六氟化硫充气接口模拟装置的研制与应用

林绮思，吴 涛，李 韬，钟国超，林淑凡，饶嘉昌，陈丽媛

（广东电网责任有限公司惠州供电局，广东 惠州516000）

1 研制背景

进行六氟化硫气体试验是化学试验专业一项常规的试验工作。正常工作时，当试验人员把试验接头接入到设备的充气口时，里面的顶压阀会被顶下，六氟化硫气体会沿着管路进入到仪器内进行试验。当试验人员把试验接头拆下时，顶压阀会自动回弹，气体不再释放。但充气口顶压阀会出现无法恢复原位的情况，一旦出现这种情况，可能会导致气体大量泄漏，将可能造成开关闭锁，继而线路的紧急停运，严重影响电网的稳定运行。为避免这种情况的发生，试验人员必须在尽可能短的时间里，将充气口处理得当，防止气体大量泄漏，再进行进一步的处理。

由于实际出现顶压阀无法回弹，导致气体泄漏的现场培训难度大、危险性高，目前作业指导书中对出现六氟化硫设备充气接口漏气所有有关的技能培训内容都无法模拟，因此很少实际开展六氟化硫设备充气接口漏气的培训工作，培训多以理论为主，现场动手能力薄弱。

2 研发需求分析

随着电网系统的不断扩大，六氟化硫气体设备成为了电网运行中不可或缺的组成部分，但在实际操作中往往存在一定的操作风险，因此在操作前期需要对化学试验人员进行多方面的技术培训。目前的培训现状是只停留在理论基础上，而对于常常出现的容易引致气体泄漏风险的情况无法进行实操培训。

本文提出的装置是实操培训工作研制的，装置主要针对充气口顶压阀无法恢复原位的操作进行设计，目前六氟化硫气体设备使用频率极高，在省网中的使用范围广度大，装置的研制与应用将能有效提高化学试验人员的培训效果，从根本上降低实操时由于误操作对设备造成的损害，降低工作中的安全风险，提高设备的使用寿命，因此装置的市场需求十分巨大。

3 技术研制方案

3.1 技术设计思路

由于六氟化硫气体设备自身的特殊性及使用安全规范，为了保证设备运行的可靠性和安全性，惠州供电局成立了专门研究小组，通过对六氟化硫设备尤其充气接口的深入调研，研究出一种六氟化硫充气接口模拟装置。为了提高工作安全性及工作效能，本装置的研发设计必须满足以下条件：①装置需设有带压气瓶，能模拟真实情况下出气口压力情况；②装置需要配有多型号的六氟化硫充气接口，能根据实际设备进行不同厂家型号接口的配对；③装置需设故障机构，能够真实模拟六氟化硫充气接口的顶压阀随机无法回弹的现象。

3.2 装置技术原理

为了真实还原操作人员在取气后顶压阀无法正常复位的情况，本项目研制一套六氟化硫充气接口模拟装置。该装置为一台移动式手推车，车上配有多个型号充气接口，接口能覆盖并适应不同厂家型号的接口，方便现场不同设备的对接使用。装置设为气路部分以及电路部分，再把两部分组合到一起，装在一个可移动的拉杆箱内，方便移动。六氟化硫充气接口模拟装置外部设计如图1 所示。

图1 六氟化硫充气接口模拟装置外部设计图

3.2.1 气路部分

气路部分由气瓶、减压阀、电磁阀、气管以及取气接头组成。气瓶压力为9 MPa，通过钢管连接至减压阀，减压阀可把压力调至成真实设备的压力。减压阀再通过管路连接至电磁阀，电磁阀可控制气路的通断，最后电磁阀通过管路连接至充气接口。

3.2.2 电路部分

电路部分由电源、单片机、继电器以及接近开关传感器组成。电源控制整个设备的开关。当试验接头在充气口上装拆时，充气接口上的接近开关传感器可以产生信号传输到单片机，单片机内设有程序，进而通过继电器随机控制电磁阀的开关，从而控制气路的通断，来模拟顶压阀随机无法回弹的情况。

装置通过使用无毒气体（空气）代替六氟化硫气体，保证培训工作的安全开展，并利用带压钢瓶，使出气口具有一定压力，模拟出真实情况下的出气口气体压力情况。而顶压阀不复位的技术原理是利用一个故障机构，真实模拟了充气接口取出后顶压阀不复位的情况。顶压阀后方设有调节阀开关，当出现不复位情况后，操作人员能通过调节阀开关的拧紧操作，防止大面积的气体泄漏。

3.3 装置技术特性

装置的充气口处设有接近开关，当试验接头接入充气口，其中的电磁阀会打开，气体可沿管路进入仪器内；装置设有故障机构，当试验接头从充气口拆下时，能真实随机模拟顶压阀不复位造成气体泄露的情况；装置加设了调节阀开关，能让操作人员在气体泄漏后及时做出补救动作，防止大面积的气体泄漏，提高现场突发情况的处理意识；装置是带有气瓶的，能模拟工作现场设备的出气口压力情况。

4 技术创新

本装置在设计上充分考虑到六氟化硫气体设备实际运行情况及设备的特殊性能，对装置进行了高度仿真的设计，装置的研发与使用经过惠州供电局多次提出的多种方案后选择最优方案后，通过反复测试与实践，最终设计出性能优良的装置，其创新手段包括以下几方面：①装置设有故障机构，能真实模拟顶压阀不复位情况，让操作人员通过模拟装置便能接触到此类故障发生，提高安全操作及事故预防意识；②顶压阀后方加设的调节阀开关，能让操作人员在气体泄漏后及时做出补救动作，防止大面积的气体泄漏，提高现场突发情况的处理意识；③装置使用无毒气体（空气）代替六氟化硫气体，保证工作人员的人身安全；④装置设计为移动式手推车，方便培训工作随时随地的进行；⑤装置设有多个型号的接口，能根据实际设备进行不同厂家型号接口的配对；⑥装置设置了带压钢瓶，能模拟真实情况下的出气口压力情况。

5 应用效能

本装置能模拟化学试验人员日常进行现场六氟化硫气体试验以及取六氟化硫气体的工作，让检修人员进行补充六氟化硫气体试验的培训，全面培训学员的技能。通过在惠州局进行的试运行，得到了化学实验班使用人员的一致好评，大大提高了操作人员的操作水平，该装置可以推广至各技能培训基地供化学试验人员及检修人员的实操培训和考核使用。

6 实现效益

6.1 经济效益高

目前对于六氟化硫气体设备的使用，存在着因操作不熟练导致的在实操时发生多起气体泄漏事故及设备损坏情况，企业人力成本及设备成本增加。通过本成果的应用，降低了实操中由于操作等不熟练造成的设备损坏或气体泄漏风险，提高了企业的经济效益，也符合安全用电的标准，使用效能高，也能作为检修人员考核使用，为企业节省更多人力成本，供电可靠性得到提升，用户满意度自然也得到提高，具有很强的推广性。

6.2 安全效益好

本次研制的六氟化硫充气接口模拟装置是在充分考虑六氟化硫电气设备运行特性及运行时存在的真实情况下设计的，通过项目的实施，大大提高了处理六氟化硫设备充气接口漏气技能培训工作的培训效果，该六氟化硫充气接口模拟装置真实模拟顶压阀无法回弹的状态，填补了目前该技能没有实操可能性的空白，有助于减少六氟化硫设备顶压阀无法回弹导致设备漏气，进而跳闸情况的出现。装置操作方便简单，使运维人员的专业管理水平得到同步提高。

7 总结

现存的充六氟化硫气体设备中，有超过80%的充气口都采用顶压阀。按照目前充气口顶压阀无法复位情况发生的概率计算，本成果的研发与应用将能从根本上提高80%的操作效能，降低后期维护的成本。本项目设计的装置符合国家产业政策，提高了电力行业的培训工作效率与安全性，从而创造了极大的社会效益，同时也让技术操作人员具有更全面化的技能培训机会，为企业提供更专业的技术，具有很强的推广性。