CN108730761A - 电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置，包含第一储气罐、第二储气罐、第一换热器、第二换热器、第一流量计、第二流量计、气体混合单元、真空泵、电气控制单元、多个控制阀和管道，控制阀对应设置于管道上，用于开启或关闭管道；上述设备通过管道连接；第一流量计检测流经的含氟类气体的流量；第二流量计用于测量流经的混入的气体的流量；气体混合单元用于混合所述含氟类气体和所述混入的气体；真空泵与电气设备气室通过管道连接；电气控制单元通过控制上述设备、控制阀电连接的开启和关闭，并获取所述第一流量计、第二流量计、电气设备的密度继电器的数据，实现对电气设备绝缘用含氟类混合气体的维护。

Description

电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置

技术领域

本发明属于电气设备维护领域，尤其涉及一种电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置。

背景技术

目前应用在电气领域的主要绝缘气体为六氟化硫(SF6)，不过由于SF6是《京都议定书》规定的被禁止排放的6种温室气体之一，近年来电气行业一直在寻找SF6气体的替代气体。目前含氟类混合气体在电气领域的使用已获得突破。含氟类混合气体作为一个全新的研究领域，行业内暂时并无相关的标准来定义这种混合气体，目前主流的含氟类混合气体以美国3M公司Novec系列人造气体同氮气、二氧化碳等的混合物为主。

含氟类气体在电气设备中大量使用后在现场不可避免的会出现漏气、微水含量超标等质量问题，此时就需要一种设备能快速高效的在现场对气体进行处理，该设备将会成为确保变电站安全运行的重要装置。现有技术中的电气设备含氟类气体维护装置成本高、效率低、功能单一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中的电气设备含氟类气体维护装置成本高、操作复杂、效率低、功能单一的缺陷，提供一种电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：一种电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置，包含第一储气罐、第二储气罐、第一换热器、第二换热器、第一流量计、第二流量计、气体混合单元、真空泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、电气控制单元；

所述第一储气罐与所述第一换热器通过所述第一管道连接，用于存储含氟类液化气体；

所述第一控制阀设置于所述第一管道上，用于开启或关闭所述第一管道；

所述第二储气罐与所述第二换热器通过所述第二管道连接，用于存储混入的液化气体；

所述第二控制阀设置于所述第二管道上，用于开启或关闭所述第二管道；

所述第一换热器与所述气体混合单元通过所述第三管道连接；

所述第一流量计设置于所述第三管道上，用于测量流经的含氟类气体的流量；

所述第二换热器与所述气体混合单元通过所述第四管道连接；

所述第二流量计设置于所述第四管道上，用于测量流经的混入的气体的流量；

所述气体混合单元与所述真空泵通过所述第五管道连接，用于混合所述含氟类气体和所述混入的气体；

所述第三控制阀设置于所述第五管道上，用于开启或关闭所述第五管道；

所述真空泵与电气设备气室通过所述第六管道连接；

所述第四控制阀设置于所述第六管道上，用于开启或关闭所述第六管道；

所述电气控制单元分别与所述第一换热器、第二换热器、第一流量计、第二流量计、真空泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、电气设备的密度继电器电连接，用于分别控制第一换热器、第二换热器、第一流量计、第二流量计、真空泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀的开启或关闭，并获取所述第一流量计、第二流量计、电气设备的密度继电器的数据。

较佳地，所述电气控制单元还控制第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀在开启状态下的流速。

较佳地，所述混入的液化气体包含液态二氧化碳或液态氮气。

较佳地，所述含氟类混合气体现场维护装置还包含色谱分析仪、第七管道、第五控制阀，所述色谱分析仪与所述真空泵通过所述第七管道连接，用于分析混合气体中各种气体的比例，所述第五控制阀设置于所述第七管道上，用于开启或关闭所述第七管道；

所述电气控制单元与所述色谱分析仪、第五控制阀电连接，用于开启或关闭所述色谱分析仪、第五控制阀，并控制第五控制阀在开启状态下的流速，并获取所述色谱分析仪的数据。

较佳地，所述气体混合单元包含搅拌装置，用于在气体混合过程中进行搅拌；所述电气控制单元与所述搅拌装置电连接，用于开启或关闭所述搅拌装置。

较佳地，所述含氟类混合气体现场维护装置还包含气体干燥与杂质处理单元、压缩机、冷凝机、第八管道、第九管道、第十管道、第十一管道、第十二管道、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀；

所述气体干燥与杂质处理单元与所述真空泵通过所述第八管道连接，用于对混合气体进行干燥和去除杂质；

所述第六控制阀设置于所述第八管道上，用于开启或关闭所述第八管道；

所述压缩机与所述气体干燥与杂质处理单元通过所述第九管道连接；

所述冷凝机与所述压缩机通过所述第十管道连接，用于冷却混合气体；

所述冷凝机与所述第一换热器通过所述第十一管道连接；

所述第七控制阀设置于所述第十一管道上，用于开启或关闭所述第十一管道；

所述冷凝机与所述第二换热器通过所述第十二管道连接；

所述第八控制阀设置于所述第十二管道上，用于开启或关闭所述第十二管道；

所述电气控制单元与所述压缩机、冷凝机、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀电连接，用于开启或关闭所述压缩机、冷凝机、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀。

本发明的积极进步效果在于：本发明的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置操作简便、效率高，且能完成混合气体比例测量、混合气体补充、混合气体干燥、杂质去除、混合气体分离和回收等多项功能，大大降低电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置的结构示意图。

图3为本发明实施例3的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置包含第一储气罐11、第二储气罐12、第一换热器21、第二换热器22、第一流量计31、第二流量计32、气体混合单元41、真空泵42、第一控制阀501、第二控制阀502、第三控制阀503、第四控制阀504、第一管道601、第二管道602、第三管道603、第四管道604、第五管道605、第六管道606、电气控制单元43；

第一储气罐11与第一换热器21通过第一管道601连接，用于存储含氟类液化气体。较佳地，所述含氟类液化气体包含液态的美国3M公司Novec系列人造气体；

第一控制阀501设置于第一管道601上，用于开启或关闭第一管道601；

第二储气罐12与第二换热器22通过第二管道602连接，用于存储混入的液化气体。较佳地，所述混入的液化气体包含液态二氧化碳或液态氮气；

第二控制阀502设置于第二管道602上，用于开启或关闭第二管道602；

第一换热器21与气体混合单元41通过第三管道603连接；

第一流量计31设置于第三管道603上，用于测量流经的含氟类气体的流量；

第二换热器22与气体混合单元41通过第四管道604连接；

第二流量计32设置于第四管道604上，用于测量流经的混入的气体的流量；

气体混合单元41与真空泵42通过第五管道605连接，用于混合所述含氟类气体和混入的气体；

第三控制阀503设置于第五管道605上，用于开启或关闭第五管道605；

真空泵42与电气设备气室101通过第六管道606连接，用于将气体混合单元41中的气体充入电气设备气室101；

第四控制阀504设置于第六管道606上，用于开启或关闭第六管道606；

电气控制单元43分别与第一换热器21、第二换热器22、第一流量计31、第二流量计32、真空泵42、第一控制阀501、第二控制阀502、第三控制阀503、第四控制阀504、电气设备的密度继电器102电连接，用于分别控制第一换热器21、第二换热器22、第一流量计31、第二流量计32、真空泵42、第一控制阀501、第二控制阀502、第三控制阀503、第四控制阀504的开启或关闭，并获取第一流量计31、第二流量计32、电气设备的密度继电器102的数据。

使用本实施例的含氟类混合气体现场维护装置对电气设备进行现场维护时，可对气室已处于高真空状态的电气设备进行充气操作，步骤如下：

S1、将本实施例的含氟类混合气体现场维护装置的第六管道606末端的进出气口与电气设备气室101的进出气口相连。

S2、根据电气设备铭牌显示的电气设备气室的额定气体比例和额定压力值，将该额定气体比例和额定压力值输入电气控制单元，并向电气控制单元输入操作指令(充气的指令)。

S3、电气控制单元43开启第一控制阀501、第二控制阀502、第一换热器21、第二换热器22，第一储气罐11内的含氟类液化气体经过第一管道601到达第一换热器21，第一换热器21从外界吸热，将所述含氟类液化气体转化为气态，所述含氟类气体经过第三管道603进入气体混合单元41，第二储气罐12内的混入的液化气体经过第二管道602到达第二换热器22，第二换热器22从外界吸热，将所述混入的液化气体转化为气态，所述混入的气体经过第四管道604进入气体混合单元41，第一流量计31检测流经的含氟气体的体积，第二流量计32检测流经的混入的气体的体积，电气控制单元41获取第一流量计31和第二流量计32的数据，以控制第一控制阀501、第二控制阀502的开启或关闭，使充入气体混合单元41的气体符合额定比例。较佳地，电气控制单元43还控制第一控制阀501、第二控制阀502处于开启状态下时的流速，使充入气体混合单元41的气体符合额定比例。例如，电气控制单元43开启第一控制阀501，由第一储气罐11向气体混合单元41中充入mL(升)含氟类气体(已经过第一换热器21转化为气态)，待第一流量计31反馈的数值达到目标值mL时，电气控制单元43关闭第一控制阀501；电气控制单元43开启第二控制阀502，由第二储气罐12向气体混合单元41中充入满足额定比例的nL CO₂或N₂气体(已经过第二换热器22转化为气态)，待第二流量计32反馈的数值达到目标值nL时，电气控制单元43关闭第二控制阀502。上述含氟气体和CO₂或N₂气体的充入无先后顺序要求，可以同时充入。

每次执行本步骤时，上述m、n的值，可根据需要配置。

S4、上述符合额定比例的mL含氟气体和nL CO₂或N₂气体在气体混合单元41的混合气体容器腔中静置一段时间，以使两种气体混合均匀。较佳地，气体混合单元41中设置有搅拌装置411，用于加速气体的混合；电气控制单元43与搅拌装置411电连接，用于开启或关闭搅拌装置411。在气体混合过程中，电气控制单元43开启搅拌装置411，加速气体混合，减少静置所需的时间。较佳地，气体混合单元41包含带有螺旋搅拌器的管道，含氟类气体和CO₂或N₂气体进入所述管道后，电气控制单元43开启所述螺旋搅拌器，气体在管道内混合，这样可以省去静置的时间。

S5、电气控制单元43开启第三控制阀503和第四控制阀504，并开启真空泵42，由真空泵42将气体混合单元41中的气体充入电气设备气室101。然后，电气控制单元43关闭第三控制阀503和第四控制阀504，并关闭真空泵42。

S6、电气设备气室101中充入(m+n)L气体后，电气控制单元43获取电气设备的密度继电器102检测的电气设备气室101的压力，并根据充入气体的体积以及充入气体前后的压力差，计算出达到额定压力和额定比例所应充入的含氟气体和CO₂或N₂气体的目标体积。

S7、重复S1-S6，直至充入电气设备气室101的含氟气体和CO₂或N₂气体达到目标体积，电气控制单元43关闭所有控制阀，并关闭真空泵42、第一换热器21、第二换热器22。充气操作完毕。

实施例2

本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置如图2所示，其与实施例1的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置的区别在于，本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置还包含色谱分析仪44、第七管道607、第五控制阀505，色谱分析仪44与真空泵42通过第七管道607连接，用于分析混合气体中各种气体的比例，第五控制阀505设置于第七管道607上，用于开启或关闭第七管道607；

电气控制单元43与色谱分析仪44、第五控制阀505电连接，用于开启或关闭色谱分析仪44、第五控制阀505，并控制第五控制阀505在开启状态下的流速，并获取色谱分析仪44的数据。

当电气设备气室发生漏气时，可使用本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置对电气设备气室进行补气操作，步骤如下：

S21、将本实施例的含氟类混合气体现场维护装置的第六管道606末端的进出气口与电气设备气室101的进出气口相连。

S22、根据电气设备铭牌显示的电气设备气室的额定气体比例和额定压力值，将该额定气体比例和额定压力值输入电气控制单元，并向电气控制单元输入操作指令(补气的指令)。

S23、电气控制单元43开启第四控制阀504、第五控制阀505，并开启真空泵42，真空泵42从电气设备气室101中抽出少量混合气体至色谱分析仪44。

S24、电气控制单元43开启色谱分析仪44检测混合气体的比例，该比例即为电气设备的气室101中原始气体的比例值。电气控制单元43获取所述原始气体的比例值，并获取电气设备的密度继电器102检测的电气设备气室内的压力值，本实施例中，称该压力值为电气设备气室的原始压力值。

S25、根据电气设备的气室101中原始气体的比例值与额定比例值，如果是含氟类气体漏气较严重，则向电气设备气室101中充入一定体积(假设为aL)的含氟类气体(充气过程与实施例1类似，不再赘述)；如果混入的气体漏气比较严重，则向电气设备气室101中充入一定体积(假设为bL)的混入的气体(CO₂或N₂)。充气完毕，电气控制单元43关闭所有控制阀。

每次执行本步骤时，上述a、b的值，可以根据需要设置。

S26、电气控制单元43获取电气设备的密度继电器102检测的电气设备气室101内当前压力值，并根据该当前压力值、原始气体的比例值、额定比例值、充入的气体的体积aL，计算需要充入的含氟类气体的体积和混入的气体的体积。

S27、根据S26步骤计算出的需要充入的含氟类气体的体积和混入的气体的体积，按照实施例1中的相关步骤进行充气操作，即可完成补气操作。

实施例3

本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置如图3所示，其与实施例2的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置的区别在于，本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置还包含气体干燥与杂质处理单元45、压缩机46、冷凝机47、第八管道608、第九管道609、第十管道610、第十一管道611、第十二管道612、第六控制阀506、第七控制阀507、第八控制阀508；

气体干燥与杂质处理单元45与真空泵42通过第八管道608连接，用于对混合气体进行干燥和去除杂质；

第六控制阀506设置于第八管道608上，用于开启或关闭第八管道608；

压缩机46与气体干燥与杂质处理单元45通过第九管道609连接；

冷凝机47与压缩机46通过第十管道610连接，用于冷却混合气体；

冷凝机47与第一换热器21通过第十一管道611连接；

第七控制阀507设置于第十一管道611上，用于开启或关闭第十一管道611；

冷凝机47与第二换热器22通过第十二管道612连接；

第八控制阀508设置于第十二管道612上，用于开启或关闭第十二管道612；

电气控制单元43与压缩机46、冷凝机47、第六控制阀506、第七控制阀507、第八控制阀508电连接，用于开启或关闭压缩机46、冷凝机47、第六控制阀506、第七控制阀507、第八控制阀508。

对于电气设备气室内的气体，可以使用本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置进行干燥、去除杂质、分离和回收，操作步骤如下：

S31、电气控制单元43开启第四控制阀504、第六控制阀506、压缩机46、冷凝机47、第一换热器21、第二换热器22，并开启真空泵42，真空泵42将电气设备气室101内的气体经过第六管道606和第八管道608抽入气体干燥与杂质处理单元45。

S32、气体干燥与杂质处理单元45对混合气体进行干燥和去除杂质。

S33、干燥和去除杂质后的混合气体经过第九管道609进入压缩机46，压缩机46将混合气体压缩。

S34、压缩后的混合气体经过第十管道610进入冷凝机47，冷凝机47对压缩后的混合气体冷凝，第一换热器21和第二换热器22在所述压缩后的混合气体冷凝的过程中，将本实施例的含氟类混合气体现场维护装置的热量向外界释放。

S35、当冷凝机47将所述压缩后的混合气体温度下降至含氟类气体的冷凝点以下且在所述混入气体的冷凝点以上时，所述含氟类气体转变为液态，冷凝机47保持该温度，电气控制单元43开启第七控制阀507和第一控制阀501，所述液态的含氟类气体经过第十一管道611、第一管道601进入第一储气罐11。

S36、当不再有所述含氟类气体转变为液态，电气控制单元43关闭第七控制阀507和第一控制阀501，电气控制单元43控制冷凝机47降低温度至所述混入气体(CO₂或者N₂)的冷凝点以下，所述混入的气体(CO₂或者N₂)转变为液态，电气控制单元43开启第八控制阀508和第二控制阀502，所述液态的混入的气体(CO₂或者N₂)经过第十二管道612、第二管道602进入第二储气罐12。

S37、当不再有所述混入的气体(CO₂或者N₂)转变为液态，电气控制单元43关闭第八控制阀508、第二控制阀502、第四控制阀504、第六控制阀506、真空泵42、压缩机46、冷凝机47、第一换热器21、第二换热器22。气体回收结束。

本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置可以按照实施例1所述，用于给电气设备气室进行充气；也可以按照实施例2所述，用于给电气设备气室进行补气。

实施例4

本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置如图3所示。使用本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置，为气室漏气较为严重的电气设备进行补气操作，可以按照如下步骤进行：

S41、按照实施例3所述步骤，对电气设备气室进行抽真空，并对混合气体进行分离、回收。

S42、按照实施例1所述步骤，对电气设备气室进行充气操作。

使用本实施例的电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置，为电气设备气室进行充气操作时，开启本实施例的含氟类混合气体现场维护装置电气控制单元43获取电气设备上的密度继电器102检测的压力值，如果电气设备气室内真空度不够高，则由电气控制单元43开启真空泵42将电气设备气室101内气体抽出，以达到高真空。如果电气设备气室内有含氟类气体的残留，则可以按照上述步骤S41、S42对电气设备气室进行补气操作。如果电气设备气室内为空气或对大气无害的气体，则抽出的气体由真空泵42向外界释放，然后按照实施例1所述步骤对电气设备进行充气操作。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电气设备绝缘用含氟类混合气体现场维护装置，其特征在于，包含第一储气罐、第二储气罐、第一换热器、第二换热器、第一流量计、第二流量计、气体混合单元、真空泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、电气控制单元；

所述第一储气罐与所述第一换热器通过所述第一管道连接，用于存储含氟类液化气体；

所述第一控制阀设置于所述第一管道上，用于开启或关闭所述第一管道；

所述第二储气罐与所述第二换热器通过所述第二管道连接，用于存储混入的液化气体；

所述第二控制阀设置于所述第二管道上，用于开启或关闭所述第二管道；

所述第一换热器与所述气体混合单元通过所述第三管道连接；

所述第一流量计设置于所述第三管道上，用于测量流经的含氟类气体的流量；

所述第二换热器与所述气体混合单元通过所述第四管道连接；

所述第二流量计设置于所述第四管道上，用于测量流经的混入的气体的流量；

所述气体混合单元与所述真空泵通过所述第五管道连接，用于混合所述含氟类气体和所述混入的气体；

所述第三控制阀设置于所述第五管道上，用于开启或关闭所述第五管道；

所述真空泵与电气设备气室通过所述第六管道连接；

所述第四控制阀设置于所述第六管道上，用于开启或关闭所述第六管道；

所述电气控制单元分别与所述第一换热器、第二换热器、第一流量计、第二流量计、真空泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、电气设备的密度继电器电连接，用于分别控制第一换热器、第二换热器、第一流量计、第二流量计、真空泵、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀的开启或关闭，并获取所述第一流量计、第二流量计、电气设备的密度继电器的数据。

2.如权利要求1所述的含氟类混合气体现场维护装置，其特征在于，所述电气控制单元还控制第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀在开启状态下的流速。

3.如权利要求1所述的含氟类混合气体现场维护装置，其特征在于，所述混入的液化气体包含液态二氧化碳或液态氮气。

4.如权利要求1所述的含氟类混合气体现场维护装置，其特征在于，所述含氟类混合气体现场维护装置还包含色谱分析仪、第七管道、第五控制阀，所述色谱分析仪与所述真空泵通过所述第七管道连接，用于分析混合气体中各种气体的比例，所述第五控制阀设置于所述第七管道上，用于开启或关闭所述第七管道；

所述电气控制单元与所述色谱分析仪、第五控制阀电连接，用于开启或关闭所述色谱分析仪、第五控制阀，并控制第五控制阀在开启状态下的流速，并获取所述色谱分析仪的数据。

5.如权利要求1所述的含氟类混合气体现场维护装置，其特征在于，所述气体混合单元包含搅拌装置，用于在气体混合过程中进行搅拌；所述电气控制单元与所述搅拌装置电连接，用于开启或关闭所述搅拌装置。

6.如权利要求1所述的含氟类混合气体现场维护装置，其特征在于，所述含氟类混合气体现场维护装置还包含气体干燥与杂质处理单元、压缩机、冷凝机、第八管道、第九管道、第十管道、第十一管道、第十二管道、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀；

所述气体干燥与杂质处理单元与所述真空泵通过所述第八管道连接，用于对混合气体进行干燥和去除杂质；

所述第六控制阀设置于所述第八管道上，用于开启或关闭所述第八管道；

所述压缩机与所述气体干燥与杂质处理单元通过所述第九管道连接；

所述冷凝机与所述压缩机通过所述第十管道连接，用于冷却混合气体；

所述冷凝机与所述第一换热器通过所述第十一管道连接；

所述第七控制阀设置于所述第十一管道上，用于开启或关闭所述第十一管道；

所述冷凝机与所述第二换热器通过所述第十二管道连接；

所述第八控制阀设置于所述第十二管道上，用于开启或关闭所述第十二管道；

所述电气控制单元与所述压缩机、冷凝机、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀电连接，用于开启或关闭所述压缩机、冷凝机、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀。

7.如权利要求5所述的含氟类混合气体现场维护装置，其特征在于，所述搅拌装置包含螺旋搅拌器。