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，為直流運檢技術(shù)創(chuàng)新提供了實踐經(jīng)驗。

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換流站的直流系統(tǒng)。對此，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，自主搭建試驗平臺，聯(lián)合山西電力科學研究院及設(shè)備廠家開展真型試驗和仿真分析，論證作業(yè)風險，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停運的情況，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，直流能量可用率提升0.06個百分點，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)員工開展了實操模擬演練，嚴格落實安全防護措施和標準化流程，僅用1小時就完成零磁通電流互感器航插式電子測量單元更換工作，進一步提升了該公司直流控保核心業(yè)務(wù)的自主實施能力。

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、氣體密度等等都會對設(shè)備的運行、人員的安全、電網(wǎng)的可靠帶來直接的影響。因此對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)對設(shè)備監(jiān)測的一個重要的組成部分。有關(guān)部門相繼制定了相關(guān)標準對SF₆氣體質(zhì)量、特別是微水含量進行嚴格控制。電力部推薦標準《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程（DL/T596-1996）》、國家標準《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢驗導(dǎo)則（GB/T 8905-1996）》以及IEEE標準《IEEE Guide for Moisture Measurement and Control in SF₆ Gas-Insulated Equipment（IEEE Std 1125-1993）》對水分的控制均采取水分對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)的費時費力、并且污染環(huán)境的離線測量方式，實時準確的測量SF₆氣體多項指標，為電網(wǎng)的智能建設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。

二、特點（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)立的重點項目，該系列產(chǎn)品采用*新遙測遙感技術(shù)和后臺計算機技術(shù)于一體，外觀小巧,可實現(xiàn)高精度測量、計算機后臺處理、海量的歷史數(shù)據(jù)存儲等功能，適用于各種電壓等級的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，實現(xiàn)無排放、環(huán)保、安全、實時、遠程等先進的動態(tài)監(jiān)控，以滿足電力配網(wǎng)自動化和設(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，補全了國內(nèi)的空白，獲得多項磚利。

功能：

無排放，環(huán)保，經(jīng)濟，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)

實現(xiàn)微水的壓力與溫度補償，使微水數(shù)據(jù)真實可靠

采用具有多種磚利技術(shù)和自校準功能的傳感器

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

采集單元內(nèi)部運用內(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/報警/超壓的動點值

全封閉設(shè)計，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)省維護費用

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、采集單元、后臺軟件及擴展構(gòu)件組成。主機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，同時提供設(shè)備補氣口，采集單元內(nèi)部的采樣池也采用了內(nèi)循環(huán)技術(shù),可實時測量設(shè)備內(nèi)SF₆的微水、壓力和溫度等相關(guān)參數(shù),實現(xiàn)實時顯示及與主機的通訊和數(shù)據(jù)交換。主機在分時提取了各個采集單元的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)上傳至后臺計算機處理，同時可接受后臺的指令，實現(xiàn)實時采樣等動作。

系統(tǒng)主機

系統(tǒng)主機用于現(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)門限輸出報警、閉鎖信號，通過RS485與后臺進行數(shù)據(jù)通信。

圖1    系統(tǒng)主機

采集單元

SF₆采集單元為智能綜合型，內(nèi)部采樣池能在運行中按要求進行循環(huán)，本體通過專用的SF₆閥門連接被監(jiān)控的設(shè)備，同時本體提供一個補氣接口，保持設(shè)備接口不變，采集單元可實時測量設(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)主機或后臺計算機。

圖2  采集單元

后臺軟件

在系統(tǒng)主機分析采集數(shù)據(jù)后，遠程遙控遙測等功能，海量存儲的數(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)實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監(jiān)控中心，真正實現(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，容易學習操作。

3.數(shù)據(jù)歷史查詢、趨勢分析、缺陷信息統(tǒng)計功能

5報警功能

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:

一臺系統(tǒng)主機，六個采集單元，后臺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:

一臺系統(tǒng)主機(可選)，六個采集單元，六個顯示單元，后臺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（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：

測量范圍：-60 ℃～＋20 ℃

測量精度：± 2

報警門限：50~500ppm(可調(diào))

壓力指標：

測量范圍：0.0～0.8MPa 或定制

測量精度：±5％ F.S.

報警門限：0.45 MPa (可調(diào))

閉鎖門限：0.40 MPa (可調(diào))

溫度指標：

測溫范圍：-40 ℃～＋80 ℃

溫度測量精度：± 0.5℃

其它指標：

報警觸點容量：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

雷擊（浪涌）： GB/T17626.5-1999 3級

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氣口。安裝時，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格按照安裝工藝要求進行操作，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。然后對采集單元及三通各連接處進行密封性檢查，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)嚴格檢漏，發(fā)現(xiàn)有漏氣時應(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. 采集單元殘留水分的處理

在完成抽真空和檢漏之后，采集單元和三通內(nèi)部可能還會殘留微量水分，此時可將高精度露點儀接入三通的補氣口,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)對監(jiān)控儀和三通再次進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)的氣體逐步達到動態(tài)平衡，采集單元內(nèi)的微水值將出現(xiàn)一個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，動態(tài)平衡的時間約需2-15天左右。

顯示值*終達到實際測定值的時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，動態(tài)平衡的時間就越長；

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

（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行，動態(tài)平衡的時間就越長；

（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)運行情況評估，結(jié)果顯示設(shè)備狀態(tài)良好，運行可靠性得到充分驗證。本次評估工作的順利完成，為穩(wěn)步推進特高壓直流關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化積累了寶貴經(jīng)驗，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、中國西電集團有限公司等企業(yè)研制，自2019年9月掛網(wǎng)運行以來，已在±1100千伏昌吉—古泉特高壓直流輸電工程安全穩(wěn)定運行5年以上。此次評估包括設(shè)備歷年運檢數(shù)據(jù)分析、返廠解體、復(fù)裝試驗等階段性工作。經(jīng)過電鏡掃描、X射線探傷、微觀分析、絕緣試驗、機械性能試驗等技術(shù)手段，評估組認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，各項機械、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。

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)樹脂材料運行狀態(tài)評估等工作，并結(jié)合套管運行情況提出了優(yōu)化高場強區(qū)直流電荷放電間隙控制值、改進導(dǎo)電密封頭設(shè)計等措施，對提升吉泉工程的安全穩(wěn)定運行水平具有重要意義。

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