原来的3人1.5h缩短为2人45min，压强传感器与SF6传感器的应用，以及气瓶阀门的自动关闭，避免了补气过程中监测不到位或充气过量造成的SF6气体泄露，有效防止环境污染以及作业人员人身伤害等情况的发生。
4结束语
综上所述，通过研究全自动便携式SF6带电补气装置，该装置包括电磁阀、控制器、实时在线检测及报警等模块。SF6气瓶通过该充气装置与SF6电气设备相连，使用控制器实现对设定额定气压的SF6电气设备进行补气，自动控制气体流速，当达到额定压力或流速过快时发出报警。此装置的研制可以大大提高其工作效率，降低人身风险，提高工作效率，节省人力和工作成本。但在应用过程中，发现部分功能不完善，没有远程传输报警，自动切断及失压保护功能，为更好的开发成具有市场竞争的设备，本项目对应用过程中的相关功能进行完善，增加工业设计，使设备小型化，自动化，减轻人力，提高工作效率、确保SF6设备气压值的精确性。
参考文献
[1]陈滔,王啸峰.一种多功能SF6带电补气智能集成装置的研究与应用[J].机电信息,2018(36):53-54.
[2]胡仁祥,林克祥,李洪飞,等.基于便携式SF6自动补气装置的设计与分析[J].轻松学电脑,2019(30):1.
[3]李扬,王光辉,张卫东,等.SF6设备多功能全自动充补气装置的研制与应用[J].河北电力技术,2016(3):28-29.