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近日，由南方電網(wǎng)公司牽頭，南網(wǎng)科研院、南網(wǎng)超高壓公司、中國電氣裝備集團所屬西開電氣公司、西安交通大學(xué)等單位共同研發(fā)的第1臺±550千伏直流GIS(氣體絕緣全封閉組合電器)在金中直流±500千伏桂中換流站成功投運。這是該裝備在世界上的第1次實現(xiàn)工程應(yīng)用，標(biāo)志著全國產(chǎn)±550千伏直流GIS優(yōu)良入實用化階段，補全了我國在高壓直流封閉式開關(guān)設(shè)備領(lǐng)域的*。
直流GIS是海上風(fēng)電平臺與陸上換流站集約化建設(shè)的關(guān)鍵電氣設(shè)備，與敞開式直流開關(guān)設(shè)備相比，可減小直流場空間70%—90%，減小海上平臺尺寸10%，大幅降低深遠(yuǎn)海風(fēng)電開發(fā)建設(shè)及運維成本。
在此背景下，南方電網(wǎng)公司立項“±550千伏直流GIS關(guān)鍵技術(shù)、裝備研發(fā)及工程應(yīng)用"項目，入選國家能源局“十四五"能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃實施監(jiān)測依托項目。牽頭組建產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新技術(shù)團隊，歷經(jīng)5年持續(xù)攻關(guān)，編制5項IEC、國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并以此為基礎(chǔ)研發(fā)了國內(nèi)第1臺±550千伏直流GIS樣機，其核心參數(shù)均高于國外產(chǎn)品，行業(yè)鑒定為優(yōu)良，標(biāo)志著我國已具備超高壓直流封閉式開關(guān)設(shè)備“仿真—設(shè)計—制造—試驗—工程驗證"全鏈條自主研發(fā)能力。
一、用途及型號說明（LYLH-12Y-54新型電力設(shè)備“六氟化硫氣體回收裝置"可靠解決了測試者的各種需求）
SF6氣體作為一種絕緣氣體，具有無毒、不可燃，以及良好的絕緣特性，其絕緣強度大大高于傳統(tǒng)的絕緣氣體，并具有良好的滅弧性，因此廣泛應(yīng)用于SF6電器。由于SF6氣體價格昂貴，且在電弧、電火花和電暈放電的作用下，會分解產(chǎn)生有毒成份。因此SF6電器設(shè)備應(yīng)用時需要將SF6氣體回收。本裝置就是為了制造和維修SF6電器設(shè)備時，回收和充加SF6氣體的一種專用設(shè)備。
二、主要技術(shù)參數(shù)（LYLH-12Y-54新型電力設(shè)備“六氟化硫氣體回收裝置"可靠解決了測試者的各種需求）
1、回收
回收初壓力≤0.8MPa
回收終壓力≤5KPa
回收時間：對初壓力0.8MPa的1 m3 SF6氣體容積，回收至終壓力5KPa，回收時間小于2小時。
2、充氣
對初壓力為133Pa的1 m3 SF6氣體容積充至0.8MPa，充氣時間小于0.8小時。
3、抽真空
裝置極限真空度小于等于10 Pa
對初壓力為0.1MPa的1 m3 SF6氣體容積抽真空至133Pa所需時間小于1.0小時。
4、貯存
貯存容器容積0.15m3
名義液態(tài)貯存量200kg
*高貯存壓力3.8 MPa
5、凈化
對含水量1000PPM（體積比）以下的SF6氣體，經(jīng)本裝置一次回收凈化后，水份小于60PPM（重量比），油份小于10PPM（重量比）
6、年泄漏率≤1%名義儲存量
7、噪聲≤75dB(A)聲壓級
8、工作環(huán)境溫度 -10°—40℃
9、功率≤8KW
10、電源：交流三相五線制 50HZ 380V±10%
11、重量約800kg
12、外形尺寸（長×寬×高）：1900×1100×1600
三、工作原理和結(jié)構(gòu)特征（LYLH-12Y-54新型電力設(shè)備“六氟化硫氣體回收裝置"可靠解決了測試者的各種需求）
LYLH-12Y-54 型SF6氣體回收充放裝置具有回收、充放、凈化、抽真空、貯存、灌瓶等綜合性功能，系統(tǒng)比較*，參見附錄一系統(tǒng)圖。各功能的串聯(lián)或切換主要通過操作集中于面板一側(cè)的電控箱和球閥來完成。
回收裝置的基本工作原理是采用冷凍液化法。在回收時，利用壓縮機的抽吸性和壓縮性把SF6電器設(shè)備內(nèi)一定壓力的SF6氣體吸入壓縮機，并壓縮至某一較高的壓力。同時利用R22制冷劑的低蒸發(fā)溫度特性，將較高溫度的SF6氣體冷卻至冷凝溫度進行液化、貯存。這樣連續(xù)抽吸至SF6壓縮機串聯(lián)運行，直至達(dá)到回收終壓力。
在充放時，首先利用本裝置的真空泵對SF6電器設(shè)備（或鋼瓶）和連接管路進行抽真空，然后直接利用壓差或利用壓縮機的抽吸性并造成一定的壓差將裝置貯存容器內(nèi)的SF6充入SF6電器設(shè)備，直至達(dá)到所需的工作壓力。在需灌瓶時則同時利用如前所述的R22制冷劑的特性，將液化的SF6直接灌入鋼瓶。
凈化功能是在完成上述回收、充放功能時同步完成的。
系統(tǒng)中設(shè)置了三只油分離器，分別安裝在真空泵出口一只及壓縮機的出口二只，以有效去除SF6氣體所帶的油份。
系統(tǒng)回路中設(shè)置了干燥過濾器，以保證進入貯存容器的SF6的純度并有效去除水份。過濾器帶有加熱再生裝置，可在抽真空下加熱再生，分子篩從而能反復(fù)使用。
系統(tǒng)中設(shè)有可靠的安全保護裝置，高壓壓力控制器安裝在SF6壓縮機排氣口，一旦排氣壓力超過限定值它會自動停止壓縮機的工作，待壓力下降后再重新啟動壓縮機；安全閥安裝在貯存容器上一旦超壓安全閥自動打開排放氣體，壓力下降后自動關(guān)閉。
另外，系統(tǒng)中還設(shè)置了監(jiān)視儀表和控制儀表共七只，其中真空計一只，安裝在裝置回收進氣口，并在真空計前裝置了DN8閥門，需要觀察時打開即可；壓力表六只，分別安裝在回收進氣口、SF6壓縮機排氣口、冷凍壓縮機吸排氣口和貯存容器上；冷凍系統(tǒng)上設(shè)置了一只溫度計，利用溫包感應(yīng)SF6液體溫度。
系統(tǒng)中真空泵的進口處裝有電磁真空帶充氣閥，并與真空泵接在同一個電源上，當(dāng)泵停止工作時，閥能自動將真空系統(tǒng)封閉，并將大氣通過泵的進口充入泵腔，從而避免泵油逆流污染真空系統(tǒng)。
系統(tǒng)中的冷凍系統(tǒng)由高低壓壓力控制器整定冷凍壓縮機的進出口壓力。一旦超出限值范圍將自行切斷冷凍壓縮機的工作，低壓斷開時待壓力回升或高壓斷開時，待壓力回落后，再重新啟動壓縮機。
總體結(jié)構(gòu)，該裝置采用手推移動式，可適應(yīng)室內(nèi)外正常環(huán)境條件下使用。本裝置系統(tǒng)比較復(fù)雜，由真空泵、SF6壓縮機、冷凍系統(tǒng)、貯存容器、管路、各種閥門、儀表及其他附件組成。
電控箱、操作閥門和監(jiān)視儀表全部集中于一側(cè)面板且有流程指示，因而使用時方便明了。
四、開機前的工作（LYLH-12Y-54新型電力設(shè)備“六氟化硫氣體回收裝置"可靠解決了測試者的各種需求）
1、注意要點
開機前請注意如下幾點：
管路連接要保證連接處的密封性。
由于本裝置出廠時已抽真空，但建議開機時先對本裝置抽真空，方法見第五節(jié)有關(guān)內(nèi)容。在開機使用后，一般應(yīng)在貯存容器和管路內(nèi)留少量SF6氣體，否則開機時建議重新抽真空。
2、管路連接
用戶在使用前，首先應(yīng)將隨機發(fā)送的橡膠軟管根據(jù)功能的需要連接好，為盡可能減小管路損失，管路應(yīng)盡量短。
回收：電器設(shè)備——橡膠軟管——回收進氣口
充放：電器設(shè)備——橡膠軟管——充放出氣（液）口
電器設(shè)備SF6回收灌瓶需二根軟管：
電器設(shè)備——橡膠軟管——回收進氣口
鋼瓶——橡膠軟管——充放出氣（液）口
貯存容器內(nèi)SF6灌瓶：
鋼瓶——橡膠軟管——充放出氣（液）口
設(shè)備除了回收進氣口、充放出氣（液）口之外，還有一個排放大氣口，它的接口用戶可根據(jù)需要決定是否配接管路。
3、油位檢查
回收裝置中壓縮機采用N46（25#）冷凍機油作為潤滑劑，真空泵采用高速真空泵油作為潤滑劑，開機前應(yīng)先檢查油位。如果油位太低或太高，應(yīng)加油或放油至油標(biāo)視鏡中心位置，在運行中也應(yīng)注意定期檢查實際油位線，不應(yīng)低于中心線太多。N46號冷凍機油，原則上使用期一年，到期需調(diào)換機油，用油量見第2節(jié)有關(guān)內(nèi)容，換油方法見第六節(jié)有關(guān)內(nèi)容。
4、冷凍系統(tǒng)檢查
冷凍系統(tǒng)采用R22為制冷劑，壓縮機為全封閉活塞式壓縮機，需要時則添加制冷劑。開機前還應(yīng)檢查線路有無損傷，接頭有否松動，風(fēng)機是否正常等等。
5、電源連接
本裝置的供電電源為三相交流50HZ 380V±10%，總功率≤8KW。裝置的電器控制元件全部集中在電控箱內(nèi)，電器線路圖可參見附錄五電器原理圖、附錄六電控箱元件布置圖。因按鈕、開關(guān)及指示燈安裝在電控箱的門上，故在正常工作狀態(tài)下電控箱不用打開，見附錄七電控箱操作面板圖，只須將放在回收裝置貯存容器邊上的動力電纜線插頭與適當(dāng)?shù)碾娫催B接。在本節(jié)上述幾項開機前的工作均已完成的情況下方可開啟電控箱電源開關(guān)，進入工作狀態(tài)，此時需按第五節(jié)的說明進行操作。
電器線路中設(shè)有斷相與相序保護繼電器，可手動調(diào)正電源相序。電控箱上方設(shè)有積時儀，無論是真空泵或SF6壓縮機或泵機同時開，它均會自動記時。
五、操作說明及注意事項（LYLH-12Y-54新型電力設(shè)備“六氟化硫氣體回收裝置"可靠解決了測試者的各種需求）
進入工作狀態(tài)的操作應(yīng)是在完成第四節(jié)有關(guān)內(nèi)容的工作后才能進行。
本裝置具有抽真空、回收貯存、充放、灌瓶、凈化干燥五個基本功能及相應(yīng)的組合功能，下面按各功能分別說明其操作，參見附錄四操作面板流程圖，操作時應(yīng)注意按先后順序進行。
閥門在下述開機時均假設(shè)處于關(guān)閉狀態(tài)。
1、抽真空
指將裝置或系統(tǒng)從一個大氣壓抽至本裝置極限真空度或認(rèn)定的真空度。
注意點：
開真空泵抽真空之前，根據(jù)需要決定是否連接管路排放至室外。
開真空泵抽真空之前，必須保證被抽裝置或系統(tǒng)壓力為零表壓或以下。
凡需要觀察真空度時，打開V10閥門，觀察完畢后隨時關(guān)閉V10閥門。
真空保持狀態(tài)下請不要啟動SF6壓縮機。
當(dāng)開機使用或裝置處于通大氣狀態(tài)時應(yīng)先對裝置本身抽真空，操作方法見下表①
當(dāng)需要回收時，應(yīng)先對連接管路抽真空（與軟管連接的電器設(shè)備出口處閥門此時應(yīng)關(guān)閉），操作方法見下表②
當(dāng)需灌瓶時，操作方法同上，見下表③
抽真空 | 開機 | 停機 |
①裝置本身 | 開真空泵、V8、V2、V3、V5。V 6。V9 | 關(guān)V8、真空泵、 V2、V3、V5。V 6。V9 |
②回收管路 | 開真空泵、V8、 V1 | 關(guān)V8、真空泵、V1 |
③電器設(shè)備 充放管路 鋼瓶 | 開真空泵、V8、 V4 | 關(guān)V8、真空泵、V4 |
2、回收貯存
指將電器設(shè)備中SF6氣體回收至裝置貯存容器內(nèi)貯存，一般從回收初壓力回收至本裝置回收終壓力或認(rèn)定的回收終壓力。
管路連接后，首先應(yīng)確定是否需對裝置或管路抽真空，判斷和操作方法見本節(jié)1，抽真空有關(guān)內(nèi)容。
根據(jù)回收當(dāng)時環(huán)境溫度和回收氣體量多少提前半至一小時啟動冷凍壓縮機，直至回收結(jié)束。
回收初始，回收初壓力較高時，開V1、半開V2 、V3、SF6壓縮機。
開機后應(yīng)注意觀察SF6壓縮機的排氣壓力表，壓力指示值應(yīng)小于2.0MPa，壓縮機出口端接點壓力控制器，若指示值達(dá)到限定值2.0MPa，壓力控制器能自動切斷壓縮機的運行，待壓力下降并穩(wěn)定后，重新啟動壓縮機。所以當(dāng)排氣壓力上升過快時，可適當(dāng)調(diào)節(jié)壓縮機進氣口V2閥門開啟的大小來控制。
回收過程中應(yīng)通過視鏡玻璃注意觀察貯存容器內(nèi)液面情況，*高液位不可超過視鏡2/3處。如需儲存至下方大儲罐則開啟閥門V6 ,待冷凍罐液態(tài)六氟化硫*進入大儲罐及時關(guān)閉V6 。
反復(fù)回收達(dá)到回收終壓力或預(yù)定值時，回收工作結(jié)束。
關(guān)冷凍壓縮機，關(guān) V3、SF6壓縮機、V2、V1。
3、充放
指將貯存于裝置貯存容器內(nèi)的SF6充至電器設(shè)備直至達(dá)到所需的工作壓力。
管路連接后首先應(yīng)確定是否需對電器設(shè)備及管路抽真空，判斷和操作方法見本節(jié)1抽真空有關(guān)內(nèi)容。
當(dāng)貯存容器壓力較高時，開V6 V7，直接向電器設(shè)備充氣，可觀察儲罐壓力表值。
當(dāng)貯存容器壓力降低后，無法直接向電器設(shè)備充氣，在V1處外接氣源通過V1、V4直接向電器設(shè)備充氣；或外接氣源壓力較低時也利用壓縮機將外接氣源的SF6充至電器設(shè)備內(nèi)，這時關(guān)V4，開V1、V2、V3、SF6壓縮機、V7，直至達(dá)到所需的工作壓力。
停機應(yīng)將系統(tǒng)內(nèi)的SF6用壓縮機收至貯存容器內(nèi)，直至吸氣口壓力為零表壓，關(guān)SF6壓縮機及有關(guān)閥門。
4、灌瓶
灌瓶是指直接將電器設(shè)備內(nèi)的SF6回收充入鋼瓶。
管路連接后，首先應(yīng)確定是否需抽真空，回收管路和鋼瓶連接管路可一起抽。
提前開冷凍壓縮機。
開V1、V2、SF6壓縮機、V3、V7、鋼瓶閥門,進行罐瓶。
灌瓶過程中，注意SF6壓縮機排氣壓力，若接近1.9MPa，應(yīng)進行切換操作，以放出鋼瓶上部高壓氣體，使其進入低壓的容器內(nèi)。
切換操作：關(guān)V1、V7、迅速半開 V4，約1~2分鐘，操作者自行掌握。恢復(fù)充液時關(guān)V4，開V1并迅速開V7，可反復(fù)切換，直至鋼瓶充滿。
鋼瓶充滿后，關(guān)V1、V7、鋼瓶閥門。利用壓縮機將管路內(nèi)存有液體抽盡，直至回收初壓力表達(dá)到零表壓。關(guān)SF6壓縮機、冷卻器、冷凍壓縮機及有關(guān)閥門。
注：罐瓶指貯液罐內(nèi)已有一定量的SF6液體，可隨時觀察液位指示。
5、凈化、干燥
指裝置在不降低原氣體的純度情況下，對SF6氣體中所含有的固體雜質(zhì)、油份、水份加以去除，從而保證進入電器設(shè)備的SF6氣體的純度。一般的凈化干燥隨回收貯存和充放過程 同步完成，自循環(huán)凈化方法如下：
貯液罐內(nèi)SF6自循環(huán)時，開冷凍壓縮機、V6、V5、SF6壓縮機、V3。若SF6壓縮機排氣壓力太高可調(diào)節(jié)V5閥門開啟大小，以便氣體正常循環(huán)。
自循環(huán)結(jié)束時，關(guān)V6、V5、SF6壓縮機、V3、冷凍壓縮機等。
由南方電網(wǎng)公司牽頭，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院、南方電網(wǎng)超高壓公司、中國電氣裝備集團所屬西開電氣公司、西安交通大學(xué)等單位共同研發(fā)的第1臺±550千伏直流GIS在金中直流±500千伏桂中換流站成功投運，這也是該裝備第1次工程應(yīng)用，標(biāo)志著全國產(chǎn)±550千伏直流GIS已優(yōu)良入實用化階段，補全了我國在高壓直流封閉式開關(guān)設(shè)備領(lǐng)域的*。
直流GIS是海上風(fēng)電平臺與陸上換流站集約化建設(shè)的關(guān)鍵電氣設(shè)備，與敞開式直流開關(guān)設(shè)備相比，可減小直流場空間70%~90%，減小海上平臺尺寸10%，大幅降低深遠(yuǎn)海風(fēng)電開發(fā)建設(shè)及運維成本。
在此背景下，南方電網(wǎng)公司立項“±550千伏直流GIS關(guān)鍵技術(shù)、裝備研發(fā)及工程應(yīng)用"項目，入選國家能源局“十四五"能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃實施監(jiān)測依托項目。牽頭組建產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新技術(shù)團隊，歷經(jīng)五年持續(xù)攻關(guān)，突破±550千伏直流電壓下絕緣失效機理，開發(fā)直流絕緣材料專用配方體系，建立直流GIS結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則，提出長期帶電試驗技術(shù)，制定5項IEC、國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)出國內(nèi)第1臺±550千伏直流GIS樣機，核心參數(shù)均高于國外產(chǎn)品，行業(yè)鑒定認(rèn)為整體技術(shù)達(dá)到優(yōu)良水平。
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