CN106512671B - 六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统 - Google Patents

Abstract

六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统，包括吸气干燥净化管路、压缩系统和出气干燥净化管路；压缩系统包括并联设置两个压缩气体管路，两个压缩气体管路的进气端与吸气干燥净化管路上的存储罐的出气口连接，两个压缩气体管路的出气端与出气干燥净化管路的进气端连接。本发明可对运行中的高压电气设备SF₆气体中的水分、分解产物和浮尘进行吸收，完成六氟化硫气体的除湿、净化和回充。本发明具有双重吸附净化功能，保证呼的过程和吸的过程，SF₆气体能够很好的干燥过滤。在净化过程中不影响断路器、高压开关等高压电气设备的正常运行，实现在线式连续工作。

Description

六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统

技术领域

本发明属于电气设备安全绝缘技术领域，具体涉及一种六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统。

背景技术

在电力系统中，SF₆气体以其优异的绝缘性能及灭弧性能被广泛地应用于各种高压电气设备中。在高压（126～252KV）、超高压（363～800KV）、特高压（1100 KV）领域，以SF₆气体为绝缘介质的高压开关设备占绝对主导地位。这些高压开关设备的安全经济运行对整个智能电网变电环节的稳定可靠运行有重要意义。

根据相关规程的要求，必须对上述高压设备中的气体进行严格的质量监督和安全管理。这是因为，SF₆气体在其生产过程中或者在高能因子的作用下，会分解产生若干有毒甚至剧毒、强腐蚀性有害杂质，当体系中存在水分、空气（氧）、电极材料、设备材料等，则会导致分解过程的复杂化，致使分解产物的数量和种类明显增加，其危害性也显著加大。

SF₆气体在高温、电弧作用下发生的一系列化学方程式如下，

六氟化硫气体杂质的危害主要表现在它的分解产物的毒性和腐蚀性，六氟化硫气体分解产物中酸性物质的存在可引起高压开关设备材质的腐蚀；水分的存在，在一定条件下可能导致电气性能劣化（六氟化硫气体的各种电弧分解物和SF₆气体经过水解产生HF和H₂SO₄，会对某些金属物和绝缘件产生腐蚀作用，进而影响高压开关的使用寿命），甚至造成严重的设备事故；分解出来的低氟化物对人有害，甚至危及生命。

为此，我国的相关国家标准和电力行业相关标准或规范，如《六氟化硫电气设备运行试验及检修人员安全防护细则》（DLT639-1997）、《六氟化硫电气设备中气体管理和检验导则》（GB/T8905-2008）、《电力设备预防性试验规程》（DL/T596-2005），均提出了六氟化硫气体质量监督和管理要求。

对运行中六氟化硫气体的质量监督，DL/T596-2005《电力设备预防性试验规程》规定，“六氟化硫气体中湿度是影响设备安全运行的关键指标，若发现湿度超出标准，应使用气体回收装置进行干燥、净化处理。”

《设备解体大修时气体的监督与管理》中规定：“气体绝缘电气设备在发生内部闪络或其他异常时应该进行解体维修。”“使用过的六氟化硫气体要通过气体回收装置全部回收……”，“回收的六氟化硫气体，经分析不符合新气质量标准时，必须净化处理，……”

现阶段，我国电力市场上的六氟化硫回收净化设备都是针对六氟化硫电气设备的检修维护而研发的回收净化设备，有些产品兼顾了六氟化硫高压电气设备的安装、维护、应急，更加适用于六氟化硫高压设备解体检修时SF₆气体的回收等环节。

上述产品在应用中普遍要求六氟化硫高压开关设备停电检测或净化处理，但高压开关设备的停电检修并非易事，存在停电手续复杂、无法随时停电，停电检测或处理会影响电网可靠性等一系列问题，因此，研究电气设备（尤其是郊外或地下的GIL管线）中的SF6气体的带电除湿净化技术是非常有必要的，尤其是在电气设备内部湿度超标而又无法停运的情况下。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统，该系统通过呼、吸原理置换电气绝缘设备中SF₆气体中的水分和分解产物及浮尘，可以在不停电的情况下对湿度超标的高压电气设备中的SF₆气体进行干燥净化并回充，且干燥净化过程不影响高压电气等设备的正常运行。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统，包括吸气干燥净化管路、压缩系统和出气干燥净化管路，吸气干燥净化管路上从进气端到出气端依次设置有第一自封进出管接头、第一压力表、第一压力传感器、质量流量控制器、第一电磁阀、第一气体冷却器、第一分子筛、第二分子筛和存储罐，存储罐上设有第二压力传感器；

压缩系统包括并联设置两个压缩气体管路，两个压缩气体管路的进气端与存储罐的出气口连接，两个压缩气体管路的出气端与出气干燥净化管路的进气端连接，一个压缩气体管路上由进气端到出气端依次设置有第二电磁阀、真空压缩机和第三电磁阀，另一个压缩气体管路上由进气端到出气端依次设置有第四电磁阀、压缩机和单向阀；

出气干燥净化管路上由进气端到出气端依次设置有第二气体冷却器、第三分子筛、第四分子筛、第五电磁阀、第三压力传感器、第二压力表和第二自封进出管接头。

吸气干燥净化管路和出气干燥净化管路之间连接有气体管路，气体管路上设置有第六电磁阀，气体管路的一端连接在第一压力传感器与质量流量控制器之间的吸气干燥净化管路上，气体管路的另一端连接在第五电磁阀与第三压力传感器之间的出气干燥净化管路上。

还包括抽真空管路，抽真空管路的进气端连接在第六电磁阀与吸气干燥净化管路之间的气体管路上，抽真空管路上由进气端到出气端依次设置有第七电磁阀、真空传感器、手动球阀和真空泵。

第一气体冷却器和第二气体冷却器分别为一个风冷机的两条风冷管道。

采用上述技术方案，第一自封进出管接头和第二自封进出管接头用于连接高压开关设备或钢瓶（存储高纯SF₆气体），第一压力传感器用于监测第一自封进出管接头处的气体压力，第三压力传感器用于监测第二自封进出管接头处的气体压力，质量流量控制器用来控制管路中气体的流速。第二压力传感器用于监测存储罐内的压力。

本发明在工作使用时，首先是系统自身的抽真空过程、压缩机和真空压缩机的内部清洗（用高纯SF₆气体）。

系统自身的抽真空过程：开启手动球阀、第七电磁阀、第一电磁阀和第六电磁阀，启动真空泵，对第一分子筛、第二分子筛及存储罐和吸气干燥净化管路进行抽真空，当真空传感器显示的压力值为小于10pa并能够保持这个压力值，表示系统自身完成了抽真空过程。关闭第六电磁阀、第一电磁阀，对第一自封进出管接头及与之相连的钢瓶之间的管道进行抽真空；完成连接管道的抽真空后，关闭第七电磁阀和手动球阀。

压缩机和真空压缩机的内部清洗：首先将存储SF₆气体的钢瓶与第一自封进出管接头连接，第二自封进出管接头与一个空钢瓶连接，打开存储SF₆气体的钢瓶的阀门和第一电磁阀，高纯SF₆气体依次流经质量流量控制器、第一电磁阀、风冷机、第一分子筛、第二分子筛所在的管路后进入存储罐；截止启动压缩机并开启第四电磁阀，存储罐中的高纯SF₆气体依次通过第四电磁阀、压缩机、单向阀、风冷机、第三分子筛、第四分子筛、第五电磁阀所在的管路，清洗过压缩机的SF₆气体注入到空钢瓶内存储。清洗一段时间后关闭存储SF₆气体的钢瓶阀门和第一电磁阀，当存储罐里面的压力小于0.1Mpa后，关闭压缩机和第四电磁阀，打开第二电磁阀、第三电磁阀及真空压缩机，对真空压缩机内部进行清洗，真空压缩机把存储罐里面的压力抽到1000Pa，关闭真空压缩机和第二电磁阀、第三电磁阀并同时关闭第二自封进出管接头处的钢瓶阀门。然后再对SF₆高压电气设备自身进行抽真空，根据实际需要对抽过真空的存储罐是否充入一定压力的高纯SF₆气体。

以上准备工作做完后，就可对高压电气设备中的SF₆气体进行除湿净化作业。具体包括吸气过程和呼气过程。

吸气过程（将待置换的高压电气设备中的一部分SF₆气体吸到本系统并储存在存储罐中的过程）：将第一自封进出管接头和待置换的高压电气设备（断路器、GIS全封闭组合电器等）用配置的管道连接；先对连接的管道进行抽真空，完成管道的抽真空后，打开SF₆高压电气设备上的球阀，打开第一电磁阀（关闭第六电磁阀、第七电磁阀、第四电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀），由于存储罐里面压力小于待置换设备内部的压力，置换的SF₆气体依次通过质量流量控制器、第一电磁阀、风冷机、第一分子筛和第二分子筛进入存储罐，第一压力传感器器时刻测量着进气口的压力，当压力值降到SF₆高压电气设备运行压力的下限值之前关闭第一电磁阀，吸气过程完成。为了让第一分子筛和第二分子筛能够更好更充分的吸附SF₆气体中的水分和分解产物，延时一定时间再启动呼气过程。质量流量控制器用来控制管路中的流量。

呼气过程（简单的说就是在压缩机的作用下将存储罐内的经干燥净化的SF6气体回充入SF6高压设备中的过程）：打开第六电磁阀、第四电磁阀（关闭第一电磁阀、第七电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀），启动压缩机，存储罐、第一分子筛和第二分子筛中的SF₆气体，在压缩机的作用下流经风冷机进入出气口处的第三分子筛和第四分子筛进行二次干燥吸附，再流经第五电磁阀所在的管道、第六电磁阀所在的管路然后通过第一自封进出管接头回充入待置换的SF₆电气绝缘设备。如果待置换SF₆电气设备有两个外接口，就可以通过第二自封进出管接头把SF₆气体回充入高压电气设备，这样就可以更快完成置换过程。

上述过程为一吸一呼，完成了待置换SF₆高压电气设备中一部分SF6气体的干燥和净化；上述过程循环重复，直到待置换SF₆高压电气设备中的SF₆气体指标满足各项指标要求为止。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明可对运行中的高压电气设备SF₆气体中的水分、分解产物和浮尘进行吸收，完成六氟化硫气体的除湿、净化和回充。

2、本发明具有双重吸附净化功能，保证呼的过程和吸的过程，SF₆气体能够很好的干燥过滤。在净化过程中不影响断路器、高压开关等高压电气设备的正常运行，实现在线式连续工作。

3、本发明实现了运行中六氟化硫高压设备中气体的除湿净化功能，对预防高压电气设备事故，延长高压设备的服役年限有重要意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统，包括吸气干燥净化管路1、压缩系统和出气干燥净化管路2，吸气干燥净化管路1上从进气端到出气端依次设置有第一自封进出管接头3、第一压力表4、第一压力传感器5、质量流量控制器6、第一电磁阀7、第一气体冷却器、第一分子筛9、第二分子筛10和存储罐11，存储罐11上设有第二压力传感器12。

压缩系统包括并联设置两个压缩气体管路13，两个压缩气体管路13的进气端与存储罐11的出气口连接，两个压缩气体管路13的出气端与出气干燥净化管路2的进气端连接，一个压缩气体管路13上由进气端到出气端依次设置有第二电磁阀14、真空压缩机15和第三电磁阀16，另一个压缩气体管路13上由进气端到出气端依次设置有第四电磁阀17、压缩机18和单向阀19。

出气干燥净化管路2上由进气端到出气端依次设置有第二气体冷却器、第三分子筛21、第四分子筛22、第五电磁阀23、第三压力传感器24、第二压力表25和第二自封进出管接头26。

吸气干燥净化管路1和出气干燥净化管路2之间连接有气体管路27，气体管路27上设置有第六电磁阀28，气体管路27的一端连接在第一压力传感器5与质量流量控制器6之间的吸气干燥净化管路1上，气体管路27的另一端连接在第五电磁阀23与第三压力传感器24之间的出气干燥净化管路2上。

本发明还包括抽真空管路29，抽真空管路29的进气端连接在第六电磁阀28与吸气干燥净化管路1之间的气体管路27上，抽真空管路29上由进气端到出气端依次设置有第七电磁阀30、真空传感器31、手动球阀32和真空泵33。

第一气体冷却器和第二气体冷却器分别为一个风冷机8的两条风冷管道。

第一自封进出管接头3和第二自封进出管接头26用于连接高压开关设备或钢瓶（存储高纯SF₆气体），第一压力传感器5用于监测第一自封进出管接头3处的气体压力，第三压力传感器24用于监测第二自封进出管接头26处的气体压力，质量流量控制器6用来控制管路中气体的流速。第二压力传感器12用于监测存储罐11内的压力。

本发明在工作使用时，首先是系统自身的抽真空过程、压缩机18和真空压缩机15的内部清洗（用高纯SF₆气体）。

系统自身的抽真空过程：开启手动球阀32、第七电磁阀30、第一电磁阀7和第六电磁阀28，启动真空泵33，对第一分子筛9、第二分子筛10及存储罐11和吸气干燥净化管路1进行抽真空，当真空传感器31显示的压力值为小于10pa并能够保持这个压力值，表示系统自身完成了抽真空过程。关闭第六电磁阀28、第一电磁阀7，对第一自封进出管接头3及与之相连的钢瓶之间的管道进行抽真空；完成连接管道的抽真空后，关闭第七电磁阀30和手动球阀32。

压缩机18和真空压缩机15的内部清洗：首先将存储SF₆气体的钢瓶与第一自封进出管接头3连接，第二自封进出管接头26与一个空钢瓶连接，打开存储SF₆气体的钢瓶的阀门和第一电磁阀7，高纯SF₆气体依次流经质量流量控制器6、第一电磁阀7、风冷机8、第一分子筛9、第二分子筛10所在的管路后进入存储罐11；截止启动压缩机18并开启第四电磁阀17，存储罐11中的高纯SF₆气体依次通过第四电磁阀17、压缩机18、单向阀19、风冷机8、第三分子筛21、第四分子筛22、第五电磁阀所在的管路，清洗过压缩机18的SF₆气体注入到空钢瓶内存储。清洗一段时间后关闭存储SF₆气体的钢瓶阀门和第一电磁阀7，当存储罐11里面的压力小于0.1Mpa后，关闭压缩机18和第四电磁阀17，打开第二电磁阀14、第三电磁阀16及真空压缩机15，对真空压缩机15内部进行清洗，真空压缩机15把存储罐11里面的压力抽到1000Pa，关闭真空压缩机15和第二电磁阀14、第三电磁阀16并同时关闭第二自封进出管接头26处的钢瓶阀门。然后再对SF₆高压电气设备自身进行抽真空，根据实际需要对抽过真空的存储罐11是否充入一定压力的高纯SF₆气体。

以上准备工作做完后，就可对高压电气设备中的SF₆气体进行除湿净化作业。具体包括吸气过程和呼气过程。

吸气过程（将待置换的高压电气设备中的一部分SF₆气体吸到本系统并储存在存储罐11中的过程）：将第一自封进出管接头3和待置换的高压电气设备（断路器、GIS全封闭组合电器等）用配置的管道连接；先对连接的管道进行抽真空，完成管道的抽真空后，打开SF₆高压电气设备上的球阀，打开第一电磁阀7（关闭第六电磁阀28、第七电磁阀30、第四电磁阀17、第二电磁阀14、第三电磁阀16），由于存储罐11里面压力小于待置换设备内部的压力，置换的SF₆气体依次通过质量流量控制器6、第一电磁阀7、风冷机8、第一分子筛9和第二分子筛10进入存储罐11，第一压力传感器5器时刻测量着进气口的压力，当压力值降到SF₆高压电气设备运行压力的下限值之前关闭第一电磁阀7，吸气过程完成。为了让第一分子筛9和第二分子筛10能够更好更充分的吸附SF₆气体中的水分和分解产物，延时一定时间再启动呼气过程。质量流量控制器6用来控制管路中的流量。

呼气过程（简单的说就是在压缩机18的作用下将存储罐11内的经干燥净化的SF6气体回充入SF6高压设备中的过程）：打开第六电磁阀28、第四电磁阀17（关闭第一电磁阀7、第七电磁阀30、第二电磁阀14、第三电磁阀16），启动压缩机18，存储罐11、第一分子筛9和第二分子筛10中的SF₆气体，在压缩机18的作用下流经风冷机8进入出气口处的第三分子筛21和第四分子筛22进行二次干燥吸附，再流经第五电磁阀所在的管道、第六电磁阀28所在的管路然后通过第一自封进出管接头3回充入待置换的SF₆电气绝缘设备。如果待置换SF₆电气设备有两个外接口，就可以通过第二自封进出管接头26把SF₆气体回充入高压电气设备，这样就可以更快完成置换过程。

上述过程为一吸一呼，完成了待置换SF₆高压电气设备中一部分SF6气体的干燥和净化；上述过程循环重复，直到待置换SF₆高压电气设备中的SF₆气体指标满足各项指标要求为止。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统的工作方法，其特征在于：包括吸气干燥净化管路、压缩系统和出气干燥净化管路，吸气干燥净化管路上从进气端到出气端依次设置有第一自封进出管接头、第一压力表、第一压力传感器、质量流量控制器、第一电磁阀、第一气体冷却器、第一分子筛、第二分子筛和存储罐，存储罐上设有第二压力传感器；

压缩系统包括并联设置两个压缩气体管路，两个压缩气体管路的进气端与存储罐的出气口连接，两个压缩气体管路的出气端与出气干燥净化管路的进气端连接，一个压缩气体管路上由进气端到出气端依次设置有第二电磁阀、真空压缩机和第三电磁阀，另一个压缩气体管路上由进气端到出气端依次设置有第四电磁阀、压缩机和单向阀；

出气干燥净化管路上由进气端到出气端依次设置有第二气体冷却器、第三分子筛、第四分子筛、第五电磁阀、第三压力传感器、第二压力表和第二自封进出管接头；

吸气干燥净化管路和出气干燥净化管路之间连接有气体管路，气体管路上设置有第六电磁阀，气体管路的一端连接在第一压力传感器与质量流量控制器之间的吸气干燥净化管路上，气体管路的另一端连接在第五电磁阀与第三压力传感器之间的出气干燥净化管路上；

还包括抽真空管路，抽真空管路的进气端连接在第六电磁阀与吸气干燥净化管路之间的气体管路上，抽真空管路上由进气端到出气端依次设置有第七电磁阀、真空传感器、手动球阀和真空泵；

在工作使用时，首先是系统自身的抽真空过程、压缩机和真空压缩机的内部清洗；

系统自身的抽真空过程：开启手动球阀、第七电磁阀、第一电磁阀和第六电磁阀，启动真空泵，对第一分子筛、第二分子筛及存储罐和吸气干燥净化管路进行抽真空，当真空传感器显示的压力值为小于10pa并能够保持这个压力值，表示系统自身完成了抽真空过程；关闭第六电磁阀、第一电磁阀，对第一自封进出管接头及与之相连的钢瓶之间的管道进行抽真空；完成连接管道的抽真空后，关闭第七电磁阀和手动球阀；

压缩机和真空压缩机的内部清洗：首先将存储SF₆气体的钢瓶与第一自封进出管接头连接，第二自封进出管接头与一个空钢瓶连接，打开存储SF₆气体的钢瓶的阀门和第一电磁阀，高纯SF₆气体依次流经质量流量控制器、第一电磁阀、风冷机、第一分子筛、第二分子筛所在的管路后进入存储罐；截止启动压缩机并开启第四电磁阀，存储罐中的高纯SF₆气体依次通过第四电磁阀、压缩机、单向阀、风冷机、第三分子筛、第四分子筛、第五电磁阀所在的管路，清洗过压缩机的SF₆气体注入到空钢瓶内存储；清洗一段时间后关闭存储SF₆气体的钢瓶阀门和第一电磁阀，当存储罐里面的压力小于0.1Mpa后，关闭压缩机和第四电磁阀，打开第二电磁阀、第三电磁阀及真空压缩机，对真空压缩机内部进行清洗，真空压缩机把存储罐里面的压力抽到1000Pa，关闭真空压缩机和第二电磁阀、第三电磁阀并同时关闭第二自封进出管接头处的钢瓶阀门；然后再对SF₆高压电气设备自身进行抽真空，根据实际需要对抽过真空的存储罐是否充入一定压力的高纯SF₆气体；

以上准备工作做完后，就可对高压电气设备中的SF₆气体进行除湿净化作业；具体包括吸气过程和呼气过程；

吸气过程：将第一自封进出管接头和待置换的高压电气设备用配置的管道连接；先对连接的管道进行抽真空，完成管道的抽真空后，打开SF₆高压电气设备上的球阀，打开第一电磁阀，关闭第六电磁阀、第七电磁阀、第四电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀，由于存储罐里面压力小于待置换设备内部的压力，置换的SF₆气体依次通过质量流量控制器、第一电磁阀、风冷机、第一分子筛和第二分子筛进入存储罐，第一压力传感器时刻测量着进气口的压力，当压力值降到SF₆高压电气设备运行压力的下限值之前关闭第一电磁阀，吸气过程完成；为了让第一分子筛和第二分子筛能够更好更充分的吸附SF₆气体中的水分和分解产物，延时一定时间再启动呼气过程；质量流量控制器用来控制管路中的流量；

呼气过程：打开第六电磁阀、第四电磁阀，关闭第一电磁阀、第七电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀，启动压缩机，存储罐、第一分子筛和第二分子筛中的SF₆气体，在压缩机的作用下流经风冷机进入出气口处的第三分子筛和第四分子筛进行二次干燥吸附，再流经第五电磁阀所在的管道、第六电磁阀所在的管路然后通过第一自封进出管接头回充入待置换的SF₆电气绝缘设备；如果待置换SF₆电气设备有两个外接口，就可以通过第二自封进出管接头把SF₆气体回充入高压电气设备，这样就可以更快完成置换过程。

2.根据权利要求1所述的六氟化硫电气设备带电式在线除湿净化系统的工作方法，其特征在于：第一气体冷却器和第二气体冷却器分别为一个风冷机的两条风冷管道。

Images