一种SF6电气设备的补气装置的制作方法

本实用新型涉及电气设备领域，特别是涉及一种SF6电气设备的补气装置。

背景技术：

SF6气体由于卓越的绝缘和灭弧性能，在电气设备中作为绝缘和灭弧介质得到广泛应用。目前，SF6电气设备大量应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，近年来，SF6电气设备用量进一步增多。SF6气体在电气设备中的作用是灭弧和绝缘，但是，高压电气设备内密度降低(如泄漏等引起)将严重影响SF6高压设备的电气性能，对安全运行造成严重隐患。为了保证SF6电气设备的可靠运行，提高电力系统连续可靠运行能力，就需要及时对SF6电气设备进行补气。即当我们监测或检测时发现某台SF6电气设备的轻微漏气了，而此时又没有停电检修计划，或不能立即停电进行检修，那么我们就得对该台轻微漏气的SF6电气设备进行补气，使其气体密度保持在一定水平，达到安全运行条件，我们就可以不要立即安排停电检修，而能够延长SF6电气设备的可靠连续运行能力，特别是在不能停电的时候还能使设备安全运行。而对SF6电气设备而言，其SF6 气体的密度值关乎SF6电气设备的绝缘或灭弧性能，对SF6气体的密度值水平处理，具有重要意义。对不能立即停电的轻微漏气的SF6电气设备进行补气，目前变电站很多是无人值班的，这就需要人员去现场实施补气，可是由于变电站都是在户外，运行人员频繁去是不切实际的，首先就需要更多的人员、再者去现场需要车辆，这样无疑会增加非常大的运行成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种SF6电气设备的补气装置，实现对SF6电气设备的自动、及时补气，保证SF6电气设备的安全运行同时又可以大大降低运行维护成本。尤其实现在线补气，提高电网可靠工作。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种SF6电气设备的补气装置，所述补气装置包括：

SF6气瓶、连接气管，控制阀、第一压力传感器、温度传感器和控制处理装置；

所述连接气管的一端密封连接于SF6电气设备的补气口上，所述连接气管的另一端密封连接于所述补气装置的充气口上，所述第一压力传感器设置于所述补气口与所述控制阀之间，所述温度传感器用于测量气体温度，所述控制阀设置于所述充气口与所述SF6气瓶之间，所述控制处理装置分别与所述第一压力传感器、所述温度传感器和所述控制阀连接；

所述控制处理装置根据所述第一压力传感器采集的压力值和所述温度传感器采集的温度值，得到SF6电气设备的气体密度值，当所述气体密度值小于第一预设值时，所述控制处理装置控制所述控制阀开启，当所述气体密度值大于第二预设值时，所述控制处理装置控制所述控制阀关闭，所述第二预设值大于所述第一预设值。

可选的，所述补气装置包括：第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于所述SF6气瓶与所述控制阀之间，且所述第二压力传感器与所述控制处理装置连接。

可选的，所述补气装置还包括：流量控制器，所述流量控制器设置于所述 SF6气瓶与所述控制阀之间，所述控制处理装置通过控制所述流量控制器间接控制补气流量。

可选的，所述连接气管含有自封阀。

可选的，所述补气装置还包括：排气机构，所述排气机构设置于所述充气口和所述控制阀之间的气管上，用于排放补气装置内的空气，所述排气机构的压力可调。

可选的，所述排气机构为调节缸，所述调节缸内装有活塞，活塞连接有一个调节杆，调节杆外端装有手轮，通过转动所述手轮带动所述调节杆进而带动所述活塞在所述调节缸内移动，实现空气的排放。

可选的，所述排气机构包括：真空泵、真空阀和安全阀，所述真空泵、所述真空阀和所述安全阀顺次连接，其中，所述安全阀的一端连接于所述充气口和所述控制阀之间的气管上，所述安全阀的另一端连接所述真空阀的一端，所述真空阀的另一端与所述真空泵连接。

可选的，所述补气装置还包括：加热器，所述加热器安装在所述SF6气瓶底部或周围。

可选的，所述补气装置还包括：减压阀，所述减压阀连接在所述SF6气瓶的出气口上。

可选的，所述控制阀为电磁阀或电动控制的阀门。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型可以根据第一压力传感器采集的压力值和温度传感器采集的温度值，得到SF6电气设备的气体密度值，并根据气体密度值与预设值的关系控制控制阀的开启和关闭，无需停电或到现场即可对高压开关设备进行在线补气。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型SF6电气设备的补气装置的结构连接图；

图2为本实用新型控制处理装置与其它结构的连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种SF6电气设备的补气装置，实现对SF6电气设备的自动、及时补气，保证SF6电气设备的安全运行同时又可以大大降低运行维护成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型SF6电气设备的补气装置的结构连接图，如图1所示，所述SF6电气设备的补气装置包括壳体4、SF6气瓶3、连接气管19、控制阀 10、充气口18、第一压力传感器21、第二压力传感器9、第一温度传感器20、第二温度传感器8、控制处理装置25。

所述的连接气管19一端密封连接在SF6电气设备24的补气口上，连接气管19另一端密封连接在补气装置的充气口18上。第一压力传感器21、第二压力传感器9、第一温度传感器20、第二温度传感器8与控制处理装置25相连接。控制处理装置25根据第一压力传感器21和第一温度传感器20的压力值和温度值，以及SF6气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的 20℃压力值，即气体密度值，具体如下：20℃压力值(密度值)的测量主要由压力传感器和温度传感器，经过控制处理装置25，利用SF6气体压力和温度之间关系的数学模型，采用软测量的方法，经过控制处理装置25的运算处理得到SF6气体的密度值。具体的过程是，根据SF6气体密度曲线方程(贝蒂- 布里奇曼方程)求解，该方程是：

其中，ρ为密度，单位是kg/m3，T为温度，单位K(开尔文)，P为绝对压力，单位为MPa。在测量得到温度和压力值以后，利用上述关系式，即可得到密度，ρ的唯一解，即可以知道其相应的20℃压力值(密度值)。

这样可以时时监测SF6电气设备的气体密度值。当SF6电气设备出现漏气时，其气体密度下降到一定值P1时，控制处理装置25就开启控制阀10， SF6气瓶3上的SF6气体就会通过连接气管19补气到SF6电气设备24的内部气室上，当SF6电气设备24的气体密度到达所要求的设定密度值P2时，控制处理装置25就关闭控制阀10，气瓶3上的SF6气体就停止向SF6电气设备 24补气。这样就可以对SF6电气设备24自动实现在线补气，确保SF6电气设备的气体密度处于安全水平之上。第一温度传感器20设置在补气装置上的气路内部，或设置在连接气管19的气路内部，或设置在补气装置上；可以测量气体温度，或在实际工程应用上测量环境温度来等同于气体温度。

本实用新型还设置第二压力传感器9、第二温度传感器8，设置于SF6气瓶3与控制阀10之间，用于采集控制阀后端压力和温度，从而SF6气瓶3的密度。第二温度传感器8设置在补气装置上的气路内部，或设置在补气装置上；同样，可以测量气体温度，或在实际工程应用上测量环境温度来等同于气体温度。

为了更加准确的进行气体流量控制，本实用新型还增设了一个流量控制器 7，流量控制器7与控制处理装置25相连接，可以控制补气的流量，在需要补充气体多时，可以增加流量，而在需要补充气体少量时，可以减少气体流量。

智能式SF6电气设备在线补气装置上的排气机构连接在阀门12上。排气机构设置于充气口和控制阀10之间的气管上，用于排放补气装置内的空气，排气机构的压力可调。

如图1所示，排气机构包括真空泵16、真空阀15、真空度传感器13、安全阀14，实现对连接气管19等内部的空气的排放，确保没有杂质、湿气进入 SF6电气设备24内部。真空度传感器13、安全阀14也可以直接由真空计替代。另外该排气机构也可以为压力可调的排气机构，即可以包括一个调节缸，调节缸内装有活塞，活塞连接有一个调节杆，调节杆外端装有手轮，通过转动手轮带动调节杆进而带动活塞在调节缸内移动，实现对在线补气装置气管等内部的空气的排放。其中，真空阀15也可以不采用；甚至安全阀14也可以省去。

本实用新型提供的补气装置还包括加热器2，加热器2安装在SF6气瓶3 底部，在低温或气体剩余少量时，可以开启加热器2，使SF6气瓶3压力升高，以便气体更加容易补充到设备中，同时也不浪费气体。减压阀5连接在SF6 气瓶3的出气口上，可以控制气体的流量。

本实用新型增设内置电源17，内置电源17可以控制补气装置的运行。装置也可以外部连接电源。过滤芯22设置在连接气管19上，确保补进给SF6 电气设备的气体是干净的。另外也可以在SF6气瓶3出气侧增加过滤芯6。同时连接气管19两端含有自封阀，确保连接气管密封，保证气体干净。智能式 SF6电气设备在线补气装置的壳体4上含有若干轮子1，可以方便移动。壳体上还设置遮雨棚26。

控制阀10为电磁阀、电动控制的阀门。例如可以通过机械手控制的各种阀门。

图2为本实用新型控制处理装置与其它结构的连接图。如图2所示，控制处理装置25分别与第一压力传感器21、第二压力传感器9、第一温度传感器 20、第二温度传感器8、控制阀10、流量控制器7、真空度传感器13、真空泵 16、加热器2连接。

除此之外，控制处理装置25还含有信号通讯单元功能模块和人机界面功能模块，可以与指定的手机或电脑进行相互通讯，运行人员可以通过手机及时掌握补气信息、气瓶气体压力信息、SF6电气设备内部密度值信息。运行人员可以通过手机修改在线补气装置设定的参数。

另外，本实用新型还包括微水传感器，微水传感器与控制处理装置25相连接，可以监测SF6电气设备或在线补气装置的气体微水含量，当含水量超标了，可以报警。还包括分解物传感器，分解物传感器与控制处理装置25相连接，可以监测SF6电气设备或在线补气装置的气体分解物含量，当含量超标了可以报警。控制处理装置25通过显示器(人机界面)就地直接显示露点值(微水含量)、密度值、温度值，同时，通过RS-485等数据通讯方式接入到变电站综合自动化系统中，并远传至无人值班站中心监控站，在变电站当地和远方的中心监控站进行实时监测，实现了SF6电气设备中SF6气体密度和微水的在线监测。

本实用新型的SF6电气设备的补气装置的使用方法如下：

步骤一：开启与真空泵16相连接的阀门12，然后通过开启真空泵16，把连接气管抽真空处理。

步骤二：当连接气管19抽真空处理完成后，关闭阀门12，然后把连接气管19密封连接在SF6电气设备24的补气口23上，开启阀门11。

步骤三：控制处理装置25根据第一压力传感器21和第一温度传感器20 的压力值和温度值，以及SF6气体的压力-温度特性关系进行数据处理，得到相应的20℃压力值(密度值)，时时监测SF6电气设备24的气体密度值。

步骤四：当SF6电气设备出现漏气时，其气体密度下降到一定值P1时，控制处理装置25就开启控制阀10，SF6气瓶3上的SF6气体就会通过连接气管19补气到SF6电气设备24的内部气室上。

步骤五：当SF6电气设备24的气体密度到达所要求的设定密度值P2时，控制处理装置25就关闭控制阀，SF6气瓶上的SF6气体就停止向SF6电气设备补气。这样就可以对SF6电气设备自动实现在线补气，确保SF6电气设备的气体密度处于安全水平之上。

步骤六：运行人员可以通过手机或电脑及时掌握补气信息、气瓶气体压力信息、SF6电气设备内部密度值信息。或运行人员可以通过手机或电脑修改在线补气装置设定的参数。

总之，当SF6电气设备出现漏气时，其气体密度下降到一定值P1时，在线补气装置就给SF6电气设备补气。而当SF6电气设备的气体密度到达所要求的设定密度值P2时，所述补气装置就停止向SF6电气设备补气。如此进行循环反复，这样就可以对SF6电气设备自动实现在线补气，确保SF6电气设备的气体密度处于安全水平之上。

在现场使用时，把SF6气体连接气管19的一端与SF6电气设备24的补气口上相连接，SF6气体连接气管19的另一端与在线补气装置上的阀门11外的设备连接口相连接。

当在线充气工作完毕后，关闭阀门11，同时阀门12也是关闭的，脱开连接气管19就可以。就可以把在线补气装置移动到另外的地方。

通过该实用新型技术应用将产生以下积极的效果：

1)无需停电或到现场即可对高压开关设备的进行在线补气。

2)实现SF6电气设备的在线补气，满足电网自动化和设备状态检修的需要，对提高系统的安全运行和运行管理水平，开展预期诊断和趋势分析，减少无计划停电检修起到重要作用。并推动延长相应SF6电气设备的检修周期，以提高电力系统连续可靠运行能力，可以大大提高电网的安全运行。

3)减少停电时间，提高服务质量。

4)做到有计划停电检修，减少意外需要停电检修事件，这样可以大大降低维修、维护费用。减少电力工作人员的被动工作，做到有计划工作，提高效率，提高主动性，可以节省大量的人力、物力，提高了电网运行效率，因而直接和间接地产生良好的经济效益。

5)保障供电质量，特别是重要时间节点上(如两会期间)可以避免因微水超标而需要停电，具有很好的社会效益。

总之本发明技术可以及时地提高高压开关设备的运行检修周期，同时还可以大量减少使用人工、定检费用，减少以往的停电时间、工作量，减少检修带来的操作及老的工作程序带来的不安全因素，节约人力、物力、财力，达到增产、增效、安全的目的，提高电能质量以及供电的可靠性，从而获得良好的经济效益和社会效益。另外保障供电质量，特别是重要时间节点上(如两会期间) 可以避免因漏气密度下降而需要停电，减少停电时间，提高服务质量，具有重要社会效益。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。