CN115451334A - 一种充气式环网柜现场抽真空及充气系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充气式环网柜现场抽真空及充气系统及方法，系统包括抽真空单元、充气单元、第一辅助加强单元和第二辅助加强单元，抽真空单元与气箱相连，用于对气箱抽真空作业；充气单元与气箱相连，用于在气箱抽真空完成后对气箱进行充气；第一辅助加强单元安装于气箱的侧部，用于对气箱侧部的侧板进行加强以避免侧板在抽真空时产生形变；第二辅助加强单元安装于气箱的顶部、背部和底部，用于对气箱顶部的顶板、背部的背板和底部的底板进行加强以避免顶板、背板和底板在抽真空作业时产生形变。本发明具有结构简单、拆装简便、成本低、便于车载装运、且抽、洗、充气系统可采用智能化程序控制，适用于现场抽真空及充气作业等优点。

Description

一种充气式环网柜现场抽真空及充气系统和方法

技术领域

本发明主要涉及充气式环网柜技术领域，具体涉及充气式环网柜现场抽真空及充气系统和方法。

背景技术

充气式环网柜作为一种典型终端配电设备，被大量使用于电力系统和各类工业用户中，是智能电网中不可或缺的产品。且目前市场上，SF6绝缘气体环网柜占据的比列非常大，但近年来，SF6绝缘气体的缺点越来越受到关注，由于其对全球变暖的影响是累计性的，对大气环境可能带来永久性的破坏。减少温室气体排放、减缓气候变化是《联合国气候变化公约》和《京都议定书》的主要目标。1997年日本京都议定书上，SF6作为最具有温室效应的气体被列入限制使用和排放的气体之一。欧盟在2003年公布的《含氟温室气体法规》中已经在化工行业禁用SF6气体。随着世界范围内对环境保护要求的提高和公众环保意识的逐渐增强，利用新的环保绝缘气体来替换SF6气体是一个不可逆转的的趋势。近年来，美国3M公司开发了全氟异丁腈(C4F7N)，其GWP为2210仅为SF6气体的十分之一，液化温度为-4.7℃，绝缘性能约为SF6的2倍，具有优良的环保性能和绝缘性能，是目前已知最佳的SF6气体绝缘替代介质。GE公司研制了C4F7N与CO2混合气体绝缘的145kV GIS、245kV CT和420kV GIL，绝缘性能达SF6的80％以上，GWP小于SF6的5％，设备均在工程中投运试用。C4F7N混合气体作为极具前景的SF6替代气体，成为了研究人员的关注热点。

目前需要对原SF6气体绝缘环网柜进行C4F7N环保气体替换，但是在进行气体替换的时候，就需要在现场对原气箱的SF6气体进行抽取，然后在充入新的C4F7N环保气体。

而且随着充气式环网柜的大量使用，出现的问题也越来越多，其中一个比较常见的现象便是环网柜气箱气体泄漏。环网柜的气箱是一个独立的个体，主要由厚度为3mm不锈钢板拼装焊接而成，然后往内部充入SF6、干燥空气或者其它种类的混合气体。因为开关、导体都安装在气箱的内部，一旦环网柜出现气体泄漏现象，便会对开关设备的绝缘、灭弧性能带来重大的影响，为设备的安全运行埋下隐患，甚至带来重大的用电事故。由于充气式环网柜结构的特殊性，大多数情况下，查找和修补气箱的泄漏点都是可以在现场完成的。但是这样并不能彻底的解决隐患，气箱一旦出现了气体泄漏现象，内部气体的纯度便会降低，而且如果周围环境比较潮湿，气箱内部的水分也会增高，因此还需要对原气箱内部的气体进行更换。

在充气式环网柜的充气工艺流程中，先需要对气箱进行抽真空，清洗、然后再充入相关的气体。在正常生产时，需要将环网柜的气箱放置于一个可以进行等压抽真空的设备中的，此设备可以维持气箱内外部的压力差保持一个平衡，因此即使将气箱内部的压力抽到几百帕的时候，气箱都不会发生形变，不会对内部的开关和导体造成任何的影响。但是很明显，在用电现场是无法做到这一点的，也不能直接、强行的对环网柜抽真空，因为3mm厚的不锈钢板无法承受一个标准大气压强额压力差，会发生巨大的形变，也会对气箱相关部件的气密性，以及开关安装的相对位置造成重大的影响，进而造成气箱的报废。因此对于需要更换新的环保气体的环网柜。或者出现漏气现象的充气式环网柜，几乎都是对环网柜进行拆卸并发回生产厂家整改维护，或者直接更换新的环网柜。这样一来不仅周期长，而且经济损耗大，因此实现一种可以在用电现场对充气式环网柜直接抽真空、清洗、充气及原气体回收的系统以及方法具有重大意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、成本低、适用于现场作业的充气式环网柜现场抽真空及充气系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种充气式环网柜现场抽真空及充气系统，包括抽真空单元、充气单元、第一辅助加强单元和第二辅助加强单元，所述抽真空单元与充气式环网柜的气箱相连，用于对气箱进行抽真空作业；所述充气单元与所述气箱相连，用于在气箱抽真空作业完成后对气箱进行充气作业；所述第一辅助加强单元安装于气箱的侧部，用于对气箱侧部的侧板进行加强以避免侧板在抽真空作业时产生形变；所述第二辅助加强单元安装于所述气箱的顶部、背部和底部，用于对气箱顶部的顶板、背部的背板和底部的底板进行加强以避免顶板、背板和底板在抽真空作业时产生形变。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一辅助加强单元包括第一加强板和紧固件，所述第一加强板紧贴于所述气箱的侧板上并通过紧固件紧固在所述侧板上。

所述紧固件包括紧固螺母，所述紧固螺母的一端设有内螺纹，用于与侧板上的螺柱螺纹连接，所述紧固螺母的另一端设置有螺栓头。

所述第二辅助加强单元包括第二加强板和夹具组件，所述第二加强板紧贴于所述顶板、背板和底板上，并通过夹具组件紧固在对应的顶板、背板和底板上。

所述夹具组件包括呈“П”型的框架，所述框架上设置有多个螺纹孔，所述螺纹孔上设有螺杆，所述螺杆的一端设有压紧板。

所述第二加强板与各所述顶板、背板和底板之间设置有密封垫。

所述第二加强板与各所述顶板、背板和底板之间设置有位置检测件。

所述抽真空单元包括依次相连的气体储存罐、压缩机、低压回收罐和真空泵，所述真空泵与气箱之间设置有第一电磁阀，所述压缩机与低压回收罐之间设置有第二电磁阀，所述压缩机与气体储存罐之间设置有第三电磁阀。

本发明还公开了一种基于如上所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统的方法，包括步骤：

将第一辅助加强单元安装于充气式环网柜的气箱的侧部，以对气箱侧部的侧板进行加强；

将第二辅助加强单元安装于所述气箱的顶部、背部和底部，以对气箱顶部的顶板、背部的背板和底部的底板进行加强；

所述抽真空单元对气箱进行抽真空作业；

在抽真空作业完成后，所述充气单元对气箱进行充气作业。

作为上述技术方案的进一步改进：

在抽真空作业完成后，再进行清洗作业，循环上述过程N次后，再对气箱进行充气作业。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，通过第一辅助加强单元和第二辅助单元的配合，实现对气箱整体结构的加固，从而可以避免气箱在抽真空作业时产生变形，保证抽真空作业的可靠性；本发明的系统可以在现场对气箱进行抽真空等作业，从而极大的方便充气式环网柜的维修，减少因停电或直接更换设备而带来的经济损失。

本发明的第一辅助加强单元和第二辅助加强单元的整体结构简单、成本低、拆装简便、易于运输转移，而且适用性强，能满足对不同长度的环网柜气箱进行加强。

附图说明

图1为本发明中的环网柜结构示意图。

图2为本发明的第一辅助加强单元在具体应用时的实施例图。

图3为图2中I处的局部放大图。

图4为本发明中的紧固件在实施例的立体结构示意图。

图5为本发明中的紧固件在实施例的主视结构示意图。

图6为图5的A-A剖视图。

图7为本发明中的第二辅助加强单元在具体应用时的实施例图。

图8为图7中Ⅱ处的局部放大图。

图9为本发明中的第二加强板和位置检测件在实施例的结构示意图。

图10为本发明中的第二辅助加强单元在实施例的结构示意图。

图11为图10的Ⅲ处的局部放大图。

图12为本发明中的螺杆和压紧板在实施例的结构示意图。

图13为本发明中的框架在实施例的结构示意图。

图14为本发明中的密封垫在实施例的铺设示意图。

图15为本发明中的第二加强板在实施例的铺设示意图。

图16为本发明中的第二辅助加强单元在实施例的整体铺设图。

图17为本发明中的抽真空单元和充气单元在实施例的结构示意图。

图例说明：1、抽真空单元；101、气体储存罐；102、压缩机；103、低压回收罐；104、真空泵；2、充气单元；201、气体补充罐；3、清洗单元；301、清洗气体罐；4、第一辅助加强单元；401、第一加强板；402、紧固件；4021、紧固螺母；5、第二辅助加强单元；501、第二加强板；502、夹具组件；5021、框架；5022、螺纹孔；5023、螺杆；5024、压紧板；5025、辅助螺母；503、密封垫；504、位置检测件；6、气箱；601、支撑板；602、螺柱。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

为了解决目前充气式环网柜气箱在抽、充回收气体时的形变问题，进行了相应分析：如图1所示，对于充气式的环网柜，操作机构和开关都是安装固定在气箱6的前板前后两侧，且在生产制造时，还会在气箱6前板的外侧布置较多的加强筋，因为加强筋的存在，所以在进行抽真空的时候，气箱6的前板最不容易形变，如果担心存在风险，可以现场焊接加强筋的方法来确保前板有足够的强度。而相比于气箱6前板，其它的的几个面(顶板、底板和侧板)都是裸露在外的，虽然也可以通过增加加强筋的方法，但是会影响整体的美观性，且会增加加强筋的使用，增加柜体成本。

另外通过对市场上各个厂家的充气式环网柜气箱6尺寸分析，目前绝大部分的环网柜生产厂家，对于同种类型的充气式环网柜，气箱6的高度和深度几乎是完全相同的，且又因为国网标准化方案的推广和实施，单气箱6结构的环网柜的气箱6尺寸就完全一样了。即使对于共气箱6结构的环网柜，也无非就是相同尺寸的叠加扩展。

故针对此种现状，本发明实施例提供了一种充气式环网柜现场抽真空及充气系统，包括抽真空单元1、充气单元2、第一辅助加强单元4和第二辅助加强单元5，抽真空单元1与充气式环网柜的气箱6相连，用于对气箱6进行抽真空作业；充气单元2与气箱6相连，用于在气箱6抽真空作业完成后对气箱6进行充气作业；第一辅助加强单元4安装于充气式环网柜的气箱6的侧部，用于对气箱6侧部的侧板进行加强以避免侧板在抽真空作业时产生形变；第二辅助加强单元5安装于气箱6顶部、背部和底部，用于对气箱6顶部的顶板、背部的背板和底部的底板进行加强以避免顶板、背板和底板在抽真空作业时产生形变。

本发明的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，通过第一辅助加强单元4和第二辅助加强单元5的配合，实现对气箱6整体结构的加固，从而可以避免气箱6在抽真空作业时产生变形，保证抽真空作业的可靠性；本发明的系统可以在现场对气箱6进行抽真空等作业，从而极大的方便充气式环网柜的维修，减少因停电或直接更换设备而带来的经济损失。

如图1所示，现有气箱6的两侧本身各有一块支撑板601用于支撑气箱6，但仅仅靠这块支撑板601还是不够的，支撑板601通常为一块2mm厚的覆铝锌板，不能提供一个特别大的强度支撑，故采用第一辅助加强单元4对气箱6的两侧进行加固。如图2和图3所示，第一辅助加强单元4包括第一加强板401(钢板)和紧固件402，第一加强板401紧贴于气箱6的侧板上且通过紧固件402紧固在侧板上。

如图3所示，由于气箱6侧板上会焊有螺柱602，用于与支撑板601连接，但是再加上一块1厘米左右的第一加强板401之后，原焊接螺柱602的长度不够，无法再用常规的螺母进行紧固。故对本发明的紧固件402进行特殊设计，如图4～6所示，具体包括紧固螺母4021，紧固螺母4021的一端设有内螺纹，用于与侧板上的螺柱602螺纹连接，紧固螺母4021的另一端设置有螺栓头，便于对紧固螺母4021进行调节。通过上述特殊设计的紧固螺母4021就可以利用原有的焊接螺柱602将第一加强板401紧贴于大侧板上，从而达到对气箱6两侧进行加强的作用。

如图7所示，在一具体实施例中，第二辅助加强单元5包括第二加强板501和夹具组件502，第二加强板501紧贴于顶板、背板和底板上，并通过夹具组件502紧固在对应的顶板、背板和底板上。如图10～13所示，夹具组件502包括呈“П”型的框架5021，框架5021上设置有多个螺纹孔5022，螺纹孔5022上设有螺杆5023，螺杆5023的一端设有压紧板5024，螺杆5023的另一端设置有辅助螺母5025。

进一步地，因为在实际生产中，不同于气箱6的两侧，气箱6的顶部、背部及底部因为面积比较大，在充气后会存在一定的变形，尤其是共气箱6方案的环网柜，第二加强板501无法与气箱6的顶板、背板和底板之间无法做到紧密贴合。故通过在第二加强板501与各顶板、背板和底板之间设置有密封垫503，密封垫503粘贴于气箱6的表面，弥补气箱6原有的形变，如图8所示。其中密封垫503可以为一整块，也可以为单块的密封胶条。当然，第一加强板401与气箱6之间也可以设置密封垫503。

如图14所示，在进行气箱加固时，先将密封垫503粘贴在气箱的顶板、背板和底板上，然后再将各第二加强板501铺设在对应的密封垫503上，如图15所示，最后通过夹具组件502将第二加强板501紧固在密封垫503上，然后按上述步骤扩展实现气箱所有面的加固，如图16所示，最终在夹具组件502的作用下，第二加强板501将密封垫503紧紧的压在气箱6的表面。在这种情况下，因为气箱6表面与第二加强板503之间的空间几乎不和外界产生空气交换，气箱6本身的面和第二加强板501就可视为一个整体。在抽真空的工作时，大气压压强的压力直接作用在厚度为1里面左右的第二加强板501上，那么就不会对气箱6本身造成影响，从而解决气箱6顶部、背部及底部在抽真空时形变的问题。

再进一步地，如图9所示，第二加强板501与各顶板、背板和底板之间设置有位置检测件504，如无源位置报警器。正常情况下，位置报警器的触点顶住气箱6的表面，位置报警器不发出声音；如果前期对气箱6的加强工作没有做好，当抽真空工作时，气箱6产生了加大的形变，气箱6在大气压强的作用下内凹，位置报警器的触点无法顶住气箱6表面，开始发出报警的声音，提醒工作人员停止抽真空工作，避免继续操作对气箱6造成不可修复的损坏。在其它实施例中，也可以采用其它可以直接检测气箱6形变量的检测件，在检测到气箱6形变量达到预设值时则进行相应报警。上述位置检测件504也可以安装在第一加强板401的内侧，以对气箱6的侧板进行形变监测。

另外，考虑到共气箱6结构的环网柜，在进行密封胶条和带位置报警器的第二加强板501的尺寸规格设计时，需要考虑按气箱6的单元模块化尺寸进行设计(且使用于顶部、背部、底部的第二加强板501和密封垫503均为单一个体，并非为一个整体)。如此一来，在需对共气箱6结构的环网柜进行抽真空的工作时，就可以单纯的叠加工作，从而避免密封胶条和第二加强板501的浪费，加强其通用性和再利用性。

上述第一辅助加强单元4和第二辅助加强单元5的整体结构简单、成本低、拆装简便、易于运输转移，而且适用性强，能满足对不同长度的环网柜气箱6进行加强。

在一具体实施例中，抽真空单元1包括依次相连的气体储存罐101、压缩机102、低压回收罐103和真空泵104，真空泵104与气箱6之间设置有第一电磁阀V1，压缩机102与低压回收罐103之间设置有第二电磁阀V2，压缩机102与气体储存罐101之间设置有第三电磁阀V3。充气单元2包括气体补充罐201和第四电磁阀V4。另外还设有在抽真空后对气箱6进行清洗的清洗单元3，具体结构包括清洗气体罐301和第五电磁阀。上述各单元的具体工作流程可参见后述的说明。

如图17所示，本发明实施例还提供了一种基于如上所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统的方法，包括步骤：

将第一辅助加强单元4安装于充气式环网柜的气箱6的侧部，以对气箱6侧部的侧板进行加强；

将第二辅助加强单元5安装于气箱6的顶部、背部和底部，以对气箱6顶部的顶板、背部的背板和底部的底板进行加强；

抽真空单元1对气箱6进行抽真空作业；

在抽真空作业完成后，充气单元2对气箱6进行充气作业。

在一具体实施例中，在抽真空作业完成后，再进行清洗作业，循环上述过程N次后，再对气箱6进行充气作业。具体地，上述抽真空作业、清洗作业以及充气作业均可采用智能化程序进行自动控制，提高系统的自动化及智能化水平。

下面通过一具体的实施例来对本发明的方法做进一步说明：

在对环网柜气箱6进行加强之后，开始进行抽真空工作，打开电磁阀V1(其它阀门关闭)，在真空泵204的作用下，环网柜气箱6中的气体向低压回收罐203中流动，当低压回收罐203中的气压升高到一定程度后，关闭电磁阀V1，打开V2和V3，在压缩机202的作用下，将低压回收罐203中的气体压缩回收到气体储存罐201中，再关闭各阀门。通过气体储存罐201对气箱6内部气体进行了回收，避免了原气体直接排放到空气中对周遭环境造成的影响。

因为无法将环网柜的气箱6完全抽到真空状态，故补充所需气体之前需要重新对环网柜气箱6进行清洗，打开电磁阀V5，清洗气体(一般为氮气和其它等惰性气体)顺着管道进行环网柜气箱6中，压力不超过用电设备的额定压力；然后再重复抽真空的工作；重复清洗及抽真空两到三次之后，环网柜气箱6内部几乎不会再有以前残余的气体；最后便可以对气箱6进行补气工作，打开阀门V4，关闭其它阀门，当气箱6压力到达额定压力值后关闭阀门V4。

如本公开和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，包括抽真空单元(1)、充气单元(2)、第一辅助加强单元(4)和第二辅助加强单元(5)，所述抽真空单元(1)与充气式环网柜的气箱(6)相连，用于对气箱(6)进行抽真空作业；所述充气单元(2)与所述气箱(6)相连，用于在气箱(6)抽真空作业完成后对气箱(6)进行充气作业；所述第一辅助加强单元(4)安装于气箱(6)的侧部，用于对气箱(6)侧部的侧板进行加强以避免侧板在抽真空作业时产生形变；所述第二辅助加强单元(5)安装于所述气箱(6)的顶部、背部和底部，用于对气箱(6)顶部的顶板、背部的背板和底部的底板进行加强以避免顶板、背板和底板在抽真空作业时产生形变。

2.根据权利要求1所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，所述第一辅助加强单元(4)包括第一加强板(401)和紧固件(402)，所述第一加强板(401)紧贴于所述气箱(6)的侧板上并通过紧固件(402)紧固在所述侧板上。

3.根据权利要求2所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，所述紧固件(402)包括紧固螺母(4021)，所述紧固螺母(4021)的一端设有内螺纹，用于与侧板上的螺柱(102)螺纹连接，所述紧固螺母(4021)的另一端设置有螺栓头。

4.根据权利要求1或2或3所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，所述第二辅助加强单元(5)包括第二加强板(501)和夹具组件(502)，所述第二加强板(501)紧贴于所述顶板、背板和底板上，并通过夹具组件(502)紧固在对应的顶板、背板和底板上。

5.根据权利要求4所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，所述夹具组件(502)包括呈“П”型的框架(5021)，所述框架(5021)上设置有多个螺纹孔(5022)，所述螺纹孔(5022)上设有螺杆(5023)，所述螺杆(5023)的一端设有压紧板(5024)。

6.根据权利要求4所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，所述第二加强板(501)与各所述顶板、背板和底板之间设置有密封垫(503)。

7.根据权利要求4所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，所述第二加强板(501)与各所述顶板、背板和底板之间设置有位置检测件(504)。

8.根据权利要求1或2或3所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统，其特征在于，所述抽真空单元(1)包括依次相连的气体储存罐(101)、压缩机(102)、低压回收罐(103)和真空泵(104)，所述真空泵(104)与气箱(6)之间设置有第一电磁阀，所述压缩机(102)与低压回收罐(103)之间设置有第二电磁阀，所述压缩机(102)与气体储存罐(101)之间设置有第三电磁阀。

9.一种基于权利要求1～8中任意一项所述的充气式环网柜现场抽真空及充气系统的方法，其特征在于，包括步骤：

将第一辅助加强单元(4)安装于充气式环网柜的气箱(6)的侧部，以对气箱(6)侧部的侧板进行加强；

将第二辅助加强单元(5)安装于所述气箱(6)的顶部、背部和底部，以对气箱(6)顶部的顶板、背部的背板和底部的底板进行加强；

所述抽真空单元(1)对气箱(6)进行抽真空作业；

在抽真空作业完成后，所述充气单元(2)对气箱(6)进行充气作业。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在抽真空作业完成后，再进行清洗作业，循环上述过程N次后，再对气箱(6)进行充气作业。

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