六氟化硫充氣接口模擬裝置的研制與應(yīng)用

林綺思，吳 濤，李 韜，鐘國超，林淑凡，饒嘉昌，陳麗媛

（廣東電網(wǎng)責(zé)任有限公司惠州供電局，廣東 惠州516000）

1 研制背景

進(jìn)行六氟化硫氣體試驗是化學(xué)試驗專業(yè)一項常規(guī)的試驗工作。正常工作時，當(dāng)試驗人員把試驗接頭接入到設(shè)備的充氣口時，里面的頂壓閥會被頂下，六氟化硫氣體會沿著管路進(jìn)入到儀器內(nèi)進(jìn)行試驗。當(dāng)試驗人員把試驗接頭拆下時，頂壓閥會自動回彈，氣體不再釋放。但充氣口頂壓閥會出現(xiàn)無法恢復(fù)原位的情況，一旦出現(xiàn)這種情況，可能會導(dǎo)致氣體大量泄漏，將可能造成開關(guān)閉鎖，繼而線路的緊急停運，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。為避免這種情況的發(fā)生，試驗人員必須在盡可能短的時間里，將充氣口處理得當(dāng)，防止氣體大量泄漏，再進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

由于實際出現(xiàn)頂壓閥無法回彈，導(dǎo)致氣體泄漏的現(xiàn)場培訓(xùn)難度大、危險性高，目前作業(yè)指導(dǎo)書中對出現(xiàn)六氟化硫設(shè)備充氣接口漏氣所有有關(guān)的技能培訓(xùn)內(nèi)容都無法模擬，因此很少實際開展六氟化硫設(shè)備充氣接口漏氣的培訓(xùn)工作，培訓(xùn)多以理論為主，現(xiàn)場動手能力薄弱。

2 研發(fā)需求分析

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴大，六氟化硫氣體設(shè)備成為了電網(wǎng)運行中不可或缺的組成部分，但在實際操作中往往存在一定的操作風(fēng)險，因此在操作前期需要對化學(xué)試驗人員進(jìn)行多方面的技術(shù)培訓(xùn)。目前的培訓(xùn)現(xiàn)狀是只停留在理論基礎(chǔ)上，而對于常常出現(xiàn)的容易引致氣體泄漏風(fēng)險的情況無法進(jìn)行實操培訓(xùn)。

本文提出的裝置是實操培訓(xùn)工作研制的，裝置主要針對充氣口頂壓閥無法恢復(fù)原位的操作進(jìn)行設(shè)計，目前六氟化硫氣體設(shè)備使用頻率極高，在省網(wǎng)中的使用范圍廣度大，裝置的研制與應(yīng)用將能有效提高化學(xué)試驗人員的培訓(xùn)效果，從根本上降低實操時由于誤操作對設(shè)備造成的損害，降低工作中的安全風(fēng)險，提高設(shè)備的使用壽命，因此裝置的市場需求十分巨大。

3 技術(shù)研制方案

3.1 技術(shù)設(shè)計思路

由于六氟化硫氣體設(shè)備自身的特殊性及使用安全規(guī)范，為了保證設(shè)備運行的可靠性和安全性，惠州供電局成立了專門研究小組，通過對六氟化硫設(shè)備尤其充氣接口的深入調(diào)研，研究出一種六氟化硫充氣接口模擬裝置。為了提高工作安全性及工作效能，本裝置的研發(fā)設(shè)計必須滿足以下條件：①裝置需設(shè)有帶壓氣瓶，能模擬真實情況下出氣口壓力情況；②裝置需要配有多型號的六氟化硫充氣接口，能根據(jù)實際設(shè)備進(jìn)行不同廠家型號接口的配對；③裝置需設(shè)故障機構(gòu)，能夠真實模擬六氟化硫充氣接口的頂壓閥隨機無法回彈的現(xiàn)象。

3.2 裝置技術(shù)原理

為了真實還原操作人員在取氣后頂壓閥無法正常復(fù)位的情況，本項目研制一套六氟化硫充氣接口模擬裝置。該裝置為一臺移動式手推車，車上配有多個型號充氣接口，接口能覆蓋并適應(yīng)不同廠家型號的接口，方便現(xiàn)場不同設(shè)備的對接使用。裝置設(shè)為氣路部分以及電路部分，再把兩部分組合到一起，裝在一個可移動的拉桿箱內(nèi)，方便移動。六氟化硫充氣接口模擬裝置外部設(shè)計如圖1 所示。

圖1 六氟化硫充氣接口模擬裝置外部設(shè)計圖

3.2.1 氣路部分

氣路部分由氣瓶、減壓閥、電磁閥、氣管以及取氣接頭組成。氣瓶壓力為9 MPa，通過鋼管連接至減壓閥，減壓閥可把壓力調(diào)至成真實設(shè)備的壓力。減壓閥再通過管路連接至電磁閥，電磁閥可控制氣路的通斷，最后電磁閥通過管路連接至充氣接口。

3.2.2 電路部分

電路部分由電源、單片機、繼電器以及接近開關(guān)傳感器組成。電源控制整個設(shè)備的開關(guān)。當(dāng)試驗接頭在充氣口上裝拆時，充氣接口上的接近開關(guān)傳感器可以產(chǎn)生信號傳輸?shù)絾纹瑱C，單片機內(nèi)設(shè)有程序，進(jìn)而通過繼電器隨機控制電磁閥的開關(guān)，從而控制氣路的通斷，來模擬頂壓閥隨機無法回彈的情況。

裝置通過使用無毒氣體（空氣）代替六氟化硫氣體，保證培訓(xùn)工作的安全開展，并利用帶壓鋼瓶，使出氣口具有一定壓力，模擬出真實情況下的出氣口氣體壓力情況。而頂壓閥不復(fù)位的技術(shù)原理是利用一個故障機構(gòu)，真實模擬了充氣接口取出后頂壓閥不復(fù)位的情況。頂壓閥后方設(shè)有調(diào)節(jié)閥開關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)不復(fù)位情況后，操作人員能通過調(diào)節(jié)閥開關(guān)的擰緊操作，防止大面積的氣體泄漏。

3.3 裝置技術(shù)特性

裝置的充氣口處設(shè)有接近開關(guān)，當(dāng)試驗接頭接入充氣口，其中的電磁閥會打開，氣體可沿管路進(jìn)入儀器內(nèi)；裝置設(shè)有故障機構(gòu)，當(dāng)試驗接頭從充氣口拆下時，能真實隨機模擬頂壓閥不復(fù)位造成氣體泄露的情況；裝置加設(shè)了調(diào)節(jié)閥開關(guān)，能讓操作人員在氣體泄漏后及時做出補救動作，防止大面積的氣體泄漏，提高現(xiàn)場突發(fā)情況的處理意識；裝置是帶有氣瓶的，能模擬工作現(xiàn)場設(shè)備的出氣口壓力情況。

4 技術(shù)創(chuàng)新

本裝置在設(shè)計上充分考慮到六氟化硫氣體設(shè)備實際運行情況及設(shè)備的特殊性能，對裝置進(jìn)行了高度仿真的設(shè)計，裝置的研發(fā)與使用經(jīng)過惠州供電局多次提出的多種方案后選擇最優(yōu)方案后，通過反復(fù)測試與實踐，最終設(shè)計出性能優(yōu)良的裝置，其創(chuàng)新手段包括以下幾方面：①裝置設(shè)有故障機構(gòu)，能真實模擬頂壓閥不復(fù)位情況，讓操作人員通過模擬裝置便能接觸到此類故障發(fā)生，提高安全操作及事故預(yù)防意識；②頂壓閥后方加設(shè)的調(diào)節(jié)閥開關(guān)，能讓操作人員在氣體泄漏后及時做出補救動作，防止大面積的氣體泄漏，提高現(xiàn)場突發(fā)情況的處理意識；③裝置使用無毒氣體（空氣）代替六氟化硫氣體，保證工作人員的人身安全；④裝置設(shè)計為移動式手推車，方便培訓(xùn)工作隨時隨地的進(jìn)行；⑤裝置設(shè)有多個型號的接口，能根據(jù)實際設(shè)備進(jìn)行不同廠家型號接口的配對；⑥裝置設(shè)置了帶壓鋼瓶，能模擬真實情況下的出氣口壓力情況。

5 應(yīng)用效能

本裝置能模擬化學(xué)試驗人員日常進(jìn)行現(xiàn)場六氟化硫氣體試驗以及取六氟化硫氣體的工作，讓檢修人員進(jìn)行補充六氟化硫氣體試驗的培訓(xùn)，全面培訓(xùn)學(xué)員的技能。通過在惠州局進(jìn)行的試運行，得到了化學(xué)實驗班使用人員的一致好評，大大提高了操作人員的操作水平，該裝置可以推廣至各技能培訓(xùn)基地供化學(xué)試驗人員及檢修人員的實操培訓(xùn)和考核使用。

6 實現(xiàn)效益

6.1 經(jīng)濟效益高

目前對于六氟化硫氣體設(shè)備的使用，存在著因操作不熟練導(dǎo)致的在實操時發(fā)生多起氣體泄漏事故及設(shè)備損壞情況，企業(yè)人力成本及設(shè)備成本增加。通過本成果的應(yīng)用，降低了實操中由于操作等不熟練造成的設(shè)備損壞或氣體泄漏風(fēng)險，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，也符合安全用電的標(biāo)準(zhǔn)，使用效能高，也能作為檢修人員考核使用，為企業(yè)節(jié)省更多人力成本，供電可靠性得到提升，用戶滿意度自然也得到提高，具有很強的推廣性。

6.2 安全效益好

本次研制的六氟化硫充氣接口模擬裝置是在充分考慮六氟化硫電氣設(shè)備運行特性及運行時存在的真實情況下設(shè)計的，通過項目的實施，大大提高了處理六氟化硫設(shè)備充氣接口漏氣技能培訓(xùn)工作的培訓(xùn)效果，該六氟化硫充氣接口模擬裝置真實模擬頂壓閥無法回彈的狀態(tài)，填補了目前該技能沒有實操可能性的空白，有助于減少六氟化硫設(shè)備頂壓閥無法回彈導(dǎo)致設(shè)備漏氣，進(jìn)而跳閘情況的出現(xiàn)。裝置操作方便簡單，使運維人員的專業(yè)管理水平得到同步提高。

7 總結(jié)

現(xiàn)存的充六氟化硫氣體設(shè)備中，有超過80%的充氣口都采用頂壓閥。按照目前充氣口頂壓閥無法復(fù)位情況發(fā)生的概率計算，本成果的研發(fā)與應(yīng)用將能從根本上提高80%的操作效能，降低后期維護(hù)的成本。本項目設(shè)計的裝置符合國家產(chǎn)業(yè)政策，提高了電力行業(yè)的培訓(xùn)工作效率與安全性，從而創(chuàng)造了極大的社會效益，同時也讓技術(shù)操作人員具有更全面化的技能培訓(xùn)機會，為企業(yè)提供更專業(yè)的技術(shù)，具有很強的推廣性。