電力體制改革“SF6氣體綜合檢測系統(tǒng)”快捷簡便，性能穩(wěn)定

近日，國網(wǎng)山西超高壓變電公司±800千伏雁門關(guān)換流站完成零磁通電流互感器航插式電子測量單元帶電更換工作，在國家電網(wǎng)有限公司系統(tǒng)內(nèi)屬第1次，為直流運(yùn)檢技術(shù)創(chuàng)新提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

零磁通電流互感器是換流站直流系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)穩(wěn)定性。以往，更換零磁通電流互感器航插式電子單元需要停運(yùn)換流站的直流系統(tǒng)。對(duì)此，雁門關(guān)換流站技術(shù)人員在國網(wǎng)山西省電力公司和國家電網(wǎng)有限公司直流技術(shù)中心的指導(dǎo)下，自主搭建試驗(yàn)平臺(tái)，聯(lián)合山西電力科學(xué)研究院及設(shè)備廠家開展真型試驗(yàn)和仿真分析，論證作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提出直流系統(tǒng)整套帶電更換方案。該方案避免了±800千伏雁門關(guān)—淮安特高壓直流工程單極臨時(shí)停運(yùn)的情況，與傳統(tǒng)更換作業(yè)相比增加直流輸送電量約3000萬千瓦時(shí)，直流能量可用率提升0.06個(gè)百分點(diǎn)，為其他換流站開展類似作業(yè)提供了參考。

此次作業(yè)前，國網(wǎng)山西超高壓變電公司檢修專業(yè)員工開展了實(shí)操模擬演練，嚴(yán)格落實(shí)安全防護(hù)措施和標(biāo)準(zhǔn)化流程，僅用1小時(shí)就完成零磁通電流互感器航插式電子測量單元更換工作，進(jìn)一步提升了該公司直流控保核心業(yè)務(wù)的自主實(shí)施能力。

一、簡介（LYXTGS3000 電力體制改革“SF6氣體綜合檢測系統(tǒng)"快捷簡便，性能穩(wěn)定）

隨著我國電力行業(yè)的快速發(fā)展，SF₆技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及智能電網(wǎng)建設(shè)的迫切性，急需解決SF₆電氣設(shè)備的在線綜合監(jiān)控技術(shù)。

SF₆氣體由于其固有的特性，目前是較為理想的絕緣及滅弧介質(zhì)。但其微水含量、氣體密度等等都會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行、人員的安全、電網(wǎng)的可靠帶來直接的影響。因此對(duì)SF₆電氣設(shè)備的微水含量、氣體壓力的監(jiān)測一直是相關(guān)行業(yè)對(duì)設(shè)備監(jiān)測的一個(gè)重要的組成部分。有關(guān)部門相繼制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SF₆氣體質(zhì)量、特別是微水含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。電力部推薦標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（DL/T596-1996）》、國家標(biāo)準(zhǔn)《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢驗(yàn)導(dǎo)則（GB/T 8905-1996）》以及IEEE標(biāo)準(zhǔn)《IEEE Guide for Moisture Measurement and Control in SF₆ Gas-Insulated Equipment（IEEE Std 1125-1993）》對(duì)水分的控制均采取水分對(duì)SF₆氣體體積比（ppm）的形式。

SF₆在線式智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的費(fèi)時(shí)費(fèi)力、并且污染環(huán)境的離線測量方式，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測量SF₆氣體多項(xiàng)指標(biāo)，為電網(wǎng)的智能建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、特點(diǎn)（LYXTGS3000 電力體制改革“SF6氣體綜合檢測系統(tǒng)"快捷簡便，性能穩(wěn)定）

是本公司根據(jù)國家智能電網(wǎng)發(fā)展要求而設(shè)立的重點(diǎn)項(xiàng)目，該系列產(chǎn)品采用*新遙測遙感技術(shù)和后臺(tái)計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，外觀小巧,可實(shí)現(xiàn)高精度測量、計(jì)算機(jī)后臺(tái)處理、海量的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，適用于各種電壓等級(jí)的SF₆斷路器、GIS、AIS等設(shè)備SF₆氣體的微水、壓力和溫度的在線測量，實(shí)現(xiàn)無排放、環(huán)保、安全、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程等優(yōu)良的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以滿足電力配網(wǎng)自動(dòng)化和設(shè)備狀態(tài)檢修的需要,為電網(wǎng)的智能化建設(shè)預(yù)留接口。該系列產(chǎn)品技術(shù)很好，補(bǔ)全了國內(nèi)的空白，獲得多項(xiàng)磚利。

功能：

無排放，環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，安全，可靠

在線監(jiān)測SF₆斷路器或組合電器中微水、壓力、溫度等參數(shù)

實(shí)現(xiàn)微水的壓力與溫度補(bǔ)償，使微水?dāng)?shù)據(jù)真實(shí)可靠

采用具有多種磚利技術(shù)和自校準(zhǔn)功能的傳感器

采集單元能在不影響主設(shè)備狀態(tài)下投運(yùn)、退出，不影響主設(shè)備的正常運(yùn)行

采集單元內(nèi)部運(yùn)用內(nèi)循環(huán)技術(shù)，大幅提高采樣精度

內(nèi)置密度繼電器無源輸出，可設(shè)閉鎖/報(bào)警/超壓的動(dòng)點(diǎn)值

全封閉設(shè)計(jì)，防水防塵，抗高頻干擾，適用于室內(nèi)外

多種閥門接頭，安裝拆卸方便，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用

三、結(jié)構(gòu)（LYXTGS3000 電力體制改革“SF6氣體綜合檢測系統(tǒng)"快捷簡便，性能穩(wěn)定）

系統(tǒng)由主機(jī)、采集單元、后臺(tái)軟件及擴(kuò)展構(gòu)件組成。主機(jī)和采集單元之間通過電纜連接。采集單元通過三通閥門與被監(jiān)控的設(shè)備相連，同時(shí)提供設(shè)備補(bǔ)氣口，采集單元內(nèi)部的采樣池也采用了內(nèi)循環(huán)技術(shù),可實(shí)時(shí)測量設(shè)備內(nèi)SF₆的微水、壓力和溫度等相關(guān)參數(shù),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示及與主機(jī)的通訊和數(shù)據(jù)交換。主機(jī)在分時(shí)提取了各個(gè)采集單元的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)計(jì)算機(jī)處理，同時(shí)可接受后臺(tái)的指令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采樣等動(dòng)作。

系統(tǒng)主機(jī)

系統(tǒng)主機(jī)用于現(xiàn)場的的數(shù)據(jù)采集、記錄。采用彩色TFT液晶顯示，字跡清晰，顯示現(xiàn)場某號(hào)開關(guān)A、B、C相SF₆氣體的水分、溫度、壓力等內(nèi)容一目了然，可預(yù)設(shè)門限輸出報(bào)警、閉鎖信號(hào)，通過RS485與后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

圖1    系統(tǒng)主機(jī)

采集單元

SF₆采集單元為智能綜合型，內(nèi)部采樣池能在運(yùn)行中按要求進(jìn)行循環(huán)，本體通過專用的SF₆閥門連接被監(jiān)控的設(shè)備，同時(shí)本體提供一個(gè)補(bǔ)氣接口，保持設(shè)備接口不變，采集單元可實(shí)時(shí)測量設(shè)備內(nèi)SF₆的微水、壓力和溫度等相關(guān)參數(shù)并通過RS-485通訊模塊傳輸至系統(tǒng)主機(jī)或后臺(tái)計(jì)算機(jī)。

圖2  采集單元

后臺(tái)軟件

在系統(tǒng)主機(jī)分析采集數(shù)據(jù)后，遠(yuǎn)程遙控遙測等功能，海量存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中心，繪制狀態(tài)變化趨勢圖，也可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至變電站、城市中心乃至更上級(jí)監(jiān)控中心，真正實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

1.軟件系統(tǒng)采用中文界面，容易學(xué)習(xí)操作。

3.數(shù)據(jù)歷史查詢、趨勢分析、缺陷信息統(tǒng)計(jì)功能

5報(bào)警功能

6參數(shù)設(shè)置功能

7系統(tǒng)管理權(quán)限控制

四、方案（LYXTGS3000 電力體制改革“SF6氣體綜合檢測系統(tǒng)"快捷簡便，性能穩(wěn)定）

方案1:

一臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)，六個(gè)采集單元，后臺(tái)軟件及可選附件組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，系統(tǒng)配置表見表1。

圖3方案A連接示意圖

表1  系統(tǒng)配置表

方案2:

一臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)(可選)，六個(gè)采集單元，六個(gè)顯示單元，后臺(tái)軟件及可選附件組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示，系統(tǒng)配置表見表2。

表2  系統(tǒng)配置表

五、技 術(shù) 指 標(biāo)（LYXTGS3000 電力體制改革“SF6氣體綜合檢測系統(tǒng)"快捷簡便，性能穩(wěn)定）

濕度指標(biāo)：

測量范圍：-60 ℃～＋20 ℃

測量精度：± 2

報(bào)警門限：50~500ppm(可調(diào))

壓力指標(biāo)：

測量范圍：0.0～0.8MPa 或定制

測量精度：±5％ F.S.

報(bào)警門限：0.45 MPa (可調(diào))

閉鎖門限：0.40 MPa (可調(diào))

溫度指標(biāo)：

測溫范圍：-40 ℃～＋80 ℃

溫度測量精度：± 0.5℃

其它指標(biāo)：

報(bào)警觸點(diǎn)容量：AC 220V/7A，常開、常閉

通訊接口：隔離型RS-485

電源電壓：24VDC 或 85V～265V AC

工作環(huán)境：溫度:-30 ℃～＋65 ℃    濕度:≤95％RH

絕緣性能：外殼與電源間：>10MΩ

抗電強(qiáng)度：外殼與電源間：>2000V

電磁兼容特性：快速瞬變脈沖群 GB/T17626.4-1999 3級(jí)

雷擊（浪涌）： GB/T17626.5-1999 3級(jí)

六、安裝與操作

采集單元通過三通安裝于斷路器氣體監(jiān)測口或原密度繼電器補(bǔ)氣口。安裝時(shí)，采集單元首先應(yīng)安裝在選定的三通上，其外形及接口見下圖。

１. 采集單元的安裝

檢查采集單元接口、三通測氣口和擬使用的密封圈是否潔凈無損；（氣口表面光潔度、清潔度以及密封圈是否完好無損以及是否嚴(yán)格按照安裝工藝要求進(jìn)行操作，決定著安裝的成敗。）

將密封圈安放在三通測氣口的密封圈槽內(nèi)。密封圈在安放前須涂抹適量的真空硅脂；

將采集單元旋入三通測氣口,扳手必須置于采集器底部的扳口處。

２.抽真空。安裝微水綜合采集單元時(shí)必須事先抽真空。方法如下：

（1）選擇合適的真空泵（含管路和壓力表）抽真空；

（2）將三通的補(bǔ)氣口端接入真空泵；

（3）接通真空泵電源，開始抽真空，待真空度低于30 Pa后繼續(xù)抽30分鐘；

（4）上述抽真空程序反復(fù)3-5次，每次間隔15-20分鐘；

（5）將三通與氣室對(duì)應(yīng)的接口接入氣室。

3.檢漏

采集單元正式接入氣室后1分鐘，關(guān)閉三通上的針型閥。然后對(duì)采集單元及三通各連接處進(jìn)行密封性檢查，尤其是三通與斷路器氣體監(jiān)測口、三通與監(jiān)控儀連接處應(yīng)嚴(yán)格檢漏，發(fā)現(xiàn)有漏氣時(shí)應(yīng)拆下，檢查原因，在排除問題后重新安裝，并再次檢漏，確保密封性完好。

4. 采集單元?dú)埩羲值奶幚?/p>

在完成抽真空和檢漏之后，采集單元和三通內(nèi)部可能還會(huì)殘留微量水分，此時(shí)可將高精度露點(diǎn)儀接入三通的補(bǔ)氣口,打開三通上的針型閥開始檢測殘留水分的含量,若微水值明顯高于氣室內(nèi)的微水值則應(yīng)對(duì)監(jiān)控儀和三通再次進(jìn)行抽真空和檢漏處理直到其微水值穩(wěn)定不再上升為止。

5. 采集單元與被檢測設(shè)備內(nèi)部氣體的動(dòng)態(tài)平衡

采集單元正式接入氣室后，由于氣室內(nèi)SF₆氣體需與新接設(shè)備空腔內(nèi)的氣體逐步達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，采集單元內(nèi)的微水值將出現(xiàn)一個(gè)先上升后下降的變化曲線，并緩慢降低至氣室內(nèi)SF₆氣體的微水值。正常情況下，動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)間約需2-15天左右。

顯示值*終達(dá)到實(shí)際測定值的時(shí)間長短由以下因素決定：

（1）三通與氣室連接管路長短和管路通徑。管路越長，通徑越小，動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)間就越長；

（2）采集單元在安裝前是否長時(shí)間暴露在空氣中，暴露的時(shí)間越長，空氣濕度越大，動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)間就越長；

（3）真空泵及其管路閥門漏氣，抽真空未按上述方法和先后次序進(jìn)行，動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)間就越長；

（4）三通和連接管路有微漏。

近日，國家電網(wǎng)有限公司組織相關(guān)科研機(jī)構(gòu)、高校等單位，完成第1批國產(chǎn)化±1100千伏直流穿墻套管掛網(wǎng)運(yùn)行情況評(píng)估，結(jié)果顯示設(shè)備狀態(tài)良好，運(yùn)行可靠性得到充分驗(yàn)證。本次評(píng)估工作的順利完成，為穩(wěn)步推進(jìn)特高壓直流關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，提供了重要參考。

這批套管由公司牽頭河南平高電氣股份有限公司、中國西電集團(tuán)有限公司等企業(yè)研制，自2019年9月掛網(wǎng)運(yùn)行以來，已在±1100千伏昌吉—古泉特高壓直流輸電工程安全穩(wěn)定運(yùn)行5年以上。此次評(píng)估包括設(shè)備歷年運(yùn)檢數(shù)據(jù)分析、返廠解體、復(fù)裝試驗(yàn)等階段性工作。經(jīng)過電鏡掃描、X射線探傷、微觀分析、絕緣試驗(yàn)、機(jī)械性能試驗(yàn)等技術(shù)手段，評(píng)估組認(rèn)定本批次兩種型式套管的整體及頭部結(jié)構(gòu)、空套內(nèi)腔、電容芯體、導(dǎo)電管、末屏、屏蔽結(jié)構(gòu)及支撐絕緣子等關(guān)鍵部件狀態(tài)良好，各項(xiàng)機(jī)械、電氣性能均滿足技術(shù)規(guī)范要求，套管復(fù)裝后通過了全套出廠試驗(yàn)。

在此次套管返廠解體中，國家電網(wǎng)有限公司直流技術(shù)中心聯(lián)合相關(guān)單位完成了國產(chǎn)樹脂材料運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估等工作，并結(jié)合套管運(yùn)行情況提出了優(yōu)化高場強(qiáng)區(qū)直流電荷放電間隙控制值、改進(jìn)導(dǎo)電密封頭設(shè)計(jì)等措施，對(duì)提升吉泉工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平具有重要意義。

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