基于电力物联网技术的SF6智能补气装置

国网安徽省电力有限公司检修分公司 吴冬晖 吴 胜 廖 军

SF6气体在电气设备中起到灭弧和绝缘作用，如果高压电气设备内发生SF6气体密度降低时，会对SF6高压设备的电气性能造成严重影响，继而对设备的安全运行埋下隐患。对此本文提出一种智能式SF6电气设备在线补气装置，该装置可应用于变电站电磁干扰环境大的场合，对运行中的SF6电气设备进行在线自动补气，在确保SF6电气设备能稳定运行的同时，又大大降低了电力公司日常的运行维护成本。

SF6气体由于卓越的绝缘和灭弧性能，广泛应用在高压断路器以及GIS组合电器等高压电气设备中。如果电气设备内SF6气体密度减小（如发生泄露等情况），会对SF6高压设备的电气性能产生严重影响，对电网安全运行造成严重隐患。为进一步确保SF6电气设备的稳定运行，提升电力系统安全性，当发现SF6气体密度下降时，则需要及时对SF6电气设备进行补气作业。

传统的补气工作一般是发现密度降低后，检修人员人工对该设备进行补气工作。传统人工对SF6电气设备补气工作中，存在以下问题：（1）人员面对SF6气体风险；（2）增加非计划性工作；（3）设备漏气补气不及时；（4）运维成本高。

1 智能补气装置原理

装置将气管的一端与SF6电气设备的补气口密封连接，另一端与充气装置的自封阀密封连接。若SF6电气设备发生漏气情况时，当气体密度降低到低阈值P1时，则立即开启电磁阀，气瓶中的SF6气体则沿着气管补充至SF6电气设备的内部气室，当SF6电气设备的气体密度达到高阈值P2时，即关闭电磁阀，气瓶则会切断对SF6电气设备的补气工作，智能补气装置的现场应用如图1所示。此时即完成了SF6电气设备的自动在线补气过程，保障SF6电气设备的气体密度达到安全标准以上。

图1 智能补气装置现场应用

智能补气装置通过可调密度继电器实时监测气室内部的密度信息，同时通过温度传感器采集到的温度信息，共同判断当前气体密度的变化过程，一旦达到启动值，就会控制电磁阀开启补气工作，原理图如图2所示。与此同时，信号处理单元将现场的密度信息实时传送到云端服务器以及智能终端，保证运维人员及时了解现场实际。

图2 信号处理单元原理图

2 智能补气装置创新点

智能补气装置具有以下5个创新点：全过程监测、提高可靠性、新密度继电器、智能监控、持续可靠工作。

（1）装置对长周期运行的SF6电气设备进行实时在线监测，根据设备内部气体密度变化，进行及时补气，预防和消除安全隐患。

（2）智能在线补气可以提高系统安全稳定运行，在无计划停电检修时具有重大作用，同时可以延长对应SF6电气设备的检修周期，进一步提升了设备的稳定性。

（3）研发一种基于电力物联网技术的在线补气装置专用的宽密度范围的密度继电器，该密度继电器可以对各种气体密度值的电气设备规格进行补气，很好的解决了在线补气装置的机电连锁关键技术问题。

（4）研制一种基于电力物联网云平台的web或APP方式的智能监控系统，可以与指定的手机或电脑进行相互通讯，运维人员能够从手机实时了解补气状况、SF6电气设备内部密度数据、气瓶内部气体密度状态。

（5）基于电力物联网技术的在线补气装置还配有一定容量的备用电池，当设备供电发生故障导致供电中断时，备用蓄电池无缝启动，为补气装置提供可靠的电力供应。同时装置还配有称重、加热等辅助装置，实时显示气瓶内部剩余气量，并且加热装置保证了在线补气时的补气效率。

3 智能补气装置的意义

（1）由于本装置采用机械原理实现在线充气，不怕电磁场干扰，即在强电磁场的变电站场合下，可实现对SF6电气设备的在线补气，并且无需停电或到现场操作，大大提高可靠性。

（2）实现SF6电气设备的在线补气，减少无计划停电检修，满足电网自动化和设备状态检修的需要，并同时延长相应SF6电气设备的检修周期，大大提高电网的连续可靠运行的能力，提高运行效益，提升服务质量。

（3）对于有计划停电检修，减少意外需要停电检修事件，同时能够节约维修、维护费用。避免运维人员的被动工作，做到有计划、有效率、积极主动地完成工作，从而节省大量的人力、物力，直接和间接地形成良好的经济效益。

（4）保证供电质量，同时避免在特殊用电时期需要紧急停电的情形，具有很好的社会效益。

结束语：本智能补气装置可以延长高压开关设备的运行检修周期，并且还能大大降低人工、定检等费用，缩短以往的停电时间、工作量，同时可避免传统补气操作中存在的不安全因素，很好的节省人力、物力、财力，达到增产、增效、安全的目的。在保证供电质量的同时，又避免因SF6电气设备气体密度下降而造成的不必要停电检修，提高了供电可靠性，具有重要社会效益。