WO2014113912A1 - 一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备 - Google Patents

一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备 Download PDF

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WO2014113912A1
WO2014113912A1 PCT/CN2013/070823 CN2013070823W WO2014113912A1 WO 2014113912 A1 WO2014113912 A1 WO 2014113912A1 CN 2013070823 W CN2013070823 W CN 2013070823W WO 2014113912 A1 WO2014113912 A1 WO 2014113912A1
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sulfur hexafluoride
gas
hexafluoride gas
electrical equipment
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PCT/CN2013/070823
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English (en)
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Inventor
金海勇
Original Assignee
Jin Haiyong
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/53—Cases; Reservoirs, tanks, piping or valves, for arc-extinguishing fluid; Accessories therefor, e.g. safety arrangements, pressure relief devices
    • H01H33/56—Gas reservoirs
    • H01H33/562—Means for avoiding liquefaction or for disposing of liquefaction products

Definitions

  • This invention relates to high voltage electrical equipment, and more particularly to high pressure electrical equipment for sulfur hexafluoride.
  • sulfur hexafluoride gas Due to its excellent insulation and arc extinguishing performance, sulfur hexafluoride gas is an ideal dielectric and arc extinguishing medium for high voltage electrical equipment (especially high voltage circuit breakers) and is widely used at home and abroad.
  • the excellent performance of sulfur hexafluoride gas is achieved under a certain density and pressure.
  • the sulphur hexafluoride gas inside the high-voltage electrical equipment will appear liquefied, and its liquefaction temperature is related to density and pressure. The higher the density, the higher the liquefaction temperature.
  • the high-voltage circuit breaker for outdoor use is a large application. It can be used in areas with a latitude higher than 45 degrees. For example, in Xinjiang, Inner Mongolia, Weibei and Northeast China, the winter climate is cold and the outdoor temperature reaches -40 °. C, some areas even reach - 50 °C, sulphur hexafluoride circuit breaker will be liquefied by sulphur hexafluoride gas at this temperature, the gas pressure will drop to the blocking pressure value, and the sulphur hexafluoride circuit breaker will not work properly. Had to quit running, in severe cases, it will cause a large area power outage.
  • the proportional mixing method of the mixed gas needs a reasonable ratio, otherwise the insulating property and the arc extinguishing characteristic of the mixed gas will be seriously weakened, and once the gas leaks, but due to the two high pressure gases Mixed together, the leakage rate is different, the gas supplementation process is very complicated, and the technical requirements of the product are not met, which brings a lot of inconvenience to the use, detection and management of the product, and therefore cannot be promoted.
  • the sulphur hexafluoride gas pressure is reduced to reduce the liquefaction point of the sulphur hexafluoride gas, but as the gas pressure is lowered, the gas density is also reduced, resulting in the arc extinguishing performance and insulation performance of the high voltage circuit breaker. Low. Directly affecting the breaking current capability of the high-voltage circuit breaker, it can not meet the requirements of users who need normal breaking capacity, and the product use is greatly limited.
  • the high voltage switch manufacturer is currently ⁇ Take the following measures: Install the heater inside or outside the high-voltage circuit breaker sulphur hexafluoride gas, and automatically control it by the intelligent temperature controller. When the ambient temperature drops below a certain temperature, the thermostat turns on the heater. The power supply heats the sulfur hexafluoride gas chamber, so that the sulfur hexafluoride gas chamber temperature is always maintained above a certain temperature.
  • the technology used in the patent ZL200610152005. 1 (CN1925084A) is to provide a heating device at the lower end of the pillar porcelain sleeve of each phase porcelain column of the porcelain column sulphur hexafluoride circuit breaker.
  • the heater is turned on, due to the porcelain column.
  • the gas of the sulphur hexafluoride circuit breaker is sealed in the porcelain column.
  • the porcelain column is a kind of heat insulating material.
  • a large heater is selected, so that the porcelain column hexafluoride sulphur is not broken.
  • the sulphur hexafluoride gas is liquefied, but due to the high temperature at the lower end of the pillar porcelain sleeve, the sealing ring at the lower end of the pillar porcelain sleeve is rapidly aged, and the time is short, and the gas is leaked.
  • X (CN2927307Y) is used on the bottom plate of the high-voltage circuit breaker with heating device, ZL201120025943.
  • the voltage of the high-voltage electrical equipment is high, and it is generally difficult to directly heat the sulphur hexafluoride gas chamber. In this way, the heating effect is not very satisfactory, or it brings a serious problem similar to the air leakage caused by the rapid aging of the sealing ring.
  • the object of the present invention is to provide a high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride used in cold regions, which has sulfur hexafluoride gas in an extremely cold region.
  • the advantages of not liquefying play a huge role in ensuring the safe operation of electricity.
  • the invention relates to a sulphur hexafluoride high-voltage electrical device used in a cold region, comprising a high-voltage electrical device body, a sulphur hexafluoride gas chamber and a density relay in the device body, and the sulphur hexafluoride gas chamber is filled
  • the sulfur hexafluoride gas, the high-voltage electrical equipment further includes a sulphur hexafluoride gas liquefaction device, and the device for preventing liquefaction of sulfur hexafluoride gas comprises a sulfur hexafluoride gas storage tank filled with sulfur hexafluoride gas, Providing a heating device and a connecting pipe for the sulphur hexafluoride gas storage tank, one end of the connecting pipe is sealingly connected to the air inlet or the special connecting port of the high voltage electrical equipment body, and the other end is connected to the sulfur hexafluoride gas storage tank
  • the air outlet is
  • the sulfur sulphide gas storage tank is made of steel welded or made of steel cylinder.
  • the heating device is disposed outside the sulphur hexafluoride gas storage tank, and a heat insulating layer is disposed outside.
  • the heating device is arranged in a sulfur hexafluoride gas storage tank, and a heat insulating layer is arranged outside the gas storage tank.
  • the sulphur hexafluoride gas liquefaction device is further provided with a sulphur hexafluoride density relay or a density meter or a pressure switch for monitoring the gas storage
  • a sulphur hexafluoride density relay or a density meter or a pressure switch for monitoring the gas storage
  • the density and pressure of sulfur hexafluoride gas inside the tank is further provided with a sulphur hexafluoride density relay or a density meter or a pressure switch for monitoring the gas storage.
  • the invention relates to a sulphur hexafluoride high-voltage electrical device for use in a cold area, the heating device has an internal and external temperature sensor, a pressure sensor and an intelligent control for monitoring the temperature and gas density of the sulphur hexafluoride gas chamber and the ambient temperature. element.
  • the heating device further has a heating element open circuit alarm circuit.
  • the invention relates to a sulphur hexafluoride high-voltage electrical device for use in a cold area, wherein the intelligent control element controls the heating element according to the temperature and gas density in the gas storage tank and/or the sulphur hexafluoride gas chamber and the ambient temperature.
  • the innovation of the invention is: adding a sulphur hexafluoride gas liquefaction device to the conventional sulphur hexafluoride high-voltage electrical equipment, preventing the sulphur hexafluoride gas liquefaction device from being provided with a sulphur hexafluoride gas storage tank, and a heating device .
  • the heating device starts to heat the gas storage tank, and the sulfur hexafluoride gas in the gas storage tank is heated, and the temperature thereof will rise, and the hexafluoride in the sulfur hexafluoride gas chamber
  • the sulfur gas will form a convection, and the heat will be directly transferred to the sulfur hexafluoride gas chamber, so that the temperature of the sulfur hexafluoride gas in the sulfur hexafluoride gas chamber is raised to prevent liquefaction or liquefaction, that is, the high pressure is always allowed.
  • the temperature of the sulphur hexafluoride gas in the sulphur hexafluoride gas chamber of the electrical equipment is higher than the liquefaction zero boundary temperature, or the density of the sulphur hexafluoride gas in the sulphur hexafluoride gas chamber in the high-voltage electrical equipment body is high.
  • the alarm value of high-voltage electrical equipment ensures the safe operation of high-voltage electrical equipment of sulfur hexafluoride in cold weather.
  • the core innovation of the present invention is to install a sulfur hexafluoride gas storage tank and a heating device on a conventional high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride.
  • the sulphur hexafluoride gas storage tank is heated by a heating device, and the sulphur hexafluoride gas in the gas storage tank is heated to increase the temperature, and the sulphur hexafluoride gas in the sulphur hexafluoride gas chamber is formed into heat convection.
  • the sulphur hexafluoride high-voltage electrical equipment will not be liquefied in the extremely cold regions, ensuring the safe operation of high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride.
  • the invention can be directly applied to the newly designed sulphur hexafluoride high-voltage electrical equipment, and can also transform the existing sulphur hexafluoride high-voltage electrical equipment that has been operated.
  • the high-voltage electrical equipment of sulphur hexafluoride includes sulphur hexafluoride high-pressure ceramic column circuit breaker, sulphur hexafluoride high-pressure tank circuit breaker, sulphur hexafluoride GI S, sulphur hexafluoride current transformer, six Electrical equipment such as sulfur fluoride voltage transformers and sulfur hexafluoride transformers.
  • the sulphur hexafluoride auxiliary gas storage tank can also be welded by other metal materials or sealed by other materials.
  • FIG. 1 is an outline view of a high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a sulphur hexafluoride gas liquefaction apparatus for a sulphur hexafluoride high-voltage electrical apparatus according to the present invention
  • FIG. 3 is a schematic view showing the control of a heating device for preventing sulphur hexafluoride gas liquefaction apparatus of a sulphur hexafluoride high-voltage electrical apparatus according to the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing another high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride according to the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view showing another high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the structure of a sulphur hexafluoride gas liquefaction apparatus of another sulphur hexafluoride high-voltage electrical apparatus of the present invention shown in FIG. 5;
  • Figure 7 is a schematic view showing the control of a heating device for preventing sulphur hexafluoride gas liquefaction apparatus of another sulphur hexafluoride high-voltage electrical apparatus of the present invention shown in Figure 5;
  • the first high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride comprising a high-voltage electrical equipment body 11, a sulfur hexafluoride gas chamber 12 disposed in the body of the high-voltage electrical equipment, and a density relay. 13.
  • a device for preventing liquefaction of sulfur hexafluoride gas includes six A sulfur fluoride gas storage tank 1, a connecting pipe 2, a heating device 3, a heat insulating layer 4, a casing 5, a valve 6, a joint 7, a heat insulating layer 8, and the like.
  • the heating device 3 is mainly composed of a heating element 31, a switch 32, a controller 33, an in-device temperature sensor 34, an ambient temperature sensor 35, an intelligent control element 36, a pressure sensor 37, and the like.
  • the sulphur hexafluoride gas storage tank 1 is installed beside the high-voltage electrical equipment, and one end of the connection pipe 2 is sealedly connected to the air supply port 9 or the dedicated connection port of the high-voltage electrical equipment body, and the other end is connected to the air outlet of the valve 6, the valve
  • the air inlet of 6 is connected to the air outlet of the sulfur hexafluoride gas storage tank 1 and installed on the gas storage tank 1, and the joint 6 is also connected to the sulfur hexafluoride gas storage tank 1 for use as a gas supplement.
  • the heating element 31 can be mounted on the outside of the sulphur hexafluoride gas storage tank 1, and the outer surface of the heating element 31 is provided with a heat insulating layer 4 having a good heat insulating effect.
  • the sulphur hexafluoride gas storage tank 1, the heating element 31, the switch 32, the controller 33, the intelligent control unit 36, the pressure sensor 37, the heat insulating layer 4, the valve 6, the joint 7, and the like are all mounted in the casing 5.
  • the inner temperature sensor 34 is mounted on the sulfur hexafluoride gas storage tank 1, and the outer temperature sensor 35 is mounted outside the casing 5 to measure the outdoor temperature.
  • the sulphur hexafluoride gas source is connected to the joint 7, and the sulphur hexafluoride gas storage tank 1 is evacuated, filled with pure nitrogen gas, and then filled with sulfur hexafluoride gas until the sulfur hexafluoride storage
  • the sulphur hexafluoride gas pressure in the gas tank 1 reaches the sulphur hexafluoride high pressure electrical equipment requirement or the specified rated pressure.
  • the valve 6 When the temperature drops very low during the cold season, the valve 6 is opened and the heating device 3 is turned on.
  • the sulfur hexafluoride gas of the sulfur hexafluoride gas storage tank 1 is connected to the sulfur hexafluoride gas of the sulfur hexafluoride gas chamber 12 in the high-voltage electrical equipment body through the connecting pipe 2 and the air supply port 9. through.
  • the temperature is detected by the temperature sensor 35.
  • the intelligent control unit 36 activates the controller 33, and the controller 33 turns on the heating element 31, and the heating element 31 stores the gas for the sulfur hexafluoride.
  • the tank 1 and the internal sulfur hexafluoride gas are heated.
  • the temperature of the sulfur hexafluoride gas inside the sulfur hexafluoride gas storage tank 1 is quickly increased, and the temperature is higher than that of the sulfur hexafluoride gas chamber 12 in the high-voltage electrical equipment body.
  • the temperature of the sulfur hexafluoride gas is attained, there is a temperature difference between the two sulfur hexafluoride gases. Because the different temperatures of the two sulphur hexafluoride gases cause a difference in density between the sulphur hexafluoride gas storage tank and the plenum, causing convection.
  • Convective conduction because it involves the dynamic process, is faster than direct conduction, and can quickly transfer heat, with high efficiency and good effect.
  • the sulfur hexafluoride gas of the gas storage tank 1 and the sulfur hexafluoride gas of the sulfur hexafluoride gas chamber 12 are circulated, causing heat convection, and the heat is quickly transmitted directly to the sulfur hexafluoride gas chamber 12, so that six
  • the temperature of the sulfur hexafluoride gas in the sulfur fluoride gas chamber 12 is increased, and the density (pressure) is simultaneously increased to prevent liquefaction or liquefaction, that is, the hexafluoride in the high-voltage electrical equipment body is always allowed.
  • the temperature of the sulfur hexafluoride gas in the sulfur gas chamber 12 is higher than the liquefaction critical temperature, or the density of the sulfur hexafluoride gas in the sulfur hexafluoride gas chamber 12 in the high-voltage electrical equipment body is higher than that of the high-voltage electrical equipment.
  • the value ensures the safe operation of high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride in cold weather.
  • the intelligent control unit 36 turns off the controller 33, the controller 33 turns off the heating element 31, and the heating element 31 stops to the sulphur hexafluoride storage tank 1 and the inside.
  • the sulphur hexafluoride gas is heated to save energy and extend the life of the heating element.
  • the heating device is also provided with a heating element open circuit alarm function, that is, when the heating element is broken due to the service life or damage, the intelligent control element 36 will send an alarm signal to notify the staff to deal with it in time, to ensure Reliable work.
  • the invention can also detect the atmospheric environment temperature, the temperature of the sulfur hexafluoride gas inside the sulfur hexafluoride storage tank 1, and the high pressure by the action of the internal temperature sensor 34, the external temperature sensor 35, the intelligent control element 36, and the pressure sensor 37.
  • the pressure density of sulfur hexafluoride gas in the sulphur hexafluoride gas chamber 12 in the electrical equipment body, and then according to the pressure and temperature characteristics of the sulfur hexafluoride gas, and the operating requirements of the high-pressure electrical equipment of sulfur hexafluoride, are realized by the intelligent control component 36.
  • the intelligent automatic control of the controller 33 and the heating element 31 realizes that the temperature of the sulfur hexafluoride gas of the sulfur hexafluoride gas chamber 12 in the high-voltage electrical equipment body is higher than the liquefaction critical temperature, and the high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride is ensured. Safe operation at extremely cold temperatures while ensuring energy savings.
  • the valve 6 In the non-cold season, the valve 6 is closed, and the sulfur hexafluoride gas of the sulfur hexafluoride gas storage tank 1 is not in communication with the sulfur hexafluoride gas of the sulfur hexafluoride gas chamber 12 in the high-voltage electrical equipment body. At the same time, the switch 32 of the heating device 3 is cut off, so that the heating element 31 does not work. At this time, because of the non-cold season, the sulfur hexafluoride gas in the sulfur hexafluoride high-voltage electrical equipment is not liquefied, and the sulfur hexafluoride high-voltage electrical The device works safely.
  • the sulphur hexafluoride storage tank can be directly connected to the sulphur hexafluoride gas chamber.
  • the sulphur hexafluoride gas liquefaction device can be directly disposed on the body of the sulphur hexafluoride high-pressure electrical equipment, even if the sulphur hexafluoride gas liquefaction device is prevented from being integrated with the sulphur hexafluoride high-voltage electrical equipment.
  • the sulphur hexafluoride gas liquefaction device can be directly disposed on the mechanism box 14 of the sulfur hexafluoride high voltage circuit breaker or on the beam, as shown in FIG.
  • a second embodiment of the sulphur hexafluoride high-voltage electrical apparatus of the present invention includes a high-voltage electrical equipment body 1 1 and a sulfur hexafluoride gas chamber disposed in the high-voltage electrical equipment body. 12.
  • Density relay 1 3. Prevent sulphur hexafluoride gas liquefaction device.
  • the sulphur hexafluoride gas liquefaction device comprises a sulphur hexafluoride gas storage tank 1, a connecting pipe 2, a heating device 3, a heat insulating layer 4, a casing 5, a valve 61, a valve 62, a joint 7, a heat insulating layer 8, a density relay 1 0 and so on.
  • the heating device 3 is mainly composed of a heating element 31, a switch 32, an automatic thermostat controller 38, and the like.
  • the sulfur hexafluoride gas of the gas storage tank 1 and the sulfur hexafluoride gas of the sulfur hexafluoride gas chamber 12 are circulated, causing heat convection, and the heat is directly transmitted to the sulfur hexafluoride gas chamber 12 to make the hexafluoride
  • the temperature of the sulfur hexafluoride gas in the sulfur gas chamber 12 is raised, the liquefaction or liquefaction can be prevented from being excessive, that is, the temperature of the sulfur hexafluoride gas in the sulfur hexafluoride gas chamber 12 in the high-voltage electrical equipment body is always high.
  • the automatic thermostat controller 38 turns off the controller 33, the controller 33 turns off the heating element 31, and the heating element 31 stops the sulphur hexafluoride gas storage tank 1 and The internal sulphur hexafluoride gas is heated to save energy and extend the life of the heating element.
  • the heating device is also provided with a heating element open circuit alarm function, that is, when the heating element is broken due to the service life or damage, the automatic thermostat controller 38 will send an alarm signal to notify the staff to deal with it in time. Guarantee reliable work.
  • the present invention employs a liquefaction device for preventing sulfur hexafluoride gas from being installed on a conventional high-voltage electrical equipment for sulfur hexafluoride.
  • the sulphur hexafluoride gas liquefaction device is provided with a sulphur hexafluoride gas storage tank, and a heating device for heating the gas of the sulphur hexafluoride gas storage tank by the heating device to form heat convection.
  • the heat is quickly transferred to the sulphur hexafluoride gas chamber in the high-voltage electrical equipment to prevent liquefaction or excessive liquefaction of sulphur hexafluoride gas, ensuring reliable operation of high-voltage electrical equipment in cold weather.
  • the sulfur hexafluoride gas storage tank is connected to the high-voltage electrical equipment through the connecting pipe, the sulfur hexafluoride gas storage tank is welded by the steel, and is connected to the connecting pipe through an elongated connecting joint, all the connections Already already Keep away from the heating element, the temperature of the sealing ring at the joint is completely within the normal working range, and the sealing ring will not be aged and gas leakage will not occur.
  • the core innovation of the present invention is to install a sulfur hexafluoride gas storage tank on a conventional high-voltage electrical equipment of sulfur hexafluoride.
  • the sulphur hexafluoride gas storage tank is heated by a heating device, and the sulphur hexafluoride gas in the gas storage tank is heated to increase the temperature, and the sulphur hexafluoride gas in the sulphur hexafluoride gas chamber is formed into heat convection.

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Abstract

一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备，包括高压电气的设备本体（11），该设备本体内设有六氟化硫气室（12）、密度继电器（13），六氟化硫气室充有六氟化硫气体。该高压电气设备还包括防止六氟化硫气体液化装置，该防止六氟化硫气体液化装置包括充有六氟化硫气体的储气罐（1）、加热装置（3）和连接管（2），连接管的一端密封连接在高压电气设备本体的补气口或专用连接口上，而另一端连接在储气罐上，以使储气罐内与六氟化硫气室相互连通，储气罐与加热装置设置在一起。该高压电气设备可防止六氟化硫气体液化或液化过多，确保六氟化硫高压电气设备在严寒天气时的安全运行。

Description

一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备
技术领域
本发明涉及高压电气设备， 尤其涉及六氟化硫高压电气设备。
背景技术
由于六氟化硫气体具有优异的绝缘和灭弧性能， 是高压电气设备（尤其是 高压断路器） 中理想的绝缘和灭弧介质， 在国内外得到广泛应用。 六氟化硫气 体的优异性能是在一定密度和压力下实现的， 当温度降到一定程度时， 高压电 气设备内部的六氟化硫气体将出现液化现象， 其液化温度与密度和压力有关， 密度越大， 液化温度越高。 由于高压电气设备内部六氟化硫气体液化， 部分气 体变成液体， 六氟化硫气体的密度和压力将逐渐减小， 从而会造成高压电气设 备的绝缘性能和开断能力下降， 严重影响了高压电气设备的可靠运行。
户外用高压断路器是其一大应用， 其使用范围大， 可在纬度高于 45 度地 区使用， 比如在我国新疆、 内蒙古、 冀北及东北地区， 冬季气候寒冷， 户外温 度达到 - 4 0 °C , 部分地区甚至到达- 5 0 °C , 六氟化硫断路器在这种温度下会因六 氟化硫气体液化， 气体压力降低到闭锁压力值， 六氟化硫断路器无法正常工作， 不得不退出运行， 严重时会造成大面积停电。
为解决六氟化硫高压电气设备在超低温下可靠运行的问题， 有关厂家和研 究院 （所）对此进行了大量的分析和试验， 取得了如下几种解决方案， 但均不 理想， 具体有：
1、 釆用混合气体 （六氟化硫 /N2;六氟化硫 /CF4等） 作为灭弧， 绝缘介质， 其缺点是： 对于高压断路器的开断电源能力只有原来的 8 0%左右， 且制造技术 要求较高， 成本昂贵； 混合气体的比例混合方法需合理的配比， 否则混合气体 的绝缘特性和灭弧特性将严重削弱， 同时一旦漏气， 但是由于两种高压力的气 体混合在一起， 其泄漏率不同， 补充气体工艺很繁杂， 达不到产品技术要求， 给该产品的使用、 检测、 管理带来了许多不便， 因此也不能得以推广。
2、 釆用降低六氟化硫气压来达到六氟化硫气体液化点降低， 但是由于气 体压力降低， 气体密度随之亦降低， 导致高压断路器的灭弧性能和绝缘性能降 低。 直接影响高压断路器的开断电流能力， 满足不了需要正常开断容量用户的 要求， 使产品使用受到很大的局限。
3、 釆用对六氟化硫高压电气设备内的六氟化硫气体直接进行加热的技术。 釆用直接加热的方法来提高六氟化硫高压电气设备内部的六氟化硫气体温度， 防止六氟化硫气体液化。 目前现有技术， 对罐式六氟化硫断路器， 是在罐体外 侧（如专利 ZL200820150430. 1 (CN201242969Y) )或罐体上开设的拔口里（如专 利 ZL201020224456. 3 (CN201796803U) )加装电加热装置, 为提高加热效率， 在 电加热带外部需加装保温层和防护层。 此方法的缺点是： 由于罐式六氟化硫断 路器的六氟化硫气体是很好密封在罐体内， 要对其加热， 只能靠热传导方式传 热， 结构复杂， 热效率低， 同时由于直接加热， 还会对罐式六氟化硫断路器的 密封圈加速老化， 造成漏气， 带来严重安全问题； 而对于瓷柱式六氟化硫断路 器而言， 高压开关制造厂目前釆取了以下一些措施： 即在高压断路器六氟化硫 气室内部或外部设置加热器， 并由智能温度控制器自动控制， 当环境温度降低 至一定温度以下时， 温控器接通加热器电源对六氟化硫气室加热， 使六氟化硫 气室温度始终保持在一定温度以上。 这些措施， 对于户外瓷柱式断路器的使用 效果很不理想， 因为， 如果把加热器放置在六氟化硫气室内部， 一旦加热器损 坏几乎是无法更换， 所以这种方法很少釆用。 而如果把加热器放置在六氟化硫 气室外部， 目前的技术， 要么加热效果很差， 要么带来其它严重问题， 如使密 封圈快速老化， 造成漏气问题。 如专利 ZL200610152005. 1 (CN1925084A)釆用的 技术就是在瓷柱式六氟化硫断路器的每相瓷柱的支柱瓷套下端设有加热装置， 当温度低时， 开启加热器， 由于瓷柱式六氟化硫断路器的气体是密封在瓷柱内 的， 瓷柱是一种绝热材料， 为了达到效果， 选用很大的加热器， 这样虽然达到 了不让瓷柱式六氟化硫断路器的六氟化硫气体液化， 可是由于支柱瓷套下端温 度很高， 造成支柱瓷套下端的密封圈快速老化， 时间不长就失效， 造成漏气。 还有，如专利 ZL200620086633. X (CN2927307Y)釆用在高压断路器底部底板上设 有加热装置、 ZL201120025943. 1 (CN202013833U)釆用一种加热保温外套包裹在 高压断路器的操动机构箱和传动机构箱的横梁外的办法， 由于六氟化硫断路器 的气体是密封在瓷柱内的， 瓷柱是一种绝热材料， 其加热效果不好， 不能根本 解决问题。 釆用对高压电气设备的六氟化硫气体直接进行加热的技术， 从原理上很简 单， 但目前的技术实施起来却很困难， 由于高压电气设备的六氟化硫气体是密 封在高压电气设备本体中的六氟化硫气室里， 加上高压电气设备的电压很高， 一般难以直接对六氟化硫气室加热。 这样其加热效果还不是很理想， 或者带来 类似让密封圈快速老化而造成漏气的严重问题。
综上所述， 当前的六氟化硫高压电气设备在寒冷地区运行存在着六氟化硫 气体液化的问题， 给电网的安全运行带来隐患。 发明内容
为了解决六氟化硫高压电气设备现有技术存在的上述问题， 本发明的目的 在于提供一种应用在寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 它具有在极寒地区其 六氟化硫气体不会液化的优点， 为保障电力的安全运行起到巨大作用。
本发明一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 包括高压电气的设备 本体、 该设备本体内设有六氟化硫气室、 密度继电器， 所述六氟化硫气室充有 六氟化硫气体， 所述的高压电气设备还包括防止六氟化硫气体液化装置， 该防 止六氟化硫气体液化的装置包括充有六氟化硫气体的六氟化硫储气罐、 对六氟 化硫储气罐提供加热的加热装置和连接管， 所述连接管的一端密封连接在高压 电气设备本体的补气口或专用连接口上， 而另一端连接在六氟化硫储气罐的出 气口上以使储气罐内与六氟化硫气室相互连通， 所述加热装置和该六氟化硫储 气罐设置在一起。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述六氟化硫储气罐 由钢材焊接而成或钢瓶制成。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述的加热装置设置 在六氟化硫储气罐外面， 其外设有绝热层。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述的加热装置设置 在六氟化硫储气罐内， 储气罐外设有绝热层。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述的防止六氟化硫 气体液化装置上还设有阀门。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述的连接管的外面 设有绝热层。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述的防止六氟化硫 气体液化装置还设有六氟化硫密度继电器或密度表或压力开关， 监控所述储气 罐内部的六氟化硫气体的密度和压力。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述加热装置具有监 控所述六氟化硫气室内的温度和气体密度以及环境温度的内外温度传感器、 压 力传感器和智能控制元件。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述加热装置还具有 加热元件断路报警电路。
所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 所述智能控制元件根 据储气罐内和 /或六氟化硫气室内的温度和气体密度以及环境温度控制加热元 件。
本发明的创新点是： 在传统的六氟化硫高压电气设备上加装防止六氟化硫 气体液化装置， 防止六氟化硫气体液化装置设有六氟化硫储气罐， 以及加热装 置。 当高压电气设备本体的环境温度低时， 加热装置就开始对储气罐加热， 储 气罐内的六氟化硫气体得到加热， 其温度将升高， 与六氟化硫气室的六氟化硫 气体将形成对流， 快速把热量直接传递到六氟化硫气室， 使六氟化硫气室的六 氟化硫气体的温度得到升高， 防止液化或液化过多， 即始终让高压电气设备本 体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的温度高于其液化零界温度， 或确保高压 电气设备本体内的六氟化硫气室的六氟化硫气体的密度高于高压电气设备的 报警值， 确保六氟化硫高压电气设备在严寒天气时的安全运行。 由于六氟化硫 储气罐是通过连接管与高压电气设备连接的， 而六氟化硫储气罐是釆用钢材焊 接而成的， 通过一细长的连接接头与连接管连接， 所有连接处已经远离加热元 件， 其连接处的密封圈的温度完全在正常工作范围内， 不会使密封圈老化， 不 会发生气体泄漏现象。 总之， 本发明的核心创新之处是通过在传统的六氟化硫 高压电气设备上加装六氟化硫储气罐， 以及加热装置。 通过加热装置对六氟化 硫储气罐加热， 先使储气罐内的六氟化硫气体得到加热， 使其温度升高， 与六 氟化硫气室的六氟化硫气体形成热对流， 快速把热量直接传递到六氟化硫气 室， 使六氟化硫气室的六氟化硫气体的温度得到升高， 防止高压电气设备本体 内的六氟化硫气室的六氟化硫气体液化或液化过多， 确保六氟化硫高压电气设 备在严寒天气时的安全运行， 克服了现有技术加热装置直接对六氟化硫气室加 热的诸多问题（具体见背景技术介绍） ， 很好的解决了电力系统多年来一直存 在的问题： 六氟化硫高压电气设备在严寒天气时的可靠安全运行问题。 通过这 样的创新， 使六氟化硫高压电气设备在极寒地区其六氟化硫气体不会发生液 化， 确保六氟化硫高压电气设备安全运行。 本发明可以直接应用在新设计的六 氟化硫高压电气设备上， 也可以对现有已经运行的六氟化硫高压电气设备进行 改造。
备注： 所述的六氟化硫高压电气设备包括六氟化硫高压瓷柱式断路器、 六 氟化硫高压罐式断路器、 六氟化硫 GI S、 六氟化硫电流互感器、 六氟化硫电压 互感器、 六氟化硫变压器等电气设备。 另外， 六氟化硫辅助储气罐还可以由其 它金属材料焊接而成， 或其它材料密封制成。
附图说明
图 1为本发明的一种六氟化硫高压电气设备外形图；
图 2为本发明的一种六氟化硫高压电气设备的防止六氟化硫气体液化装置 的结构示意图；
图 3为本发明一种六氟化硫高压电气设备的防止六氟化硫气体液化装置的 加热装置的控制示意图；
图 4为本发明的另一种六氟化硫高压电气设备外形图；
图 5为本发明的另一种六氟化硫高压电气设备外形图；
图 6为图 5所示本发明的另一种六氟化硫高压电气设备的防止六氟化硫气 体液化装置的结构示意图；
图 7为图 5所示的本发明的另一种六氟化硫高压电气设备的防止六氟化硫 气体液化装置的加热装置的控制示意图； 具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解， 下面通过具体的实施例并结 合附图对本发明进行详细地说明：
请参阅图 1、 图 2、 图 3 , 本发明的第一种六氟化硫高压电气设备， 包括高 压电气设备本体 11、 设置在高压电气设备本体内的六氟化硫气室 12、 密度继 电器 13、 防止六氟化硫气体液化的装置。 防止六氟化硫气体液化的装置包括六 氟化硫储气罐 1、 连接管 2、 加热装置 3、 绝热层 4、 壳体 5、 阀门 6、 接头 7、 绝热层 8等组成。 而加热装置 3主要由加热元件 31、 开关 32、 控制器 33、 装 置内温度传感器 34、 环境温度传感器 35、 智能控制元件 36、 压力传感器 37等 组成。 其中六氟化硫储气罐 1安装在高压电气设备旁， 连接管 2的一端密封连 接在高压电气设备本体的补气口 9或专用连接口上， 而另一端连接在阀门 6的 出气口上， 阀门 6的进气口连接在六氟化硫储气罐 1的出气口上并安装在储气 罐 1上， 同时六氟化硫储气罐 1上还连接有接头 7 , 作为补气等用途。 加热元 件 31可以装在六氟化硫储气罐 1的外面， 加热元件 31的外面装有保温效果良 好的绝热层 4。 六氟化硫储气罐 1、 加热元件 31、 开关 32、 控制器 33、 智能控 制元件 36、 压力传感器 37、 绝热层 4、 阀门 6、 接头 7等都安装在壳体 5内。 内温度传感器 34安装在六氟化硫储气罐 1 , 而外温度传感器 35安装在壳体 5 的外面， 能够测量到室外温度。 安装好后， 把六氟化硫补气气源与接头 7相连 接， 对六氟化硫储气罐 1抽真空， 充高纯氮气， 再充六氟化硫气体， 直至六氟 化硫储气罐 1中的六氟化硫气体压力达到六氟化硫高压电气设备要求或者规定 的额定压力为止。
在寒冷季节时， 温度下降很低时， 打开阀门 6 , 开启加热装置 3。 当打开 阀门 6时， 六氟化硫储气罐 1的六氟化硫气体就通过连接管 2和补气口 9与高 压电气设备本体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体相连通。 通过温度传感 器 35检测到大气温度， 当大气温度下降到预先设定值时， 智能控制元件 36就 启动控制器 33 , 控制器 33开启加热元件 31 , 加热元件 31 即对给六氟化硫储 气罐 1及内部的六氟化硫气体加热。 由于有绝热层 4的保温作用， 六氟化硫储 气罐 1内部的六氟化硫气体的温度很快得到升高， 当温度高于高压电气设备本 体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体的温度时， 使该两处的六氟化硫气体 存在温差。 因为两处六氟化硫气体不同的温度导致引起六氟化硫储气罐和气室之 间的的密度差，造成对流。而对流传导因为牵扯到动力过程，所以比直接传导迅速， 能快速传热， 效率高， 效果好。 这样， 储气罐 1的六氟化硫气体与六氟化硫气室 12的六氟化硫气体通过循环流动， 造成热对流， 快速把热量直接传导到六氟化 硫气室 12 , 使六氟化硫气室 12的六氟化硫气体的温度得到升高， 密度（压力） 同步上升， 就可以防止液化或液化过多， 即始终让高压电气设备本体内的六氟 化硫气室 12 的六氟化硫气体的温度高于其液化临界温度， 或确保高压电气设 备本体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体的密度高于高压电气设备的报警 值， 确保六氟化硫高压电气设备在严寒天气时的安全运行。 而当大气温度上升 到另一预先设定值时， 智能控制元件 36就关断控制器 33 , 控制器 33关断加热 元件 31 ,加热元件 31就停止给六氟化硫储气罐 1及内部的六氟化硫气体加热， 节约电能， 同时可以延长加热元件的使用寿命。 同时为了保障系统的可靠运行， 加热装置还设有加热元件断路报警功能， 即当加热元件由于使用寿命或损坏， 造成断路时， 智能控制元件 36 将会发出报警信号， 通知工作人员及时处理， 保障可靠工作。
本发明还可通过内温度传感器 34、 外温度传感器 35、 智能控制元件 36、 压力传感器 37 的作用， 检测到大气环境温度、 六氟化硫储气罐 1 内部的六氟 化硫气体温度、 高压电气设备本体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体的压 力密度， 进而依据六氟化硫气体压力温度特性， 以及六氟化硫高压电气设备运 行要求， 由智能控制元件 36实现对控制器 33和加热元件 31的智能自动控制， 实现高压电气设备本体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体的温度高于其液 化临界温度， 保证六氟化硫高压电气设备在极寒温度下安全运行， 同时又确保 节约电能。
在非寒冷季节时， 关闭阀门 6 , 此时六氟化硫储气罐 1 的六氟化硫气体与 高压电气设备本体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体是不相通。 同时切断 加热装置 3的开关 32 , 使加热元件 31不工作， 此时， 由于是非寒冷季节， 六 氟化硫高压电气设备中的六氟化硫气体是不会液化的， 六氟化硫高压电气设备 能够安全工作。
对于新制造的六氟化硫高压电气设备， 其六氟化硫储气罐可以直接与六氟 化硫气室相连通。 防止六氟化硫气体液化装置可以直接设置在六氟化硫高压电 气设备本体上， 即使防止六氟化硫气体液化装置与六氟化硫高压电气设备融为 一体。 例如， 防止六氟化硫气体液化装置可以直接设置在六氟化硫高压断路器 的机构箱 14上或横梁上， 如图 4所示。
请参见图 5、 图 6、 图 7 ,本发明的六氟化硫高压电气设备的第二种实施例， 包括高压电气设备本体 1 1、 设置在高压电气设备本体内的六氟化硫气室 12、 密度继电器 1 3、 防止六氟化硫气体液化装置。 防止六氟化硫气体液化装置包括 六氟化硫储气罐 1、 连接管 2、 加热装置 3、 绝热层 4、 壳体 5、 阀门 61、 阀门 62、 接头 7、 绝热层 8、 密度继电器 1 0等组成。 而加热装置 3主要由加热元件 31、 开关 32、 自动恒温控制器 38等组成。
在寒冷季节时， 温度下降很低时， 打开阀门 61和阀门 62 , 开启加热装置 3。 当打开阀门 6 1和阀门 62 时， 六氟化硫储气罐 1 的六氟化硫气体就与高压 电气设备本体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体相连通。 通过自动恒温控 制器 38的温度传感器 38 1检测到大气温度， 当大气温度下降到预先设定值时， 自动恒温控制器 38就启动控制器 33 , 控制器 33开启加热元件 31 , 加热元件 31就开始给六氟化硫储气罐 1及内部的六氟化硫气体加热。储气罐 1的六氟化 硫气体与六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体通过循环流动， 造成热对流， 快速 把热量直接传导到六氟化硫气室 12 , 使六氟化硫气室 12的六氟化硫气体的温 度得到升高， 就可以防止液化或液化过多， 即始终让高压电气设备本体内的六 氟化硫气室 12 的六氟化硫气体的温度高于其液化临界温度， 或确保高压电气 设备本体内的六氟化硫气室 12 的六氟化硫气体的密度高于高压电气设备的报 警值， 确保六氟化硫高压电气设备在严寒天气时的安全运行。 而当大气温度上 升到另一预先设定值时， 自动恒温控制器 38就关断控制器 33 , 控制器 33关断 加热元件 31 , 加热元件 31就停止给六氟化硫储气罐 1及内部的六氟化硫气体 加热， 节约电能， 同时可以延长加热元件的使用寿命。 同时为了保障系统的可 靠运行， 加热装置还设有加热元件断路报警功能， 即当加热元件由于使用寿命 或损坏， 造成断路时， 自动恒温控制器 38 将会发出报警信号， 通知工作人员 及时处理， 保障可靠工作。
综上所述， 本发明由于釆用了在传统的六氟化硫高压电气设备上加装防止 六氟化硫气体液化装置。 防止六氟化硫气体液化装置设有六氟化硫储气罐， 以 及加热装置， 通过加热装置加热六氟化硫储气罐的气体， 形成热对流。 通过对 流的传热方式， 把热量快速传递到高压电气设备内的六氟化硫气室的原理， 防 止六氟化硫气体液化或过多液化， 确保高压电气设备在寒冷天气可靠运行。 由 于六氟化硫储气罐是通过连接管与高压电气设备连接的， 而六氟化硫储气罐是 釆用钢材焊接而成的， 通过一细长的连接接头与连接管连接， 所有连接处已经 远离加热元件， 其连接处的密封圈的温度完全在正常工作范围内， 不会使密封 圈老化， 不会发生气体泄漏现象。 总之， 本发明的核心创新之处是通过在传统 的六氟化硫高压电气设备上加装六氟化硫储气罐。 通过加热装置对六氟化硫储 气罐加热， 先使储气罐内的六氟化硫气体得到加热， 使其温度升高， 与六氟化 硫气室的六氟化硫气体形成热对流， 快速把热量直接传递到六氟化硫气室， 使 六氟化硫气室的六氟化硫气体的温度得到升高， 防止高压电气设备本体内的六 氟化硫气室的六氟化硫气体液化或液化过多， 确保六氟化硫高压电气设备在严 寒天气时的安全运行， 克服了现有技术加热装置直接对六氟化硫气室加热的诸 多问题（具体见背景技术介绍） ， 很好的解决了电力系统多年来一直存在的问 题： 六氟化硫高压电气设备在严寒天气时的可靠安全运行问题。 试想， 如果没 有实行在传统六氟化硫高压电气设备上加装六氟化硫储气罐的创新， 就不能实 现通过热对流的传热方式， 把热量快速高效地传递到六氟化硫气室。 所以， 通 过这样的创新， 使六氟化硫高压电气设备在极寒地区其六氟化硫气体不会发生 液化， 同时也不会降低六氟化硫高压电气设备的使用寿命， 确保六氟化硫高压 电气设备安全运行。 特别是， 本发明可以直接应用在新设计的六氟化硫高压电 气设备上， 也可以对现有已经运行的六氟化硫高压电气设备进行改造。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到 , 以上的实施例仅是用来说明本 发明的， 而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本发明的实质精神范围内， 对以上所述实施例的变化、 变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims

权利要求
1.一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 包括高压电气的设备本体、 该设备本体内设有六氟化硫气室、 密度继电器， 所述六氟化硫气室充有六氟化 硫气体，其特征在于： 所述的高压电气设备还包括防止六氟化硫气体液化装置， 该防止六氟化硫气体液化装置包括充有六氟化硫气体的六氟化硫储气罐、 对六 氟化硫储气罐提供加热的加热装置和连接管， 所述连接管的一端密封连接在高 压电气设备本体的补气口或专用连接口上， 而另一端连接在六氟化硫储气罐的 出气口上以使储气罐内与六氟化硫气室相互连通， 所述加热装置和该六氟化硫 储气罐设置在一起。
2.根据权利要求 1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 其 特征在于： 所述六氟化硫储气罐由钢材焊接而成或钢瓶制成。
3.根据权利要求 1 或 2 所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设 备， 其特征在于： 所述的加热装置设置在六氟化硫储气罐外面， 其外设有绝热 层。
4.根据权利要求 1 或 2 所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设 备， 其特征在于： 所述的加热装置设置在六氟化硫储气罐内， 储气罐外设有绝 热层。
5.根据权利要求 1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 其 特征在于： 所述的防止六氟化硫气体液化装置还设有阀门。
6.根据权利要求 1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 其 特征在于： 所述的连接管的外面设有绝热层。
7.根据权利要求 1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 其 特征在于： 所述的防止六氟化硫气体液化装置还设有六氟化硫密度继电器或密 度表或压力开关， 监控所述储气罐内部的六氟化硫气体的密度和压力。
8.根据权利要求 1所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 其 特征在于： 所述加热装置具有监控所述储气罐内和 /或六氟化硫气室内的温度 和气体密度以及环境温度的内外温度传感器、 压力传感器和智能控制元件。
9.根据权利要求 8所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 其 特征在于： 所述加热装置还具有加热元件断路报警电路。
1 0.根据权利要求 8 所述的一种用于寒冷地区的六氟化硫高压电气设备， 其特征在于： 所述智能控制元件根据储气罐内和 /或六氟化硫气室内的温度和 气体密度以及环境温度控制加热元件。
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